CN104280334B - 一种双环境池应力腐蚀测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及腐蚀电化学测量领域，具体为一种双环境池应力腐蚀测量装置，解决现有技术中难以在施加应力或应变的条件下直接进行电化学测试的问题。该装置包括两个环境池，以及一个应力施加装置，应力施加装置的输出轴同轴设置有力传感器以及传动轴，应力施加装置同时施加应力于两个环境池内的实验样品上，两个实验样品同时受力，在受力的同时进行腐蚀实验，适用于对应力条件要求较高且要求溶液可以更新或循环的体系中。
Description
技术领域
本发明涉及腐蚀电化学测量领域，具体为一种双环境池应力腐蚀测量装置，适用于对应力条件要求较高且要求溶液可以更新或循环的体系中。
背景技术
材料、机械零件或构件在静应力(主要是拉应力)和腐蚀的共同作用下产生的失效现象，常出现于锅炉用钢、黄铜、高强度铝合金和不锈钢中，凝汽器管、矿山用钢索、飞机紧急刹车用高压气瓶内壁等所产生的应力腐蚀也很显著。常见应力腐蚀的机理是：零件或构件在应力和腐蚀介质作用下，表面的氧化膜被腐蚀而受到破坏,破坏的表面和未破坏的表面分别形成阳极和阴极,阳极处的金属成为离子而被溶解，产生电流流向阴极。由于阳极面积比阴极的小得多，阳极的电流密度很大，进一步腐蚀已破坏的表面。加上拉应力的作用，破坏处逐渐形成裂纹，裂纹随时间逐渐扩展直到断裂。应力在上述过程有促进电化学腐蚀过程的作用，而且电化学测量是研究腐蚀过程的重要手段。对应力腐蚀的现有研究主要集中于观察应力腐蚀的断口，进而判定应力腐蚀发生的原因及条件；也有先施加一定应力或应变，卸载后进行电化学测量的；但是，鲜有在施加应力或应变的条件下直接进行电化学测试的装置和设备。
另外，Stott等人在ASTM STP 970专题中提出研究厌氧微生物腐蚀必须满足六个条件：（1）.实验时间足够长；（2）.实验容器足够大；（3）.适宜细菌生长的温度；（4）.维持微生物生长的介质（细菌培养基）；（5）.培养介质半连续；（6）.绝对的厌氧环境。但是，很少有适用于这种条件下实验装置。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明要解决的问题在于提供一种双环境池应力腐蚀测量装置，解决现有技术中难以在施加应力或应变的条件下直接进行电化学测试的问题。
本发明的技术方案是：
一种双环境池应力腐蚀测量装置，包括环境池I、环境池II、基座以及应力施加装置，所述基座为三腔结构，分别用于支撑两个环境池以及应力施加装置，所述应力施加装置的输出轴同轴依次设置有固定轴、实验试样I、中间轴、实验试样II、传动轴I、力传感器及传动轴II，固定轴固定在基座上；中间轴连接环境池I与环境池II；置于环境池II内的实验试样I固定于固定轴与中间轴之间；实验试样II固定于中间轴与传动轴I之间；力传感器固定于传动轴I与传动轴II之间；传动轴II与应力施加装置的输出轴连接。
所述的双环境池应力腐蚀测量装置，中间轴活动连接环境池I与环境池II。
所述的双环境池应力腐蚀测量装置，固定轴、中间轴以及传动轴I伸入环境池的部分外部套有保护管。
所述的双环境池应力腐蚀测量装置，环境池I与环境池II分别通过进液硅质胶管I、II与双通道蠕动泵连接；双通道蠕动泵的流量范围：
1.0mL/h-20L/h。
所述的双环境池应力腐蚀测量装置，应力施加装置为双级涡轮蜗杆减速机，力传感器固定于传动轴I与传动轴II之间，通过传动轴I、传动轴II和中间轴将力施加于实验试样上，并通过力传感器测量力的大小。
所述的双环境池应力腐蚀测量装置，环境池I、环境池II采用有机玻璃。
本发明具有如下的优点和有益效果：
1.本发明通过双级涡轮蜗杆减速机和力传感器对实验试样施加载荷，通过传动轴使两个实验试样的受力状态一样，设有两个环境池，可以同时测量两个实验试样（可以用于相同应力条件下不同环境中的腐蚀测量，也能用于平行实验）；
2.本发明通过双通道蠕动泵（流量范围：1.0mL/h-20L/h）对环境池中的溶液进行更新或循环，而且除流速以外，两个通道互不影响，适用性更强。
3.本发明通过安置在环境池中的电化学体系（工作电极、盐桥和辅助电极）可以对样品的状态进行电化学测量。
4.本发明设有惰性气体进出口，可以对实验溶液进行除氧，或是根据实验需要充入特定气体。
