本发明专利技术涉及一种恒定载荷和杂散电流下金属氢渗透测试装置及方法，包括载荷施加装置和电化学测试装置；载荷施加装置具有载荷圈、上夹具及下夹具，试样固定在上夹具与下夹具之间，载荷圈外圈顶部安装有加载螺栓，气动扳手对加载螺栓施加扭力进而对载荷圈加荷；电化学测试装置具有氧化池、第一充氢池及第二充氢池，试样密封夹持在氧化池和第一充氢池之间，氧化池、第一充氢池及第二充氢池内的参比电极、辅助电极和试样分别构成两套三电极体系并与双通道电化学工作站相连接。本发明专利技术可测量在恒定载荷和杂散电流干扰的条件下金属的氢渗透电流，可对施加载荷实时检测，自动调节，通过双参比电极补偿溶液欧姆电位降，测试结果稳定精准。精准。精准。
【技术实现步骤摘要】
一种恒定载荷和杂散电流下金属氢渗透测试装置及方法
[0001]本专利技术涉及电化学
，尤其是一种恒定载荷和杂散电流下金属氢渗透测试装置及方法。
技术介绍
[0002]在油气运输过程中，管线不可避免的会受到管线运行内压、土壤应力以及热胀冷缩产生的应力等。目前，高压输配电网、变电站和电气化铁路规划建设等设备设施数量不断増多，这些设施会向周围土壤中释放电流或产生感应电流，进而对附近埋设管道产生杂散电流腐蚀。当杂散电流从管道与土壤的界面流入管道时，会使管道免于发生电化学腐蚀，如果流入电流电位过负时，它会使管道界面处发生析氢反应，这些析出的氢不断地向金属中扩散，与埋地管道承受的应力产生耦合，最终导致高强管线钢发生氢脆失效。
[0003]目前金属的氢渗透测试主要采用的是常规的D
‑
S双电解池装置，但该装置只能在常温常压的环境下测试。例如公开号为CN102323308的中国专利技术专利“静载拉应力下金属在气态介质中氢渗透行为的装置及方法”，该装置采用弹簧拉伸结构，只能适用于静载拉应力条件下金属氢渗透行为测定，弹簧拉伸结构，在保持长时间负载状态后易形变，复原性差。公开号为CN105842149A的中国专利技术专利“高温高压硫化氢环境及应力条件下氢渗透检测装置及方法”，该装置采用慢应变速率拉伸机来施加载荷，经济性差，装置成本高，只能用于模拟高温高压硫化氢环境。公开号为CN104568726A的中国专利技术专利“高温高压腐蚀氢渗透动力学测试装置及测试方法”，同样只能在进行疲劳极限测定时，进行渗氢电流的测试，不能适用于杂散电流干扰这种工况条件下。
技术实现思路
[0004]本专利技术要解决的技术问题是：为了克服现有技术中之不足，本专利技术提供一种恒定载荷和杂散电流下金属氢渗透测试装置及方法，
[0005]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种恒定载荷和杂散电流下金属氢渗透测试装置，具有机架，所述的机架上设有载荷施加装置和电化学测试装置；载荷施加装置：包括底部固定于机架底座上的载荷圈，位于载荷圈的内圈上端固接有上夹具、内圈下端固接有下夹具，待测试的试样固定在上夹具与下夹具之间，载荷圈外圈顶部安装有加载螺栓，机架顶部内侧固定有可对加载螺栓施加扭力的气动扳手，气动扳手线路连接有检测控制仪；电化学测试装置：具有氧化池、第一充氢池及第二充氢池，氧化池内插接有一个参比电极和一个辅助电极，第一充氢池内插接有一对参比电极，第二充氢池内插接有一个辅助电极，所述的试样密封夹持在氧化池和第一充氢池之间，氧化池、第一充氢池及第二充氢池内的参比电极、辅助电极和试样分别构成两套三电极体系并通过导线与双通道电化学工作站相连接。
[0006]进一步地，所述的加载螺栓上方安装有可将实时载荷再反馈至检测控制仪的传感器。
[0007]为保证试样夹持牢固性，所述的试样上下两端分别嵌装于上夹具和下夹具内并通过螺栓、螺母固定。
[0008]优选地，所述的氧化池右端口和第一充氢池左端口分别设有橡胶密封件，试样通过密封夹固定在氧化池和第一充氢池之间。
[0009]进一步说，所述的第一充氢池与第二充氢池之间设有用于分离试样和辅助电极的离子交换膜。
[0010]一种采用上述测试装置进行恒定载荷和杂散电流下金属氢渗透测试的方法，具有以下步骤：
[0011]S1:对试样与第一、第二充氢池接触的渗氢面进行打磨，与氧化池接触的氧化面进行镀镍，操作完成后依次使用去离子水、丙酮和无水乙醇将试样清洗并吹干；
[0012]S2:将S1中预处理后的试样固定在上夹具与下夹具之间，调节检测控制仪按钮至目标值；
[0013]S3:用密封夹固定氧化池端口、充氢池端口和试样后，将参比电极、辅助电极和试样通过导线连接至双通道电化学工作站；
[0014]S4:向氧化池中加入NaOH溶液，设置恒电位模式进行氧化，待氧化电流小于0.05μA/cm2后，向第一充氢池和第二充氢池中加入土壤模拟溶液测试开路电位；
[0015]S5:根据杂散电流的电流密度和周期，在双通道电化学工作站中的设置对应的测试参数；
