【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及失效断口分析，具体为一种重度腐蚀污染失效断口的处理装置及方法。
技术介绍
1、失效断口记录了构件在载荷和服役工况下断裂的萌生、扩展以及断裂的信息，因此对断口的观察分析是失效分析工作中最重要的环节。断口分析需要技术人员在宏观和微观下仔细观察断口的形貌、色泽、粗糙度、裂纹扩展等特征。但在实际工程中，由于服役环境的复杂与苛刻，失效断口常常被一层较厚的腐蚀产物或油污等所覆盖，给技术人员观察失效断口的原始痕迹造成了很大困扰。因此，需要在不损伤断口宏观和微观形貌特征的前提下，采取有效的方法清除重度腐蚀(污染)断口表面的附着物。
2、目前，断口常见的处理技术有：(1)有机溶剂法：采用无水乙醇、丙酮、汽油等溶剂浸泡断口，并使用超声波进行清洗。该方法仅适用于轻度腐蚀(污染)的断口清理。当断口腐蚀(污染)严重时，该方法处理效果很差；(2)机械剥离法：采用ac纸(乙酸纤维)或者“乙酸纤维素+丙酮”的胶状液体(见中国专利cn101750243a)清理断口。该方法仅适用于中度腐蚀(污染)的断口清理，无法有效清除断口内部(如细小孔洞等)以及附着力很强的腐蚀(污染)物。并且乙酸纤维素很容易残留在断口粗糙的表面内，影响断口的观察质量。此外，该方法处理很难一次性完成处理。一般情况下，处理中度腐蚀(污染)的断口需要2-3天时间，花费时间较长；(3)化学试剂法：采用腐蚀性的化学试剂清洗，如稀盐酸或盐酸+缓蚀剂来清理。该方法可用于重度腐蚀(污染)的断口处理。由于使用的化学试剂具有一定的腐蚀性，操作稍微不当时容易破坏断口细节，影响后续断口显微细
3、为了解决以上难题，现有技术中提出了多种解决方案，如下所示：
4、中国专利(公开号cn109433665a、cn110512221a)公开了失效断口清洗装置和方法。其中公开号cn109433665a提供了一种断口的自动清洗器。该清洗器无需工作人员直接操作，可以实现失效断口的自动喷洗和刷洗；公开号cn110512221a提供了一种断口清洗系统，可以将待清洗的样品固定后通过毛刷进行清洗，或加入清洗液在加热条件下进行清洗，降低清洗剂对技术人员的人身伤害，提高清洗效率。以上两种技术方案虽然降低了劳动强度，但是其本质上还是基于有机溶剂法+化学试剂法，对断口进行“喷洗+刷洗”的处理。因此仅对轻度或中度腐蚀(污染)断口处理有效果，对于重度腐蚀(污染)的断口处理效果很有限。此外如果化学试剂浓度或者操作不当，还容易破坏断口细节。
5、中国专利(公开号cn109778203a、cn108796514a)公开了失效断口的清洗溶液和方法。其中，公开号cn109778203a提供的技术方案是采用了以盐酸、六次甲基丙胺为主的化学试剂法进行清洗；公开号108796514a提供的技术方案是将“有机溶剂法”+“乙酸纤维素胶装液体机械剥离法”+“盐酸、乌洛托品为主的化学试剂法”结合进行清洗处理。以上两种技术方案虽然相比传统处理方法提升了一定的效果，但是传统技术方案处理断口的不足在这两个技术方案中依然存在。
6、中国专利(公开号202111265839.4)公开了一种金属材料断口锈蚀层清除方法。该方法主要是采用酚醛树脂镶嵌粉将断口包埋，然后在一定温度和压力下将断口镶嵌，最后剥离断口锈蚀层。虽然该技术方案是对机械剥离法进行了升级，但是该方法有以下不足：(1)热镶嵌过程需使用金相热镶嵌机。由于设备尺寸限制，只能处理尺寸较小的断口；(2)热镶嵌后，酚醛树脂与断口结合力很强，机械剥离断口面的酚醛树脂费时费力。如果剥离过程稍有不慎，还容易破坏断口面。
7、中国专利(公开号cn114119535a)和文献[基于机器视觉的钢材锈蚀表面激光清洗检测方法.应用激光,2021,41(6):6.]均公开了基于视觉检测的激光清理方法。该技术是基于视觉识别和激光清洗技术，实现了对工件表面的锈蚀层进行快速清洗。但以上两种技术，以及现有的激光清洗技术方案都仅适用于较平整的工件表面，且厚度较均匀的锈蚀层清洗。此外，实际失效断口表面往往高低起伏、凹凸不平；且腐蚀产物(污染物)厚度不均、在断口内部(如细小孔洞)也藏有腐蚀产物，难以清理。更为重要的是，失效断口处理后一般需要在光学显微镜或者扫描电镜下观察断口的微观特征，如果操作不当，容易损伤基体的微观结构，形成熔融态痕迹或枝晶乳突结构，导致无法对断口的微观形貌进行准确分析。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种重度腐蚀污染失效断口的处理装置及方法，以解决现有技术中无法在不损伤断口宏观和微观形貌特征的前提下有效、快速地清除重度腐蚀(污染)断口表面附着物的技术问题。
