[发明专利]一种测定金属材料氢渗透性能的装置及方法

说明书

本发明涉及金属腐蚀领域，具体而言，提供了一种测定金属材料氢渗透性能的装置及其方法。所述装置由左到右设置有A型夹具、充氢室阳极电解池、B型夹具、质子交换膜，B型夹具、充氢室阴极电解池、B型夹具、金属试样、B型夹具、测氢室电解池、A型夹具，连接处用丁基橡胶密封圈密封，并用固定装置固定。本发明装置密封良好，可达到专性厌氧微生物生存条件，并避免环境中其他微生物对待测介质的污染，尤其适用于研究金属材料在含耗氢微生物介质中的氢渗透行为。

技术领域

本发明是涉及研究金属材料氢渗透行为的装置，具体说是一种测定金属材料氢渗透性能的装置及方法。

背景技术

海洋环境是一个极为复杂的腐蚀环境，金属材料在海洋环境中极易发生腐蚀。阴极保护是海洋环境中常用的保护手段，但不当的保护电位可以促进阴极析氢反应的发生，增加材料发生氢脆的危险性。当环境中存在微生物时，例如硫酸盐还原菌，其生长代谢活动和阴极保护有协同作用，可共同促进氢脆的发生。氢渗透性能是评价金属材料氢脆敏感性的一项重要指标。因此，研究金属材料在含耗氢微生物介质中的氢渗透行为具有重要的意义。

研究金属的氢渗透行为，一般采用传统Devanathan-Stachurski双电解池，其主要结构是由金属薄片双面电极及两侧的两个电解池左右串联组成。薄片一侧处于阴极充氢或自由腐蚀状态，另一侧镀镍或镀钯，在NaOH溶液中处于阳极钝化状态，采用恒电位仪对阳极侧施加一个氧化电位，能将充氢侧扩散过来的氢原子快速氧化，测得的氧化电流密度即是氢原子扩散速率的直接度量。

但对于研究金属材料在含耗氢微生物介质中的氢渗透行为，对于现有装置，存在以下不足：气密性难以保证，达不到专性厌氧微生物所需的生长环境；不能保证从测试开始到结束阶段完全隔绝外界微生物对介质的污染；不方便观察介质中微生物的生长情况。

综上所述，目前没有合适的测定金属材料在含耗氢微生物介质中氢渗透性能的装置及方法。

发明内容

本发明目的在于提供一种适用于测定金属材料氢渗透性能的装置及方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种测定金属材料氢渗透性能的装置，包括由左到右设置的夹具A3、充氢侧阳极电解池5、夹具B10、质子交换膜12，夹具B10、充氢侧阴极电解池13、夹具B10、金属试样16、夹具B10、测氢侧电解池20及夹具A3，该充氢侧阳极电解池5、充氢侧阴极电解池13、测氢侧电解池20及各夹具A3、各夹具B10之间通过固定装置固接在一起；

所述充氢侧阳极电解池5上设置有两个密封的瓶口6，任意一个瓶口6内密封插设有铂丝辅助电极9；

所述充氢侧阴极电解池13上设置有两个密封的瓶口6，任意一个瓶口6内密封插设有具有鲁金毛细管的玻璃盐桥14，该盐桥14上端插入饱和甘汞电极15；

所述测氢侧电解池20上设置有两个密封的瓶口6，其中一个瓶口6内插入具有鲁金毛细管的玻璃盐桥17，该盐桥17上端插入参比电极18，另一个瓶口6内插入铂丝辅助电极19；

所述夹具A的正面开设有用于放置丁基橡胶密封圈的凹槽，该凹槽的周围设置有用于供固定装置穿过的通孔。

所述夹具B的正面具有用于放置丁基密封圈和电解池的凹槽，该夹具B的中心开设有用于放置丁基橡胶密封圈的凹槽，并在中心处开设有通孔；所述夹具B上沿周向开设有用于供固定装置穿过的通孔；

所述夹具A3、电解池5、夹具B10以及质子交换膜之间形成密闭空间，内部填充待测介质；所述质子交换膜、夹具B、电解池13、夹具B以及金属试样之间形成密闭空间，内部填充待测介质；所述金属试样16、夹具B、电解池20和夹具A之间形成密闭空间，内部填充0.2mol/L NaOH溶液；

所述质子交换膜用于隔绝充氢侧阴阳极，放置对电极阳极反应产生的氧化性物质。