[发明专利]一种用于金属材料缝隙腐蚀的原位监测试验装置及方法

说明书

本发明公开了一种用于金属材料缝隙腐蚀的原位监测试验装置，包括封装有若干个试样的试样座，试样间隔设置且测试面向上，在试样座顶部设置有盖板，盖板与试样座的顶部之间设置有缝隙，试样座浸泡于装有溶液的烧杯中，烧杯中还设置有参比电极，在烧杯外部设置有用于对试样的测试面进行观察的摄像机，且试样和参比电极通过导线连接至电化学测试设备，其试验方法包括以下步骤：测试前将试样座及试样测试面打磨抛光，保证所有试样测试面处于同一平面内；将盖板盖到试样座的顶部，使得盖板与试样座的顶部之间有缝隙；将试样座浸入溶液中，将摄像机对准测试面进行观察，利用电化学测试设备分析缝隙中的腐蚀行为，采集各试样的电位/电流信号的变化情况。

技术领域

本发明属于材料腐蚀试验技术领域，具体涉及一种用于金属材料缝隙腐蚀的原位监测试验装置及方法。

背景技术

金属材料（如不锈钢等）结构件及装备在制造过程中不可避免的会存在一些连接件（如法兰、铆接等），有的表面还带有涂装材料，这就导致缝隙的出现，当在腐蚀环境中服役时，有发生缝隙腐蚀破坏的危险，而且这种腐蚀较为隐蔽且腐蚀速率较快，危害巨大，引起了学者的广泛关注。目前测试不锈钢缝隙腐蚀一般参照ASTM G48和GB/T 10127中规定的方法，即利用橡胶圈或者螺栓将惰性材料压块压到试样上形成缝隙，然后在特定的温度和溶液中进行试验，经一定时间后观察试样表面是否有缝隙腐蚀发生。这种测试方式对于检验不锈钢在规定条件下会否发生缝隙腐蚀是比较方便的，但是这种测试方法无法确定缝隙腐蚀优先在什么位置和什么区域发生，也不能得知缝隙腐蚀在形成后的发展趋势，对于深入研究缝隙腐蚀行为和规律还有一定的不足；

电化学测试技术是通过采集金属材料在腐蚀介质中的电极电位和电流信号，根据信号特征判断电极表面所发生的反应情况，进而分析金属材料的腐蚀机理和规律，在金属材料腐蚀行为及机理的研究中得到了广泛应用。因此有一些学者将电化学测试技术与缝隙腐蚀测试方法相结合，对缝隙腐蚀机理和规律进行了研究。经过对标准中的方法以及文献中的试验方法进行对比分析，发现目前对缝隙腐蚀的研究中所采用的试样形式均为在一个完整的试样片上形成缝隙并对该试样进行分析测试，由于试样是一块完整的良好的电子导体，这就导致在进行电化学测试时只能监测整个试样整体的电化学参量，而无法准确的表征缝隙内某一特定区域的金属材料的电位及电流等参数；

缝隙腐蚀发生时缝隙内的金属材料优先于其他区域发生腐蚀，本质上是一种电化学反应，这就不可避免的会引起缝隙内金属材料的电极电位以及电流等电化学特征参量的变化。另外，不仅缝隙内外金属表面的腐蚀行为不同，对于同一缝隙内不同位置处的金属其腐蚀行为也有区别，这将产生局部电偶腐蚀倾向，进一步促进缝隙腐蚀发生，但是目前的测试方法中无法对这种电偶腐蚀行为进行测试；

目前常用的缝隙腐蚀测试方法主要有以下几点不足：首先，缝隙的形式单一，无法模拟多种类型和尺寸的缝隙，而实际中缝隙的形式多样且形状复杂。其次，不能对试样进行原位观察，无法明确缝隙腐蚀的起始时间和起始位置以及演变规律。第三，无法分析同一缝隙内不同区域的腐蚀差异。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种用于金属材料缝隙腐蚀的原位监测试验装置及方法，可以利用摄像机直观的观察到缝隙腐蚀的形成和演变，还可以同时测量电化学参数，分析其缝隙腐蚀机理。

本发明通过以下技术方案来实现：

一种用于金属材料缝隙腐蚀的原位监测试验装置，包括试验卡具，所述试验卡具包括试样座，所述试样座内封装有若干个试样，若干个所述试样间隔设置且测试面向上，在试样座的顶部设置有盖板，所述盖板的局部或整体与试样座的顶部之间设置有缝隙，且所述盖板为透明材质；

所述试样座浸泡于装有溶液的烧杯中，所述烧杯中还设置有参比电极，在烧杯外部设置有摄像机，所述摄像机用于对试样的测试面进行观察，且若干个试样和参比电极通过导线连接至电化学测试设备。

进一步的，所述试样座的材料为环氧树脂。