2、本专利技术是通过以下技术方案来实现：
3、一种重度腐蚀污染失效断口的处理装置，包括运动架底台、激光清洗单元、拍照照明组件、控制单元和气体保护单元；所述运动架底台包括机箱、载物台、支撑架、悬臂架和两组直流伺服电机；载物台水平装配在机箱顶部，用于放置断口样品，支撑架竖直固定在机箱上，支撑架上设有导轨；所述导轨沿着支撑架的竖直方向设置，悬臂架一端装配在导轨上，另一端活动连接翻转头；两组直流伺服电机分别装配在载物台和支撑架内；所述激光清洗单元包括激光发生器和激光清洗头；激光发生器装配在机箱内，激光清洗头装配在翻转头上，且朝向载物台设置，激光清洗头连接激光清洗单元输出端；拍照照明组件装配在翻转头上，且朝向载物台设置；控制单元的控制端分别与激光清洗单元、拍照照明组件以及两组直流伺服电机连接，气体保护单元包括氮气瓶和压力调节喷嘴，压力调节喷嘴装配在在翻转头上，且朝向载物台设置，压力调节喷嘴与氮气瓶的输出端连接。
4、优选的，控制单元内设有控制器，所述控制器的输入端连接图像接收模块，控制器的输出端分别连接图像处理模块、运动控制模块、清洗控制模块和照明驱动模块；图像接收模块的输入端连接拍照照明组件；照明驱动模块的输出端连接拍照照明组件；运动控制模块分别连接两组直流伺服电机以及翻转头的翻转驱动端；清洗控制模块的输出端连接激光发生器的驱动端。
5、进一步的，控制器的输出端还连接人机交互模块，所述人机交互模块的输入端连接图像处理模块，用于显示图像处理信息。
6、优选的，压力调节喷嘴和激光清洗头均设置在翻转头的一侧，拍照照明组件设置在翻转头的另一侧。
7、优选的，拍照照明组件包括摄像头和环形同轴光照明系统；所述摄像头装配在翻转头上，所述环形同轴光照明系统装配在摄像头上。
8、优选的，悬臂架与支撑架垂直设置，且悬臂架通过导轨水平升降。
9、优选的，激光发生器的输出端通过光纤与激光清洗头连接。
10、优选的，氮气瓶的输出端通过软管与压力调节喷嘴连接，且氮气瓶的输出端上设有电控阀。
11、优选的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种重度腐蚀污染失效断口的处理装置，其特征在于，包括运动架底台(1)、激光清洗单元(2)、拍照照明组件(3)、控制单元(4)和气体保护单元(5)；所述运动架底台(1)包括机箱(1-1)、载物台(1-2)、支撑架(1-3)、悬臂架(1-4)和两组直流伺服电机(1-5)；载物台(1-2)水平装配在机箱(1-1)顶部，用于放置断口样品，支撑架(1-3)竖直固定在机箱(1-1)上，支撑架(1-3)上设有导轨(1-3-1)；所述导轨(1-3-1)沿着支撑架(1-3)的竖直方向设置，悬臂架(1-4)一端装配在导轨(1-3-1)上，另一端活动连接翻转头(1-4-1)；两组直流伺服电机(1-5)分别装配在载物台(1-2)和支撑架(1-3)内；所述激光清洗单元(2)包括激光发生器(2-1)和激光清洗头(2-3)；激光发生器(2-1)装配在机箱(1-1)内，激光清洗头(2-3)装配在翻转头(1-4-1)上，且朝向载物台(1-2)设置，激光清洗头(2-3)连接激光清洗单元(2)输出端；拍照照明组件(3)装配在翻转头(1-4-1)上，且朝向载物台(1-2)设置；控制单元(4)的控制端分别与激光清洗单
2.根据权利要求1所述的一种重度腐蚀污染失效断口的处理装置，其特征在于，控制单元(4)内设有控制器，所述控制器的输入端连接图像接收模块，控制器的输出端分别连接图像处理模块、运动控制模块、清洗控制模块和照明驱动模块；图像接收模块的输入端连接拍照照明组件(3)；照明驱动模块的输出端连接拍照照明组件(3)；运动控制模块分别连接两组直流伺服电机(1-5)以及翻转头(1-4-1)的翻转驱动端；清洗控制模块的输出端连接激光发生器(2-1)的驱动端。
