一种可测量焊接接头腐蚀的二维阵列丝束电极及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种二维阵列丝束电极，所述丝束电极中微电极的排布具有二维阵列结构；所述丝束电极在横向上，依次设置有焊缝区微电极组、热影响区微电极组、母材区微电极组；所述热影响区微电极组的列数大于等于3列。本发明专利技术提供的可测量焊接接头腐蚀的二维阵列丝束电极，采用二维阵列的方式，每一列都采用焊缝区、热影响区、母材区依次排列的方式，每一行由三个焊缝区微电极、三个热影响区微电极以及四个母材区微电极组成。该丝束电极可较为真实的反映焊接接头在腐蚀环境中的二维腐蚀特征，非常适合研究金属焊接接头表面二维区域的电化学腐蚀过程。蚀过程。

【技术实现步骤摘要】
一种可测量焊接接头腐蚀的二维阵列丝束电极及其制备方法


[0001]本专利技术属于焊接接头腐蚀测量
，涉及一种二维阵列丝束电极及其制备方法、应用，尤其涉及一种可测量焊接接头腐蚀的二维阵列丝束电极及其制备方法。

技术介绍

[0002]管道在安装过程中大都需要通过焊接技术进行连接，由于焊接导致材料的组织、成分以及应力状态的不均一性，往往使得焊缝金属、焊接热影响区及母材共同组成的焊接接头成为流程工业和管线工程最为薄弱的环节。油气中的含水量以及存在的一些酸性杂质气体会导致管线钢发生严重的腐蚀，并发现在管道的焊接接头处极易发生严重的局部腐蚀现象。
[0003]目前主要采用室内模拟加速、电化学测试并配合理化分析手段来进行焊接接头的局部腐蚀研究，考察其各个组成部分，例如焊缝金属、热影响区、焊缝区或母材区的成分、显微组织与焊接接头腐蚀行为的关系，这在一定程度上推动了焊接接头局部腐蚀研究的发展。焊接接头是一个典型的非均相多电极系统，腐蚀过程高度局部化并随时间而变化和转移。电化学测量方法的限制，焊缝区域这种多电极耦合条件下的电化学腐蚀机制还很少得到深入研究。
[0004]传统的极化曲线、电化学阻抗谱等经典电化学测试技术仅能获得焊接接头某一组成部分的统计和面积平均的电极
‑
溶液界面信息，无法做到定域测量或扫描电极表面不同位置的电化学特性。焊缝金属区、焊接热影响区、熔合区和母材的多相共存给焊接接头的电偶腐蚀测试带来很大挑战，目前对焊接接头的区域的局部腐蚀演化过程仍缺乏深入、有效的研究。
[0005]因此，如何找到一种新的方法来克服和突破焊接接头局部腐蚀研究中的障碍，进一步探究焊缝区域的电化学腐蚀机理，解决上述现有测试方式存在的局限性，已成为业内研究人员广为关注的焦点之一。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供一种二维阵列丝束电极及其制备方法、应用，特别是一种可测量焊接接头腐蚀的二维阵列丝束电极。本专利技术提供的二维阵列丝束电极，在二维上分别设置三个区域获得的微电极置于对应的热影响区的位置，对于热影响区的微观机理研究的将更加准确。该丝束电极可较为真实的反映焊接接头在腐蚀环境中的二维腐蚀特征，非常适合用于研究金属焊接接头表面二维区域的电化学腐蚀过程。
[0007]本专利技术提供了一种二维阵列丝束电极，所述丝束电极中微电极的排布具有二维阵列结构；
[0008]所述丝束电极在横向上，依次设置有焊缝区微电极组、热影响区微电极组、母材区微电极组；
[0009]所述热影响区微电极组的列数大于等于3列。
[0010]优选的，所述二维阵列丝束电极为用于测量焊接接头区域的丝束电极；
[0011]所述焊接接头区域包括焊缝区、热影响区和母材区中的一个或多个。
[0012]优选的，所述焊缝区微电极组对应焊接接头区域的焊缝区；
[0013]所述热影响区微电极组对应焊接接头区域的热影响区；
[0014]所述母材区微电极组对应焊接接头区域的母材区。
[0015]优选的，所述热影响区微电极组中至少有1列微电极对应焊接接头区域中热影响区中的粗晶区；
[0016]所述热影响区微电极组中至少有1列微电极对应焊接接头区域中热影响区中的细晶区；
[0017]所述热影响区微电极组中至少有1列微电极对应焊接接头区域中热影响区中的部分相变区。
[0018]优选的，所述测量具体为测量腐蚀情况；
[0019]所述丝束电极的横向方向与所述焊接接头的垂直方向相一致。
[0020]优选的，所述焊缝区微电极组具有m1×
n1阵列，其中，m1为行数，n1为列数；
[0021]所述2≤m1≤20，1≤n1≤3；
[0022]所述热影响区微电极组具有m2×
n2阵列，其中，m2为行数，n2为列数；
[0023]所述2≤m2≤20，1≤n2≤5。
