CN109297890A - 现场缝隙腐蚀研究的试验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种现场缝隙腐蚀研究的试验装置及方法，涉及缝隙腐蚀试验技术领域，该现场缝隙腐蚀研究的试验装置，包括：金属样品和两个夹持件，两个所述夹持件用于固定夹持所述金属样品，且至少有一个所述夹持件与所述金属样品之间设置有垫片，以使所述夹持件与所述金属样品之间形成缝隙。选择预测试的金属材料制成金属样品，垫片具有特定的厚度，从而可以使夹持件和金属样品之间产生缝隙，用该缝隙模拟设备上金属材料与其相邻结构之间的缝隙，通过将本发明实施例提供的现场缝隙腐蚀研究的试验装置放入到现场腐蚀性环境中，通过金属样品上的腐蚀程度客观反映该金属材料的耐缝隙腐蚀性能，为设备的选材或材料升级提供参考。

Description

现场缝隙腐蚀研究的试验装置及方法

技术领域

本发明涉及缝隙腐蚀试验技术领域，尤其是涉及一种现场缝隙腐蚀研究的试验装置及方法。

背景技术

许多金属构件是由螺钉、铆、焊等方式连接的，在这些连接件或焊接接头缺陷处可能出现狭窄的缝隙，从而导致缝隙腐蚀。引起腐蚀的缝宽一般是在0.025～0.1mm的范围，缝内介质处于滞流状态，随着腐蚀的不断进行，缝内介质在组成、浓度、pH等方面和整体介质产生很大的差异，结果使得缝内金属的腐蚀加速，快于缝外金属的腐蚀，在缝内形成深浅不一的蚀坑或深孔。

大多数工业用金属或合金都可能会产生缝隙腐蚀，但它们对缝隙腐蚀的敏感性有所不同，具有自钝化特性的金属和合金的敏感性较高，自钝化能力愈强则敏感性愈高；不具有自钝化能力的金属和合金，如碳钢等则敏感性较低。几乎所有的腐蚀介质(包括淡水)都能引起缝隙腐蚀，但其中以充气的含有活性阴离子的中性介质最容易发生。综上，缝隙腐蚀可以在不同的金属和不同的腐蚀介质中出现，从而给生产设备的正常运行造成严重障碍，甚至发生破坏事故。

现有技术中对于金属材料抗缝隙腐蚀性能的研究，还停留在在特定环境下的模拟试验，无法直观呈现一种材料处在现场工况环境下一段时间后的缝隙腐蚀程度，不便对材料的抗缝隙腐蚀性能做可靠的判断。

发明内容

本发明的目的在于提供一种现场缝隙腐蚀研究的试验装置及方法，其能够对现场环境下的金属缝隙的腐蚀特性进行检测。

第一方面，本发明实施例提供的一种现场缝隙腐蚀研究的试验装置，包括：金属样品和两个夹持件，两个所述夹持件用于固定夹持所述金属样品，且至少有一个所述夹持件与所述金属样品之间设置有垫片，以使所述夹持件与所述金属样品之间形成需要的缝隙。

进一步的，所述现场缝隙腐蚀研究的试验装置包括双头螺柱，所述夹持件、垫片和金属样品上均设置有安装孔，以使所述夹持件、垫片和金属样品安装在所述双头螺柱上，所述双头螺柱的两端通过螺母将两个所述夹持件夹紧。

