[发明专利]一种监测应力腐蚀开裂的探针及监测和预测方法在审
申请号: | 202010243000.X | 申请日: | 2020-03-31 |
公开(公告)号: | CN111366487A | 公开(公告)日: | 2020-07-03 |
发明(设计)人: | 刘智勇;李晓刚;刘子瑞;孙宝壮;周霄骋 | 申请(专利权)人: | 北京科技大学 |
主分类号: | G01N3/56 | 分类号: | G01N3/56;G01N3/06;G01N17/02;G01N17/04;G01N17/00 |
代理公司: | 北京金智普华知识产权代理有限公司 11401 | 代理人: | 皋吉甫 |
地址: | 100083*** | 国省代码: | 北京;11 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 监测 应力 腐蚀 开裂 探针 预测 方法 | ||
本发明提供了一种监测应力腐蚀开裂的探针及监测和预测方法,该探针可通过电化学信号模块在线监测应力腐蚀裂纹的萌生与初期扩展,通过物理信号模块监测裂纹的扩展速度与深度。主要结构包括信号采集模块、连接导线、保护外壳、密封装置及屏蔽干扰装置。本发明提供的应力腐蚀探针结构简单,操作简便,适用于溶液环境、薄液膜环境、大气环境等多种腐蚀环境,能够长期实现在线监测材料在服役环境中发生应力腐蚀开裂的风险。
【技术领域】
本发明涉及材料应力腐蚀监测技术领域,尤其涉及一种监测应力腐蚀开裂的探针及监测和预测方法。
【背景技术】
应力腐蚀开裂是各领域内金属材料发生腐蚀失效的主要原因之一,其在没有显著变形情况下发生突然的、迅速的脆性断裂,没有明显的预兆,所造成的损失及危害十分严重。而现有的腐蚀监测技术主要针对均匀腐蚀,关于应力腐蚀监测技术研究较少。本发明中设计的应力腐蚀探针,可用于各种应力腐蚀发生的敏感环境,例如工业管道、溶液环境、大气环境等材料的实际服役环境中,可以对服役材料的应力腐蚀风险进行在线监测,以实现对应力腐蚀开裂问题的预警,并提前采取有效防护措施。
因此,有必要研究一种监测应力腐蚀开裂的探针及监测和预测方法来应对现有技术的不足,以解决或减轻上述一个或多个问题。
【发明内容】
有鉴于此,本发明提供了一种监测应力腐蚀开裂的探针及监测和预测方法,所述监测方法通过探针材料表面电化学信号及物理信号的变化来监测应力腐蚀开裂行为,从而预测实际服役材料的应力腐蚀行为。
一方面,本发明提供一种监测应力腐蚀开裂的探针,所述探针包括信号采集模块和信号处理模块,所述信号采集模块连接信号处理模块;
所述信号采集模块用于采集电化学信息和物理信息;
所述信号处理模块通过采集到的电化学信息和物理信息监测应力腐蚀裂纹的萌生与扩展。
如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述信号采集模块包括电化学信息采集单元和物理信息采集单元;
所述电化学信息采集单元用于采集材料表面电化学信号的变化;
所述物理信息采集单元用于采集裂纹扩展过程中的物理信号。
如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述信号处理模块通过材料表面电化学信号的变化来监测应力腐蚀开裂过程中裂纹的萌生阶段与初期扩展阶段;通过裂纹扩展过程中的物理信号监测应力腐蚀开裂过程中裂纹扩展深度及扩展速度。
如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述电化学信息采集单元和物理信息采集单元可以分别单独与信号处理模块连接工作,也可以同时与信号处理模块连接进行协调工作。
如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述物理信号包括声信号和物理电信号,所述物理电信号包括但不限于直流电位降;所述电化学信号包括但不限于电流噪声和电位噪声。
如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述电化学信息采集单元包括第一工作电极,第二工作电极和参比电极;所述物理信息采集单元包括第三工作电极;所述第一工作电极和第三工作电极均为加载恒载荷的工作电极,所述第二工作电极为无载荷的对比电极;所述第一工作电极和第三工作电极可以为同一部件也可为不同部件。
如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述电化学信息采集单元可以采用三电极体系,也可以采用二电极或四电极体系。
如上所述的方面和任一可能的实现方式,进一步提供一种实现方式,所述信号采集模块还包括屏蔽装置、保护外壳和辅助电极;
所述屏蔽装置用于屏蔽信号处理模块外的干扰信号;
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