[发明专利]一种铜镍合金管路内部焊接热影响区腐蚀电化学测试装置

说明书

本发明提供一种铜镍合金管路内部焊接热影响区腐蚀电化学测试装置，其包括：管式电解池、管段、螺栓螺母；所述管式电解池内开设有用于安装参比电极的螺纹孔、模拟焊缝的凸台、用于安装管式焊接热影响区工作电极的孔和用于安装管式辅助阳极的孔，参比电极、管式焊接热影响区工作电极和管式辅助阳极安装于管式电解池的相应孔内；所述管段有两段，为前端管段、后端管段，前端管段、后端管段上均设有法兰，通过螺栓螺母将前端管段、管式电解池、后端管段连接为一体。该测试装置可准确模拟焊缝余高导致的流场和力学场变化，获取焊缝前后微环境中热影响区局部腐蚀电化学行为，为提高海水管路焊缝易腐蚀部位的可靠性提供技术支撑。

技术领域

本发明涉及一种铜镍合金管路内部焊接热影响区腐蚀电化学测试装置，属于管路材料海水冲刷腐蚀领域，可用于管路焊接热影响区流动海水下的冲刷腐蚀行为研究。

背景技术

一方面焊接过程中热影响导致管路基体材料微观结构发生变化，导致焊接热影响区域耐蚀性降低；另一方面管道采用单面焊接双面成型技术，为保证焊透焊满，避免焊接缺陷，管路内壁焊缝具有一定余高，焊缝凸起引起湍流，导致焊接热影响区剪切力增加，使得环境腐蚀性更加严酷。受焊接热影响以及流动海水湍流综合作用，焊接热影响区成为海水管路系统薄弱部位，腐蚀泄露问题突出。

管路焊接热影响区腐蚀为内腐蚀问题，腐蚀发生和发展阶段肉眼难以观察，常用的测试和评价方法有失重法、声学法（超声检测、声发射技术）、电阻法（电阻探针和电场指纹法）和电化学法（电化学阻抗、电化学噪声、电化学极化）。

失重试验法原理是通过将被测试样至于腐蚀介质中，通过失重量计算腐蚀速率的一种方法，该方法被广泛用于金属材料耐蚀性研究，但研究周期一般较长，特别是耐蚀性材料，试验周期可能长达数个月。专利CN 101576547 B基于失重法发明了一种检验不锈钢管焊缝质量的方法，试验介质为盐酸，该方法适用于不锈钢管路焊缝耐腐蚀性评价，不适用于铜镍合金管路。

声学法通过主动声发射，并探测返回声波特征或者被动测量金属裂纹萌生产生的声学信号分析管路腐蚀部位和腐蚀程度，目前已逐步用于管路内部腐蚀定位和分析。文献《超声检测在管道焊缝腐蚀中的应用》和《管路弯管部位内壁点腐蚀缺陷超声检测》介绍了可用于管路内部焊缝和内壁点蚀检测的超声检测方法。虽然声学法可定位管路内壁或者焊缝的腐蚀部位，并评价腐蚀程度，但无法评价焊缝高度和宽度对焊接热影响区腐蚀影响。根据声学法测试原理，对于未发生腐蚀的焊接热影响区是无法评价其耐腐蚀性能。

电阻法是基于金属电阻与管路壁厚存在定量关系，通过测量电阻探针或者管壁电阻随时间变化，检测管路腐蚀程度的一种测试方法。CN 201920729502.6发明了一种基于光学成像和电阻探针的管道内腐蚀测试方法，该方法可用于管道内部焊缝腐蚀观察和评价，但该装置至于管道内部后，会对管路内部介质流场和剪切力分布造成显著影响，而剪切力是影响铜镍合金腐蚀的重要因素，从而导致焊接热影响区腐蚀行为发生变化。CN201510055423.8、CN 201510055395.X发明了基于电场指纹的管道无损检测装置和方法，该方法通过卡箍将传感器探头固定在管道外表面，测量电阻变化，并根据欧姆定律分析管壁的腐蚀程度。由于铜镍合金为耐蚀性材料，腐蚀速率很慢，根据电阻法测量原理可知，电阻测量法难以短时间内测量焊接热影响区的腐蚀速率，主要用于管路内壁或者焊缝的长期腐蚀行为测试。