[0016]S6:开始测试，根据双通道电化学工作站数据采集系统中记录的氢渗透电流，计算可扩散氢浓度等所需数据。
[0017]进一步地，所述杂散电流的电流密度和周期，采用试片断电法测量通电电位后，再进行快速傅里叶变换得出频率即可换算成干扰周期与振幅。
[0018]本专利技术的有益效果是：本专利技术可测量在恒定载荷和杂散电流干扰的条件下金属的氢渗透电流，装置自动化程度较高，灵敏度好，干扰条件少，可对施加载荷实时检测，自动调节，双参比电极补偿溶液欧姆电位降，离子交换膜分离试样与辅助电极，测试结果稳定精准。
附图说明
[0019]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
[0020]图1是本专利技术所述测试装置的整体结构示意图。
[0021]图2是本专利技术所述载荷施加装置的结构示意图。
[0022]图3是本专利技术所述上夹具和下夹具的结构示意图。
[0023]图4是本专利技术所述电化学测试装置的结构示意图。
[0024]图5是本专利技术所述试样的结构示意图。
[0025]图6是本专利技术所述测试方法的流程图。
[0026]图中：1.机架，2.载荷圈，3.上夹具，4.下夹具，5.螺栓，6.螺母，7.加载螺栓，8.传感器，9.气动扳手，10.连接线，11.检测控制仪，12.试样，13.氧化池，14.氧化池盖，15.第一充氢池，16.第一充氢池盖，17.第二充氢池，18.第二充氢池盖，19.参比电极，20.辅助电极，21.导线，22.离子交换膜，23.橡胶密封件，24.密封夹，25.双通道电化学工作站，26.单通道
电化学工作站。
具体实施方式
[0027]现在结合附图对本专利技术作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本专利技术的基本结构，因此其仅显示与本专利技术有关的构成。
[0028]如图1～图4所示的一种恒定载荷和杂散电流下金属氢渗透测试装置，包括载荷施加装置和电化学测试装置。
[0029]载荷施加装置：具有机架1、载荷圈2、上夹具3、下夹具4、加载螺栓7及气动扳手9，载荷圈2的底部固定在机架1的底座中心位置，上夹具3与载荷圈2的内圈上端固接，下夹具4与载荷圈2的内圈下端固接，待测试的试样12上端嵌装于上夹具3底端、下端嵌装在下夹具4的上端，并采用螺栓5和螺母6将试样12分别与上夹具3、下夹具4固定。
[0030]气动扳手9固定在机架1顶部内侧，气动扳手9通过连接线10线路连接有检测控制仪11，检测控制仪11控制气动扳手9对加载螺栓7施加扭力，加载螺栓7再对载荷圈2施加载荷，加载螺栓7上方安装有传感器8，传感器8将实时载荷反馈至检测控制仪11。
[0031]上述上夹具3和下夹具4由高强度的316L钢制成，载荷圈2采用高弹性形变还原性材料，可长时间保持载荷误差小于1％；检测控制仪11可显示实时载荷，分辨率精准到1N，当载荷本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种恒定载荷和杂散电流下金属氢渗透测试装置，具有机架，其特征是：所述的机架上设有载荷施加装置和电化学测试装置；载荷施加装置：包括底部固定于机架底座上的载荷圈，位于载荷圈的内圈上端固接有上夹具、内圈下端固接有下夹具，待测试的试样固定在上夹具与下夹具之间，载荷圈外圈顶部安装有加载螺栓，机架顶部内侧固定有可对加载螺栓施加扭力的气动扳手，气动扳手线路连接有检测控制仪；电化学测试装置：具有氧化池、第一充氢池及第二充氢池，氧化池内插接有一个参比电极和一个辅助电极，第一充氢池内插接有一对参比电极，第二充氢池内插接有一个辅助电极，所述的试样密封夹持在氧化池和第一充氢池之间，氧化池、第一充氢池及第二充氢池内的参比电极、辅助电极和试样分别构成两套三电极体系并通过导线与双通道电化学工作站相连接。2.如权利要求1所述的金属氢渗透测试装置，其特征是：所述的加载螺栓上方安装有可将实时载荷再反馈至检测控制仪的传感器。3.如权利要求1所述的金属氢渗透测试装置，其特征是：所述的试样上下两端分别嵌装于上夹具和下夹具内并通过螺栓、螺母固定。4.如权利要求1所述的金属氢渗透测试装置，其特征是：所述的氧化池右端口和第一充氢池左端口分别设有橡胶密封件，试样通过密封夹固定在氧化池和第一充氢池之间。5.如权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：董亮，邱，白俊萌，邹蕊，祝欣欣，郑中逸，周诗岽，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：
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