CN102937569A - 一种应力腐蚀试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应力腐蚀试验装置。该装置包括应力腐蚀容器（1）、球形冷凝器（2）、拉伸试样（3）、盐桥1（4）、广口瓶（5）、盐桥2（6）、参比电极（7）、铂电极、计算机（8）、电化学工作站（9）、电炉丝（10）、热电偶温度计（11）、温度控制器（12）、交流变压器（13）等组成。该装置提供了可用于金属在温度可控的腐蚀介质中、可外加腐蚀电流的拉伸试验。通过电炉丝及温度控制***控制腐蚀介质的温度。参比电极、铂电极、拉伸试样分别组成电压和电流回路，控制外加在试样上或监测试样上产生的腐蚀电位、电流。通过盐桥连接参比电极、广口瓶、应力腐蚀容器，使电位的测量可用常温参比电极而无需用高温的。

Description

一种应力腐蚀试验装置

技术领域

本发明涉及一种应力腐蚀试验装置，属于拉伸应力腐蚀装置的改进技术。

背景技术

在金属腐蚀试验中，应力腐蚀试验是一项重要内容，应力腐蚀试验方法有多种，在《GB/T 15970.7-2000 金属和合金腐蚀 应力腐蚀试验》、《GB/T 17898-1999 不锈钢在沸腾氯化镁溶液中应力腐蚀试验》中说明了应力腐蚀试验方法，其中慢应变速率试验方法具有能够快速评价应力腐蚀破裂敏感性的优点，在这两个国家标准试验方法中，能够对腐蚀介质加热，但不能外加和检测电位、电流。

目前电化学测试中常用三电极体系，包括工作电极（试样）、参比电极（实验室常用甘汞电极、氯化银电极、硫酸铜电极等）、辅助电极（实验室常用铂电极、石墨电极等），这些参比电极中的介质都是水溶液，适用于测试常温下的电位，而适用于测量高于50℃场合的参比电极种类少，需要定做，价格昂贵，易损坏且使用寿命短。

发明内容

由于对材料的性能尤其是金属材料的耐蚀性能要求越来越高，新研制的金属材料用以前的试验方法往往不能较快、较有效地评价出耐蚀性能的优劣，从而无法指导研发和选材，需要使试验条件苛刻才能得出耐蚀结果。原来的慢应变速率应力腐蚀试验装置只有拉伸和加热，而没有外加电位、电流和控温装置，外加电位或电流模拟的是加大处于应力腐蚀状态的金属腐蚀速率，或模拟加阴极保护的处于应力腐蚀状态的金属，具有实际意义。而且温度对腐蚀速度影响很大，所以要对介质温度进行控制。

本发明所要解决的是外加和测量电位、电流和控制腐蚀介质的温度。

为解决外加和测量试样电位问题，特别是测量高于50℃介质电位的问题，本发明不直接用常规参比电极，也不用高温参比电极，而是采用双盐桥装置。盐桥1（4）是一个中空的玻璃管，右端制成鲁金毛细管，左端向左弯曲90°，中间有三通阀。盐桥2（6）是下端有渗滤陶瓷的玻璃管。参比电极（7）***盐桥2（6）中。通过盐桥1（4）、广口瓶（5）、盐桥2（6）和参比电极（7），由电化学工作站（9）的RE接口接到参比电极（7）而将电位加在试样上或检测试样电位。使常规参比电极（7）不与应力腐蚀容器（1）中温度高的腐蚀介质直接接触，而能正常使用，避免了在应力腐蚀容器（1）中***常规参比电极或高温参比电极出现的问题。

为解决外加和测量试样电流的问题，本发明在应力腐蚀容器（1）上开孔并***铂电极，接在电化学工作站（9）的ＣE接口，以控制或检测电流。

为解决对腐蚀介质控温的问题，本发明在应力腐蚀容器（1）上开孔，***热电偶温度计（11），热电偶温度计（11）与温度控制器（12）相连。用温度控制器（12）设定所需试验温度以控制Ω形加热环中的电炉丝（10）的加热与否，并用交流变压器（13）调节电炉丝（10）加热的强度。同时，用球形冷凝器（2）冷凝加热腐蚀介质而产生的蒸汽，避免因加热而产生腐蚀介质浓缩现象。

本发明的有益效果是：能够用普通常温参比电极在较高温度（高于50℃）的腐蚀介质中给应力腐蚀试样外加电位和检测试样电位，可用铂电极对应力腐蚀试样外加电流和检测试样电流，可以方便地控制腐蚀介质的温度和调节加热的快慢。

附图说明

下面通过具体实施方式并结合附图，对本发明做进一步的详细说明：

图1是本发明的试验装置剖面图；

图2是本发明试验装置图中应力腐蚀容器（1）的上口布局图；

图3是本发明试验装置图中应力腐蚀容器（1）内Ω形加热环图（图1中A-A截面图）；

图4是本发明中电流和电位加载和检测仪器示意图；

图5是本发明中加热及温度控制示意图。

具体实施方式

如图1应力腐蚀试验装置剖面图所示，该应力腐蚀试验装置包括应力腐蚀容器（1）、球形冷凝器（2）、拉伸试样（3）、盐桥1（4）、广口瓶（5）、盐桥2（6）、参比电极（7）、铂电极、计算机（8）、电化学工作站（9）、电炉丝（10）、热电偶温度计（11）、温度控制器（12）、交流变压器（13）等。