进一步的，所述夹持件的一端端面上设置有第一环形凸台，所述第一环形凸台与所述夹持件的安装孔同轴，且所述第一环形凸台的外径与所述金属样品的安装孔的内径相等。

进一步的，所述金属样品的数量为多个，所述现场缝隙腐蚀研究的试验装置包括隔离件上设置有安装孔，所述隔离件位于任意相邻两个金属样品之间，用于分隔相邻的两个金属样品；

所述垫片的数量为多个，所述金属样品与所述隔离件之间设置有垫片；

所述隔离件的材质为绝缘材料。

进一步的，所述隔离件的两端均设置有第二环形凸台，所述第二环形凸台与所述隔离件的安装孔同轴，且所述第二环形凸台的外径与所述金属样品的安装孔的内径相等。

进一步的，所述垫片包括环形部和位于所述环形部周向外壁上的多个扇叶结构，多个所述扇叶结构间隔分布，用于增大所述垫片与金属样品的接触受力面积。

进一步的，所述现场缝隙腐蚀研究的试验装置包括安装板和固定杆，所述安装板的数量为两件，所述固定杆的数量为多根；

两个所述安装板分别固定安装在所述双头螺柱的两端；

所述固定杆的两端分别与所述两个所述安装板连接。

进一步的，所述现场缝隙腐蚀研究的试验装置包括两个挂耳，两个所述挂耳与所述双头螺柱的两端连接，所述挂耳上设置有通孔。

进一步的，所述夹持件、垫片和隔离件的材料相同。

第二方面，本发明实施例提供的一种现场缝隙腐蚀研究的试验方法，所述方法应用上述的现场缝隙腐蚀研究的试验装置，包括步骤：

选择预测试的金属材料并制成金属样品；

组装所述现场缝隙腐蚀研究的试验装置；

将所述现场缝隙腐蚀研究的试验装置放置于现场设备的腐蚀介质中；

将金属样品从所述现场缝隙腐蚀研究的试验装置上取下，并观察金属样品表面缝隙区域内蚀坑的腐蚀程度。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明实施例提供的现场缝隙腐蚀研究的试验装置，包括：金属样品和两个夹持件，两个所述夹持件用于固定夹持所述金属样品，且至少有一个所述夹持件与所述金属样品之间设置有垫片，以使所述夹持件与所述金属样品之间形成缝隙。选择预测试的金属材料制成金属样品，垫片具有特定的厚度，从而可以将夹持件和金属样品之间产生缝隙，用该缝隙模拟设备上金属材料与其相邻结构之间的缝隙，通过将本发明实施例提供的现场缝隙腐蚀研究的试验装置放入到腐蚀性介质中，通过金属样品上的腐蚀程度客观反映该金属材料的耐缝隙腐蚀性能，为设备的选材或材料升级提供参考。

本发明实施例提供的现场缝隙腐蚀研究的试验方法，所述方法应用上述的现场缝隙腐蚀研究的试验装置，包括步骤：选择预测试的金属材料并制成金属样品；组装所述现场缝隙腐蚀研究的试验装置；将所述现场缝隙腐蚀研究的试验装置放置于现场设备的腐蚀介质中；将金属样品从所述现场缝隙腐蚀研究的试验装置上取下，并观察金属样品表面缝隙区域内蚀坑的腐蚀程度。该试验的过程可以在设备现场完成，通过选定金属材料的金属样品，制作成上述现场缝隙腐蚀研究的试验装置，将该装置放置在现场腐蚀介质中进行缝隙腐蚀一个或多个生产周期，到实验时间后，拆下金属样品，观察金属样品表面造缝区域内蚀坑的腐蚀程度，据此判定该金属材料在该现场环境下的耐缝隙腐蚀性能。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其它优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的一种现场缝隙腐蚀研究的试验装置的示意图；

图2为本发明实施例提供的现场缝隙腐蚀研究的试验装置的夹持件的示意图；

图3为本发明实施例提供的现场缝隙腐蚀研究的试验装置的隔离件的示意图；

图4为本发明实施例提供的现场缝隙腐蚀研究的试验装置的第一种垫片的示意图；

图5为本发明实施例提供的现场缝隙腐蚀研究的试验装置的第二种垫片的示意图；

图6为本发明实施例提供的现场缝隙腐蚀研究的试验装置的第三种垫片的示意图；

图7为本发明实施例提供的现场缝隙腐蚀研究的试验装置的第四种垫片的示意图；

图8为本发明实施例提供的另一种现场缝隙腐蚀研究的试验装置的示意图。

图标：100-双头螺柱；200-夹持件；210-第一环形凸台；300-隔离件；310-第二环形凸台；400-垫片；410-环形部；420-扇叶结构；500-金属样品；610-安装板；620-固定杆；630-挂耳。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-图3所示，本发明实施例提供的现场缝隙腐蚀研究的试验装置，包括：金属样品500和两个夹持件200，两个夹持件200用于固定夹持金属样品500，且至少有一个夹持件200与金属样品500之间设置有垫片400，以使夹持件200与金属样品500之间形成缝隙。选择预测试的金属材料制成金属样品500，垫片400具有特定的厚度，从而可以将夹持件200和金属样品500之间产生缝隙，用该缝隙模拟设备上金属材料与其相邻结构之间的缝隙，通过将本发明实施例提供的现场缝隙腐蚀研究的试验装置放入到腐蚀性介质中，通过金属样品500上的腐蚀程度客观反映该金属材料的耐缝隙腐蚀性能，为设备的选材或材料升级提供参考。

