[发明专利]一种可原位实时调控缝隙尺寸的缝隙腐蚀实验装置及方法

说明书

本发明提出了一种可原位实时调控缝隙尺寸的缝隙腐蚀实验装置及方法。本发明包括实验槽、盖板和测距仪，实验槽的顶部具有一开口端，实验槽内设有电解液，电解液内设有工作电极、参比电极和对电极；盖板可沿竖直方向做往复直线运动，盖板还可沿水平方向做往复直线运动；测距仪用于测定盖板沿竖直方向做往复直线运动的距离。本发明通过盖板沿竖直方向的往复运动精确控制了缝隙宽度，还实现了缝隙宽度的实时调控；本发明可以直接观察和记录缝隙腐蚀的发展情况，通过盖板水平方向的往复运动模拟了缝隙面积变化工况下的缝隙腐蚀，使用方便，实验结果科学严谨，真正实时反映了缝隙腐蚀的发展情况，对丰富和发展缝隙腐蚀相关研究具有重要的学术价值。

技术领域

本发明涉及材料腐蚀的技术领域，特别是指一种可原位实时调控缝隙尺寸的缝隙腐蚀实验装置及方法。

背景技术

金属材料在工农业生产中用量巨大，大多数金属材料在一定的条件下很容易遭到腐蚀破坏。金属材料的腐蚀与防护研究具有十分重要的现实意义。金属材料的腐蚀破坏大部分都是电化学腐蚀。这种金属材料的腐蚀，按照腐蚀形态可分为全面腐蚀和局部腐蚀两大类；就腐蚀的破坏程度而言，金属发生局部腐蚀的腐蚀量往往比全面腐蚀要小很多，但是，局部腐蚀对金属强度和金属制品整体结构完整性的破坏程度却比全面腐蚀大得多。缝隙腐蚀就是一种常见的局部腐蚀，金属材料或制品在介质中，由于金属与金属或金属与非金属之间形成特别小的缝隙，使缝隙内介质处于滞留状态，引起缝隙内金属的加速腐蚀；并且，这种缝隙在工程结构中是不可避免；因此，缝隙腐蚀也是不可避免的。

在很多实际工况条件下，缝隙腐蚀发生时往往伴随机械外力的作用，导致缝隙尺寸(包括缝隙宽度和缝隙面积)发生实时变化。例如：海上平台常年受海风和海浪的影响，其螺栓、螺母以及金属构件接缝等部位会发生此类缝隙腐蚀；另外，海底或埋地管道在外部作用力或内部传输物质的影响下，也会发生此类缝隙腐蚀。

目前，关于缝隙腐蚀进行研究的实验方法，现有技术中，通常是采用垫片，使工作电极和压板形成缝隙，工作电极和压板之间形成的这种缝隙的宽度是固定不变的，无法实时精准调节缝隙的宽度；同时，这种实验方法也不便于观察电极表面腐蚀的发展情况；另外，这种方法所得的工作电极和压板之间的缝隙的腐蚀面积也是固定的，无法根据不同的工况改变腐蚀面积的大小，不能模拟腐蚀面积变化工况下的缝隙腐蚀。

发明内容

本发明提出了一种可原位实时调控缝隙尺寸的缝隙腐蚀实验装置及方法，旨在解决现有技术中缝隙腐蚀研究实验方法中工作电极和压板之间的缝隙宽度和覆盖面积固定不变、不方便观察电极表面腐蚀的发展情况从而导致其不能真正实时反映缝隙腐蚀发展情况的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是这样实现的：

在一个方面，本发明的一种可原位实时调控缝隙尺寸的缝隙腐蚀实验装置，包括实验槽、盖板和测距仪；所述实验槽的顶部具有一开口端，所述实验槽内设有电解液，所述电解液内设有工作电极、参比电极和对电极，所述工作电极、所述参比电极和所述对电极均通过导线连接有电化学工作站；所述盖板活动设置于所述实验槽内，所述盖板可沿竖直方向做往复直线运动，以调节所述盖板与所述工作电极上表面的距离，所述盖板还可沿水平方向做往复直线运动，以调节所述盖板对所述工作电极的有效覆盖面积；所述测距仪与所述盖板同步沿竖直方向做往复直线运动，用于测定所述盖板沿竖直方向做往复直线运动的距离。

本发明的实验装置中，盖板可在竖直方向上进行往复直线运动，盖板还可在水平方向上进行往复直线运动，通过测距仪控制盖板在竖直方向上往复直线运动的位移，从而精确控制了盖板与工作电极上表面的距离即缝隙宽度；并且，盖板在竖直方向上的位移可随时调节，从而实现了实时调控缝隙宽度；本发明可以直接观察和记录缝隙腐蚀的发展情况，实验结果准确可靠；另外，本发明的盖板还可以沿水平方向做往复直线运动，以改变缝隙腐蚀的腐蚀面积，从而模拟缝隙面积变化条件下的缝隙腐蚀。本发明中，工作电极的上表面模拟金属样板，这种实验装置是一种缝隙尺寸(包括缝隙宽度和缝隙面积)可实时调控的缝隙腐蚀原位监测实验装置，使用方便，实验过程科学严谨，实验效果好。