应力腐蚀容器（1）用耐热玻璃制成，有6个孔，孔1和孔2用于穿过试样，孔3接球形冷凝器（2），孔4～6接铂电极、盐桥1（4）、热电偶温度计（11），孔1～2、孔4～6都用橡胶塞密封，防止蒸气泄露而改变腐蚀介质的浓度，当试样被拉长时，试样与孔2的橡胶塞保持相对静止，试样在孔1的橡胶塞中滑动。应力腐蚀容器（1）内有Ω形加热环，穿入电炉丝，用于给腐蚀介质加热。

球形冷凝器（2）在试验时通入冷却水，用于冷却由于加热腐蚀介质而产生的水蒸气，使腐蚀介质的浓度在试验过程中不会改变。

拉伸试样（3）为标准拉伸样条或根据实际情况确定尺寸，两端接慢应变速率拉伸设备夹具头，同时引出导线接电化学工作站（9）。

盐桥1（4）的鲁金毛细管***应力腐蚀容器（1）中，尖端指向试样，距离约2mm，以减少拉伸试样（3）至鲁金毛细管尖端间的溶液电压降，左端向左弯曲90°使开口与盐桥2（6）相对，减少溶液电压降，提高试验精度。中间用三通阀，方便将腐蚀介质吸入盐桥1（4）且无气泡，使盐桥1（4）中充满腐蚀介质，广口瓶（5）中装入腐蚀介质。盐桥2（6）下端有渗滤陶瓷，在盐桥2（6）中加入与参比电极内相同的溶液，上口***参比电极（7），使参比电极（7）与盐桥2（6）中溶液之间无气泡，盐桥2（6）与参比电极（7）之间用密封圈密封，通过负压使盐桥2（6）中溶液不能渗漏到广口瓶（5）中。将参比电极（7）接电化学工作站（9）以控制或检测电位。

在应力腐蚀容器（1）中***铂电极，铂电极与电化学工作站（9）相连，以控制或检测电流。

在应力腐蚀容器（1）中***热电偶温度计（11），温度控制器（12）设定需要的温度，控制电炉丝（10）加热的通断，用交流变压器（13）控制电炉丝（10）加热的强度，以达到控温的目的。

进行应力腐蚀试验前，按照图1所示连接好各部分，将试样两端固定在慢应变速率拉伸试验机上，由温度控制器设定好需要的试验温度，把参比电极、铂电极、拉伸试样连接到电化学工作站上，开始加热，当达到所需试验温度时，开始加电位、电流，再进行应力腐蚀试验。如果无需外加和测量电位或电流，可以不加盐桥、参比电极、铂电极、广口瓶，如果无需加热和控温，可以不加电炉丝、热电偶温度计、温度控制器、交流变压器，用橡胶塞将相应的孔塞住，方便不同的试验要求。

Claims (9)

1.一种应力腐蚀试验装置，包括应力腐蚀容器（1）、球形冷凝器（2）、拉伸试样（3）、盐桥1（4）、广口瓶（5）、盐桥2（6）、参比电极（7）、铂电极、计算机（8）、电化学工作站（9）、电炉丝（10）、热电偶温度计（11）、温度控制器（12）、交流变压器（13）。

2.根据权利要求1所述的应力腐蚀装置，其特征在于：应力腐蚀容器（1）用耐热玻璃制造；应力腐蚀容器（1）上有6个孔，孔1和孔2用于穿过拉伸试样（3），孔3接球形冷凝器（2），孔4～6接铂电极、盐桥1、热电偶温度计，应力腐蚀容器（1）内有Ω形加热环。

3.根据权利要求1所述的应力腐蚀装置，其特征在于：盐桥1（4）是中空的，右侧是鲁金毛细管，中部有一个三通阀；盐桥2（6）是下端有渗滤陶瓷的玻璃管。

4.根据权利要求1～3所述的应力腐蚀装置，其特征在于：参比电极（7）通过盐桥2（6）、广口瓶（5）、盐桥1（4）与拉伸试样（3）组成电压回路，以监测试样上产生的腐蚀电位或控制外加在试样上的极化电压。

5.根据权利要求1～3所述的应力腐蚀装置，其特征在于：铂电极和拉伸试样（3）组成电流回路，以控制外加在试样上的电流或监测试样上产生的腐蚀电流。

6.根据权利要求1～3所述的应力腐蚀装置，其特征在于：通过参比电极（7）、盐桥2（6）、广口瓶（5）、盐桥1（4）、应力腐蚀容器（1）的连接，使施加及控制或监测电位值能用常温参比电极而无需用高温参比电极。

7.根据权利要求1～3所述的应力腐蚀装置，其特征在于：使用电炉丝（10）和交流变压器（13）来加热应力腐蚀容器（1）内的腐蚀介质，并控制加热的速率。

8.根据权利要求1～3所述的应力腐蚀装置，其特征在于：通过热电偶温度计（11）、温度控制器（12）来控制电炉丝（10）加热的通断，从而使腐蚀介质的温度稳定在设定的温度。

9.根据权利要求1～3所述的应力腐蚀装置，其特征在于：使用球形冷凝器（2）冷凝由于加热产生的蒸汽，避免因加热而产生腐蚀介质浓缩现象。

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