现场缝隙腐蚀研究的试验装置包括双头螺柱100，夹持件200、垫片400和金属样品500上均设置有安装孔，以使夹持件200、垫片400和金属样品500安装在双头螺柱100上，双头螺柱100的两端通过螺母将两个夹持件200夹紧。

现场组装本发明实施例提供的现场缝隙腐蚀研究的试验装置时，需要先选定预考察的金属材料，然后将该种金属材料制成上述的金属样品500，可以按照夹持件200、垫片400、金属样品500、垫片400和夹持件200的顺序将它们依次串设在双头螺柱100上，然后将两个螺母旋紧在双头螺柱100的两端，使夹持件200、垫片400、金属样品500、垫片400和夹持件200之间相互挤压，达到牢固连接的作用，并保证实现金属样品的缝隙腐蚀评价。

金属样品500呈扁片状，中心位置设置了安装孔。夹持件200可以为圆柱状，沿夹持件200的轴向设置有安装孔，夹持件200的端面与金属样品500侧面形成缝隙。

金属样品500的数量为多个，金属样品500的材料可以不同，现场缝隙腐蚀研究的试验装置包括隔离件300上设置有安装孔，隔离件300位于任意相邻两个金属样品500之间，用于分隔相邻的两个金属样品500；垫片400的数量为多个，金属样品500与隔离件300之间设置有垫片400；隔离件300的材质为绝缘材料。装置中间部位选用隔离件300，这样就会在金属样品500的两侧同时形成缝隙腐蚀环境，增加采集的数据量。

也就是说，可以在同一个腐蚀介质中，测试不同种金属材料的缝隙腐蚀性能，隔离件300将金属样品500相互绝缘隔离开，避免金属样品500之间因接触形成电偶而影响试验准确性。垫片400的作用是利用垫片400的厚度，在隔离件300与金属样品500之间造缝，且所造的缝隙宽度能满足缝隙腐蚀发生所需条件。

夹持件200的一端端面上设置有第一环形凸台210，第一环形凸台210与夹持件200的安装孔同轴，且第一环形凸台210的外径与垫片400的安装孔的内径相等。隔离件300的两端均设置有第二环形凸台310，第二环形凸台310与隔离件300的安装孔同轴，且第二环形凸台310的外径与垫片400的安装孔的内径相等。

夹持件200与隔离件300的结构相似，二者的区别在于，夹持件200只有一端的端面上设置环形凸台结构，而隔离件300的两端的端面上均设置环形凸台结构。

夹持件200和隔离件300的外径的尺寸可控制25～28mm，内孔直径可以为6mm，第一环形凸台210和第二环形凸台310的的高度可以均为1mm，二者的外径均约为10mm，与金属试样中间的安装孔径基本一致，用来隔离和固定金属样品500的位置。金属样品500的厚度为3mm，大于其两侧隔离件300的第二环形凸台310的高度和2mm，这样的设计有利于安装时隔离件300压紧试样，以便固定牢固。

垫片400包括环形部410和位于环形部410周向外壁上的多个扇叶结构420，多个扇叶结构420间隔分布，用于增大垫片400与金属样品500的接触受力面积。

如图4-图7所示，垫片400中间环形部410的圆孔的内孔径均为10mm，与隔离件300端部的第二环形凸台310的外径尺寸一致，正好能卡在第二环形凸台310处。垫片400的厚度范围在0.06～0.1mm之间，满足缝隙腐蚀发生所需缝宽。

圆环型的垫片400为最简易的垫片400形状，圆环宽度可以为2mm，根据试样尺寸可做调整。若隔离件300的外径为27mm，垫片400圆环宽度为2mm，则对应试样的缝隙腐蚀评价面积约为4cm²。

垫片400的环形部410周侧还可以设置扇叶结构420，是在圆环型垫片400的基础上增加了不同形式的扇叶结构420，增大了垫片400与试样的接触受力面积，可以增强缝隙宽度的控制稳定性。扇叶结构420可以包括三个扇叶，三个扇叶彼此之间的夹角可以为120度。

如图8所述，现场缝隙腐蚀研究的试验装置包括安装板610和固定杆620，安装板610的数量为两块，固定杆620的数量为多根；两块安装板610分别固定安装在双头螺柱100的两端；固定杆620的两端分别与两块安装板610连接。安装板610的尺寸大于金属样品500的尺寸，方便对该装置进行放置，两个安装板610之间连接有固定杆620，增强了装置的稳定性，并且便于现场的安装固定。

现场缝隙腐蚀研究的试验装置包括两个挂耳630，两个挂耳630与双头螺柱100的两端连接，挂耳630上设置有通孔。使用耐蚀金属丝可以将装置悬挂起来，然后使该装置与腐蚀介质充分接触。