5.本发明能在施加一定应力的条件金属应力腐蚀电化学测量的装置，可以为应力腐蚀研究和微生物腐蚀研究提供方便。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图中，1.基座；2.双级涡轮蜗杆减速机；3.废液导管I；4.力传感器；5.环境池I；6.出气口I；7.工作电极I；8.盐桥I；9.辅助电极I；10.进气口I；11.进气口II；12.工作电极II；13.盐桥II；14.辅助电极II；15.出气口II；16.环境池II；17.废液导管II；18.紧固螺帽；19.固定轴；20.保护管；21.固定螺栓；22.实验试样I；23.进液硅质胶管II；24.双通道蠕动泵；25.硅质胶管II；26.硅质胶管I；27.进液硅质胶管I；28.中间轴；29.实验试样II；30.传动轴I；31.传动轴II。
具体实施方式
下面结合附图对本发明结构进行详细地说明：
实施例
如图1所示，本实施例双环境池应力腐蚀测量装置，包括环境池I5、环境池II16、基座1以及应力施加装置，基座1为三腔结构，三腔彼此相隔，分别用于支撑两个环境池以及应力施加装置，与应力施加装置的输出轴同轴依次设置有固定轴19、实验试样I22、中间轴28、实验试样II29以及传动轴I30，固定轴19一端通过紧固螺帽18固定在基座1上，一端穿过环境池II16进入环境池内；中间轴28连接环境池I5与环境池II16，中间轴28活动连接环境池I5与环境池II16。实验试样I22固定于固定轴19与中间轴28之间；实验试样II29固定于中间轴28与传动轴I30之间；力传感器4固定于传动轴I30与传动轴II31之间；传动轴II31与双级涡轮蜗杆减速机2连接；实验试样I22和实验试样II29通过固定螺栓21固定。如此结构当实验试样施加载荷时，通过传动轴I30、传动轴II31和中间轴28使两个样品的受力状态一样。
固定轴19、中间轴28以及传动轴I30伸入环境池的部分外部套有保护管20。保护套采用PVC管制作，头部用硅胶密封。
环境池I5与环境池II16分别通过进液硅质胶管I27、进液硅质胶管II23与双通道蠕动泵24连接；双通道蠕动泵24通过进液硅质胶管I26和硅质胶管II25泵进特定液体，分别更新或循环环境：环境池I、环境池II中的溶液；双通道蠕动泵24的流量范围：1.0mL/h-20L/h，除流速以外，两个通道互不影响。
本实施例中，应力施加装置为双级涡轮蜗杆减速机2。
本实施例中，环境池I5、环境池II16采用有机玻璃，环境池I5顶部与出气口I6（氮气出口）连通，环境池II16顶部与出气口II15（氮气出口）连通，环境池II16侧面与废液导管II17连通。
环境池I5和环境池II16上分别设置有废液导管I3和废液导管II17，并分别设置有进气口I10、气体出口I6和进气口II11、出气口II15。环境池I5上安装有三电极体系：工作电极I7、辅助电极I9和盐桥I8；环境池II16上安装有三电极体系：工作电极II12、辅助电极II14和盐桥II13。用于外接电化学测量系统。
力传感器4将信号传递给数显器，可以实时显示力值大小。
Claims (1)
1.一种双环境池应力腐蚀测量装置，其特征在于，包括环境池I、环境池II、基座以及应力施加装置，基座为三腔结构，三腔彼此相隔，分别用于支撑两个环境池以及应力施加装置，与应力施加装置的输出轴同轴依次设置有固定轴、实验试样I、中间轴、实验试样II以及传动轴I，固定轴一端通过紧固螺帽固定在基座上，一端穿过环境池II进入环境池内；中间轴连接环境池I与环境池II，中间轴活动连接环境池I与环境池II；实验试样I固定于固定轴与中间轴之间，实验试样II固定于中间轴与传动轴I之间，力传感器固定于传动轴I与传动轴II之间，传动轴II与双级涡轮蜗杆减速机连接，实验试样I和实验试样II通过固定螺栓固定；当实验试样施加载荷时，通过传动轴I、传动轴II和中间轴使两个样品的受力状态一样；
固定轴、中间轴以及传动轴I伸入环境池的部分外部套有保护管，保护套采用PVC管制作，头部用硅胶密封；
环境池I与环境池II分别通过进液硅质胶管I、进液硅质胶管II与双通道蠕动泵连接；双通道蠕动泵通过进液硅质胶管I和硅质胶管II泵进特定液体，分别更新或循环环境：环境池I、环境池II中的溶液；双通道蠕动泵的流量范围：1.0mL/h-20L/h，除流速以外，两个通道互不影响；
环境池I和环境池II上分别设置有废液导管I和废液导管II，并分别设置有进气口I、气体出口I和进气口II、出气口II；环境池I、环境池II采用有机玻璃，环境池I顶部与出气口I氮气出口连通，环境池II顶部与出气口II氮气出口连通，环境池II侧面与废液导管II连通；
环境池I上安装有三电极体系：工作电极I、辅助电极I和盐桥I；环境池II上安装有三电极体系：工作电极II、辅助电极II和盐桥II，用于外接电化学测量系统。
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