[0024]优选的，所述母材区微电极组的列数大于热影响区微电极组的列数；
[0025]所述母材区微电极组具有m3×
n3阵列，其中，m3为行数，n3为列数；
[0026]所述2≤m3≤20，4≤n3≤50。
[0027]优选的，所述焊缝区微电极组的面积为1
×
1mm2；
[0028]所述热影响区微电极组的面积为1
×
1mm2；
[0029]所述母材区微电极组的面积为4
×
1mm2；
[0030]所述二维阵列丝束电极还包括环氧树脂、导线和模具中的一种或多种；
[0031]所述微电极的材质包括钢、铝和铜中的一种或多种。
[0032]本专利技术提供了一种如上述技术方案任意一项所述的二维阵列丝束电极的制备方法，包括以下步骤：
[0033](1)采用线切割的方式获得各区域的微电极结构，获得丝束电极原材料；
[0034](2)对上述步骤得到的丝束电极原材料按照相应的区域设置，利用环氧树脂进行电极的密封，得到二维阵列丝束电极。
[0035]本专利技术还提供了上述技术方案任意一项所述的二维阵列丝束电极或上述技术方案所述的制备方法所制备的二维阵列丝束电极在测量焊接接头腐蚀方面的应用。
[0036]本专利技术提供了一种二维阵列丝束电极，所述丝束电极中微电极的排布具有二维阵列结构；所述丝束电极在横向上，依次设置有焊缝区微电极组、热影响区微电极组、母材区微电极组；所述热影响区微电极组的列数大于等于3列。与现有技术相比，本专利技术针对现有的焊接接头局部腐蚀测试中存在的局限性，虽然有一些改进的丝束电极，如一些一维的丝束电极，并且按照实际的情况进行了对称形式的排列，符合实际条件下焊缝结构存在的形式，但是本专利技术研究认为，一维的丝束电极无法模拟焊接接头区域表面二维结构电化学腐蚀的真实情况，所获得的电化学信号不具有代表性，尤其不能体现焊缝区域的局部腐蚀过
程，也不能体现材料在平行于焊缝方向上的非均匀性带来的腐蚀特性差异；如采用以焊缝金属模块为中心对称的制作的焊缝丝束电极，通过控制微电极的数量和表面积大小来控制不同区域的电极面积。但是本专利技术认为，由于实际焊接接头的热影响区以及焊接区域的尺寸长度要远远小于母材区的尺寸长度，因此这种丝束电极的需要排布大量的微电极，增加了制造难度以及测试系统的复杂程度。该技术同样不能体现材料在平行于焊缝方向上的非均匀性带来的腐蚀特性差异。
[0037]基于此，本专利技术创造性的设计了一种具体特定结构和组成的二维阵列丝束电极，该丝束电极采用二维阵列的方式，每一列都采用焊缝区、热影响区、母材区排列的方式，每一行由焊缝区微电极、热影响区微电极以及母材区微电极组成。各电极区域的面积根据焊材实际的面积大小设定，组成一个10
×
10的二维阵列结构，最后使用环氧树脂进行封装密封。该丝束电极可较为真实的反映焊接接头在腐蚀环境中的二维腐蚀特征，非常适合用于研究金属焊接接头表面二维区域的电化学腐蚀过程。
[0038本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二维阵列丝束电极，其特征在于，所述丝束电极中微电极的排布具有二维阵列结构；所述丝束电极在横向上，依次设置有焊缝区微电极组、热影响区微电极组、母材区微电极组；所述热影响区微电极组的列数大于等于3列。2.根据权利要求2所述的丝束电极，其特征在于，所述二维阵列丝束电极为用于测量焊接接头区域的丝束电极；所述焊接接头区域包括焊缝区、热影响区和母材区中的一个或多个。3.根据权利要求2所述的丝束电极，其特征在于，所述焊缝区微电极组对应焊接接头区域的焊缝区；所述热影响区微电极组对应焊接接头区域的热影响区；所述母材区微电极组对应焊接接头区域的母材区。4.根据权利要求2所述的丝束电极，其特征在于，所述热影响区微电极组中至少有1列微电极对应焊接接头区域中热影响区中的粗晶区；所述热影响区微电极组中至少有1列微电极对应焊接接头区域中热影响区中的细晶区；所述热影响区微电极组中至少有1列微电极对应焊接接头区域中热影响区中的部分相变区。5.根据权利要求2所述的丝束电极，其特征在于，所述测量具体为测量腐蚀情况；所述丝束电极的横向方向与所述焊接接头的垂直方向相一致。6.根据权利要求1所述的丝束电极，其特征在于，所述焊缝区微电极组具有m1×
n1阵列，其中，m1为行数，n1为列数；所述2≤m1≤20，1≤n1≤3；...

【专利技术属性】
技术研发人员：向勇，丁宏鑫，颜开，任嘉睿，张世鑫，马荣辉，时永豪，王伟，闫伟，姚二冬，
申请(专利权)人：博华工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：