[发明专利]基于电化学噪声的应力腐蚀开裂在线监测装置及分析方法

权利要求书

1.基于电化学噪声的应力腐蚀开裂在线监测装置，其特征在于，包括参比电极RE(1),SCC_WE2试验电极(2),SCC_WE1试验电极(3)，橡胶密封圈(4)，夹套电解池(5)，应力环(6)，拉力计(7)，零阻电流计(8)，电位跟随器(9)，以及信号采集与分析单元(10)；

夹套电解池(5)放置在应力环(6)内，并且与拉力计(7)连接；

所述的SCC_WE1试验电极(3)和SCC_WE2试验电极(2)为同材质的圆棒形金属试样，SCC_WE1试验电极(3)居于夹套电解池(5)正中，四只或者六只SCC_WE2试验电极(2)对称分布在SCC WE1试验电极(3)的四周；SCC_WE1试验电极(3)和SCC_WE2试验电极(2)底部套上橡胶圈(4)后安装到夹套电解池(5)内；

零阻电流计(8)分别与SCC_WE1试验电极(3)和SCC_WE2试验电极(2)连接，零阻电流计(8)通过精密电流电压转换电路将来自SCC_WE1试验电极(3)和SCC_WE2试验电极(2)的噪声电流放大；

电位跟随器(9)分别与SCC_WE1试验电极(3)、参比电极RE(1)连接，电位跟随器(9)通过高阻电压跟随器电路将来自SCC_WE1试验电极(3)相对于参比电极RE(1)的噪声电压信号进行阻抗变化；

零阻电流计(8)、电位跟随器(9)均与信号采集于分析单元(10)连接，所有信号送入到信号采集于分析单元(10)。

2.根据权利要求1所述的基于电化学噪声的应力腐蚀开裂在线监测装置，其特征在于，所述的信号采集与分析单元(10)主要包括两个多通道低通滤波器(11)，两个A/D转换器(12)，以及显示器/键盘接口(13)、单片机(14)、USB通信端口(15)和Flash ROM非易失存储器(16)；

两个多通道低通滤波器(11)分别与零阻电流计(8)、电位跟随器(9)连接，每个多通道低通滤波器(11)分别连接一个A/D转换器(12)，两个A/D转换器(12)均与单片机(14)连接；单片机(14)还连接有US通信端口(15)、非易失存储器(16)、显示/键盘接口(13)。

3.电化学噪声分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)用权利要求书1或2所述的基于电化学噪声的应力腐蚀开裂在线监测装置采集应力腐蚀开裂过程中的电位与电流噪声信号，并用Matlab编制的分析程序计算噪声峰的寿命L_c、幅值A_c、积分电量q_c特征参数；

(2)将特征参数值不同的电化学噪声峰进行分类，不同的腐蚀事件伴随着不同类型的电流/电位噪声峰，包括亚稳态点蚀事件和裂纹事件；

(3)对点蚀事件所产生的亚稳态点蚀峰进行统计分析，根据其形核速率λ的大小来判断局部腐蚀速率的快慢，与由电位电流标准偏差值求出的噪声电阻R_n比较，可发现结果的一致性；通过对裂纹事件噪声峰的寿命分析可以得出单次裂纹的生长时间，由积分电量值可以得出单次裂纹生长长度，根据生长时间的长短和裂纹长度的大小来比较其应力腐蚀开裂敏感性；

(4)以定长时间为统计窗口，对电化学噪声信号的形核速率λ、平均积分电量进行统计分析，根据l和随时间的变化曲线可判断SCC裂纹萌生阶段、裂纹扩展阶段和快速断裂阶段的时间点。

4.根据权利要求3所述的电化学噪声分析方法，其特征在于，步骤(2)中，不同的腐蚀事件区分标准为：寿命短3～5s、幅值低0.01～1μA、积分电量小0.1～1.0μC的噪声峰代表发生了与亚稳态点蚀事件，寿命长>30s、幅值高>1μA、积分电量大>30μC的强电流电位噪声峰代表发生了裂纹事件。