[发明专利]一种金属应力腐蚀开裂裂缝处氢渗透电流及氢分布的检测方法

说明书

技术领域

本发明是涉及金属腐蚀研究，具体的说就是一种金属应力腐蚀开裂裂缝处氢渗透电流及氢分布的检测方法。

背景技术

从电化学角度说，金属腐蚀过程分为阳极过程和阴极过程。阳极过程为金属失去电子被氧化的过程，即：

Fe-2e→Fe²⁺

阴极过程为氧化剂得到电子被还原的过程，在大部分腐蚀环境中，阴极过程为氧或者氢或者二者兼有被还原的过程。为了研究金属腐蚀过程中氢被还原的过程，Devanathan-Stachurski发明了测定金属中原子氢的扩散速率的电化学检测方法，但是Devanathan-Stachurski方法要求金属试样为片状。金属应力腐蚀开裂裂纹侧壁被认为是裂纹内的阴极区，在阴极区产生的氢扩散至裂纹侧壁以下，然后迁移至裂纹尖端的某个位置，导致裂纹尖端的金属以氢脆的方式发生断裂。

发明内容

本发明目的在于提供一种金属应力腐蚀开裂裂缝处氢渗透电流及氢分布的检测方法。

为实现上述目的，本发明采用技术方案为：

一种金属应力腐蚀开裂裂缝处氢渗透电流及氢分布的检测方法：在试样的侧壁和底部距裂纹0.2-0.5mm处分别钻孔洞，将钻孔后试样作为阳极池而后利用Devanathan-Stachurski方法，即测定裂缝处氢渗透电流及氢分布。

所述孔洞直径为8mm；同时在孔内壁镀钯。所述试样为长方体。

本发明的优点为：采用本发明的方法克服了传统测量方法不能适用于带有裂纹等复杂试样的局限，除了可检测金属应力腐蚀开裂裂纹尖端和裂纹侧壁氢渗透电流外，还能够为分析裂纹扩展机制提供依据。本发明的方法需要预先对金属进行钻孔，操作简单易行，可以应用于任何具有复杂形状的金属试样。

附图说明

图1为本发明实施例提供的1Cr18Ni9Ti不锈钢在干湿循环海水条件下裂纹尖端及裂纹侧壁氢渗透电流密度的变化图。

图2为本发明实施例提供的1Cr18Ni9Ti不锈钢在干湿循环含有FeCl₃的酸性海水下裂纹尖端及裂纹侧壁氢渗透电流密度的变化图。

图3为本发明实施例提供的1Cr18Ni9Ti不锈钢预制裂纹试样钻孔示意图。

具体实施方式

实施例1

1.前期准备，将长方体1Cr18Ni9Ti不锈钢试样的侧壁和底部距裂纹0.2mm处分别钻孔洞，使孔洞不穿透试样，而后试样经过酸洗、水洗、丙酮除油后放在干燥器内自然晾干，在试样上焊接上导线作为工作电极(参见图3)。

2.镀钯，在已钻好的孔内镀钯，镀钯液由0.8g/L氯化钯、60g/LNaOH和二次蒸馏水配制而成，电流密度为12mA/cm²，时间2分钟。

3.封装电解池，在已镀钯试样孔中注入0.2mol/LNaOH溶液，分别通过两根铂丝引出后密封，其中一根作为辅助电极，另一根与Hg/HgO参比电极相连。分别将工作电极、参比电极、辅助电极接到电化学工作站。

4.用Devanathan-Stachurski方法测量氢渗透电流，实验前，将实验装置置于恒温箱中，镀钯侧在0.2mol/LNaOH溶液中(150mV vs.Hg/HgO极化电位下)钝化直至背景电流密度稳定。在不锈钢试样上施加一定的拉力，在裂纹处滴加海水0.5ml，腐蚀溶液与裂纹处金属发生电化学反应产生的氢吸附于裂纹侧壁，由于氢原子直径小，能够渗透进金属内部，当氢原子到达裂纹侧壁的另一侧，即充满0.2mol/LNaOH溶液的孔的时候，由于孔内壁镀钯层的氧化作用，氢原子被氧化成氢离子，因此能够通过电化学工作站检测到氢渗透电流并记录下来。