3.根据权利要求2所述的一种重度腐蚀污染失效断口的处理装置，其特征在于，控制器的输出端还连接人机交互模块，所述人机交互模块的输入端连接图像处理模块，用于显示图像处理信息。
4.根据权利要求1所述的一种重度腐蚀污染失效断口的处理装置，其特征在于，压力调节喷嘴(5-4)和激光清洗头(2-3)均设置在翻转头(1-4-1)的一侧，拍照照明组件(3)设置在翻转头(1-4-1)的另一侧。
5.根据权利要求1所述的一种重度腐蚀污染失效断口的处理装置，其特征在于，拍照照明组件(3)包括摄像头(3-1)和环形同轴光照明系统(3-2)；所述摄像头(3-1)装配在翻转头(1-4-1)上，所述环形同轴光照明系统(3-2)装配在摄像头(3-1)上。
6.根据权利要求1所述的一种重度腐蚀污染失效断口的处理装置，其特征在于，悬臂架(1-4)与支撑架(1-3)垂直设置，且悬臂架(1-4)通过导轨(1-3-1)水平升降。
7.根据权利要求1所述的一种重度腐蚀污染失效断口的处理装置，其特征在于，激光发生器(2-1)的输出端通过光纤(2-2)与激光清洗头(2-3)连接。
8.根据权利要求1所述的一种重度腐蚀污染失效断口的处理装置，其特征在于，氮气瓶(5-1)的输出端通过软管(5-3)与压力调节喷嘴(5--4)连接，且氮气瓶(5-1)的输出端上设有电控阀(5-2)。
9.根据权利要求1所述的一种重度腐蚀污染失效断口的处理装置，其特征在于，运动架底台(1)底部设有滚轮(1-6)。
10.一种重度腐蚀污染失效断口的处理方法，基于权利要求1-9任一项所述的重度腐蚀污染失效断口的处理装置，其特征在于，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种重度腐蚀污染失效断口的处理装置，其特征在于，包括运动架底台(1)、激光清洗单元(2)、拍照照明组件(3)、控制单元(4)和气体保护单元(5)；所述运动架底台(1)包括机箱(1-1)、载物台(1-2)、支撑架(1-3)、悬臂架(1-4)和两组直流伺服电机(1-5)；载物台(1-2)水平装配在机箱(1-1)顶部，用于放置断口样品，支撑架(1-3)竖直固定在机箱(1-1)上，支撑架(1-3)上设有导轨(1-3-1)；所述导轨(1-3-1)沿着支撑架(1-3)的竖直方向设置，悬臂架(1-4)一端装配在导轨(1-3-1)上，另一端活动连接翻转头(1-4-1)；两组直流伺服电机(1-5)分别装配在载物台(1-2)和支撑架(1-3)内；所述激光清洗单元(2)包括激光发生器(2-1)和激光清洗头(2-3)；激光发生器(2-1)装配在机箱(1-1)内，激光清洗头(2-3)装配在翻转头(1-4-1)上，且朝向载物台(1-2)设置，激光清洗头(2-3)连接激光清洗单元(2)输出端；拍照照明组件(3)装配在翻转头(1-4-1)上，且朝向载物台(1-2)设置；控制单元(4)的控制端分别与激光清洗单元(2)、拍照照明组件(3)以及两组直流伺服电机(1-5)连接，气体保护单元(5)包括氮气瓶(5-1)和压力调节喷嘴(5-4)，压力调节喷嘴(5-4)装配在在翻转头(1-4-1)上，且朝向载物台(1-2)设置，压力调节喷嘴(5-4)与氮气瓶(5-1)的输出端连接。
2.根据权利要求1所述的一种重度腐蚀污染失效断口的处理装置，其特征在于，控制单元(4)内设有控制器，所述控制器的输入端连接图像接收模块，控制器的输出端分别连接图像处理模块、运动控制模块、清洗控制模块和照明驱动模块；图像接收模块的输入端连接拍照照明组件(3)；照明驱动模块的输出端连接拍照照明组件(3)；运动控制模块分别连接两组直...
【专利技术属性】
技术研发人员：仝珂，赵金兰，樊治海，白小亮，李小龙，丛深，瞿婷婷，刘青，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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