夹持件200、垫片400和隔离件300的材料相同，可以采用聚四氟乙烯、尼龙等绝缘材料，安装时便于控制缝宽，易于使缝宽落在缝隙腐蚀发生所需的范围。

本发明实施例提供的现场缝隙腐蚀研究的试验方法，方法应用上述的现场缝隙腐蚀研究的试验装置，包括步骤：选择预测试的金属材料并制成金属样品500；组装现场缝隙腐蚀研究的试验装置；将现场缝隙腐蚀研究的试验装置放置于现场设备的腐蚀介质中；将金属样品500从现场缝隙腐蚀研究的试验装置上取下，并观察金属样品500表面缝隙区域内蚀坑的腐蚀程度。该试验的过程可以在设备现场完成，制作选定金属材料的金属样品500，制作成上述现场缝隙腐蚀研究的试验装置，将该装置放置在现场腐蚀介质中进行缝隙腐蚀评价一段时间，到试验周期后，拆下金属样品500，观察金属样品500表面造缝区域内蚀坑的腐蚀程度，据此判定该金属材料在该现场环境下的耐缝隙腐蚀性能。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种现场缝隙腐蚀研究的试验装置，其特征在于，包括：金属样品和两个夹持件，两个所述夹持件用于固定夹持所述金属样品，且至少有一个所述夹持件与所述金属样品之间设置有垫片，以使所述夹持件与所述金属样品之间形成需要的缝隙。

2.根据权利要求1所述的现场缝隙腐蚀研究的试验装置，其特征在于，所述现场缝隙腐蚀研究的试验装置包括双头螺柱，所述夹持件、垫片和金属样品上均设置有安装孔，以使所述夹持件、垫片和金属样品安装在所述双头螺柱上，所述双头螺柱的两端通过螺母将两个所述夹持件夹紧。

3.根据权利要求2所述的现场缝隙腐蚀研究的试验装置，其特征在于，所述夹持件的一端端面上设置有第一环形凸台，所述第一环形凸台与所述夹持件的安装孔同轴，且所述第一环形凸台的外径与所述金属样品的安装孔的内径相等。

4.根据权利要求3所述的现场缝隙腐蚀研究的试验装置，其特征在于，所述金属样品的数量为多个，所述现场缝隙腐蚀研究的试验装置包括隔离件上设置有安装孔，所述隔离件位于任意相邻两个金属样品之间，用于分隔相邻的两个金属样品；

所述垫片的数量为多个，所述金属样品与所述隔离件之间设置有垫片；

所述隔离件的材质为绝缘材料。

5.根据权利要求4所述的现场缝隙腐蚀研究的试验装置，其特征在于，所述隔离件的两端均设置有第二环形凸台，所述第二环形凸台与所述隔离件的安装孔同轴，且所述第二环形凸台的外径与所述金属样品的安装孔的内径相等。

6.根据权利要求5所述的现场缝隙腐蚀研究的试验装置，其特征在于，所述垫片包括环形部和位于所述环形部周向外壁上的多个扇叶结构，多个所述扇叶结构间隔分布，用于增大所述垫片与金属样品的接触受力面积。

7.根据权利要求2所述的现场缝隙腐蚀研究的试验装置，其特征在于，所述现场缝隙腐蚀研究的试验装置包括安装板和固定杆，所述安装板的数量为两件，所述固定杆的数量为多根；

两个所述安装板分别固定安装在所述双头螺柱的两端；

所述固定杆的两端分别与所述两个所述安装板连接。

8.根据权利要求7所述的现场缝隙腐蚀研究的试验装置，其特征在于，所述现场缝隙腐蚀研究的试验装置包括两个挂耳，两个所述挂耳与所述双头螺柱的两端连接，所述挂耳上设置有通孔。

9.根据权利要求4所述的现场缝隙腐蚀研究的试验装置，其特征在于，所述夹持件、垫片和隔离件的材料相同。

10.一种现场缝隙腐蚀研究的试验方法，所述方法应用权利要求1-9任意一项所述的现场缝隙腐蚀研究的试验装置，其特征在于，包括步骤：

选择预测试的金属材料并制成金属样品；

组装所述现场缝隙腐蚀研究的试验装置；

将所述现场缝隙腐蚀研究的试验装置放置于现场设备的腐蚀介质中；

将金属样品从所述现场缝隙腐蚀研究的试验装置上取下，并观察金属样品表面缝隙区域内蚀坑的腐蚀程度。