CN111289395A - 一种金属应力腐蚀图像测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种金属应力腐蚀图像测试方法。本发明按照下述步骤进行：将金属监测的上表面进行抛光腐蚀处理，监测的侧面进行喷斑处理；搭建应力腐蚀测量系统；将金属试样安装至弯曲应力加载夹具；安放至图像采集区域的液体容器中；使金属试样发生弹性变形，图像采集设备获取金属试样加载前后监测区域的表面图像并输入计算机；将透明腐蚀性溶液倒入液体容器，图像采集设备将图像并输入计算机；通过数字图像相关方法计算分析总结得出金属试样监测区域表面应变的演化规律。本发明适用于多种材料的应力腐蚀检测。

Description

一种金属应力腐蚀图像测试方法
技术领域
本发明属于腐蚀检测技术领域，具体涉及一种基于数字图像相关的金属应力腐蚀检测方法。
背景技术
金属材料在土壤、河流中的应力腐蚀行为对于金属材料的安全使用具有重要意义。常用的标准应力腐蚀实验主要包括恒载荷、恒应变、及慢应变速率三种加载方式，对于恒应变加载，常常利用材料力学公式依据边界条件计算给定应变值，或者采用粘贴应变片的方法来测试给定应变值。实际上，金属材料的局部应力腐蚀往往是由于材料微观结构的不均匀性引起，采用材料力学公式计算得到的应力腐蚀开裂区域的应变值与其真实应变值具有较大差距，而粘贴的应变片在进行应力腐蚀实验之前需要拆除，不能监测应力腐蚀过程中的局部应变演化规律。
发明内容
本发明能解决金属应力腐蚀过程中不能监测局部应变演化规律的问题，提供一种能监测金属应力腐蚀过程中的局部应变演化规律的金属应力腐蚀检测方法。
本发明金属应力腐蚀图像测试方法，按照下述步骤进行：
1.将金属加工成应力加载夹具所能安装固定的扁平形状金属试样，监测的上表面进行抛光腐蚀处理，将其金相组织作为数字图像相关处理的散斑标记，监测的侧面进行喷漆作为散斑标记；
2.搭建应力腐蚀测量系统，实验用桌上放置用于支撑第一CCD相机的第一支架，第一CCD相机正下方放置液体容器，液体容器内放置弯曲应力加载夹具，第二CCD相机正对金属试样放置，用于支撑第二CCD相机的第二支架放置在地面，第一CCD相机与第一计算机连接，第二CCD相机与第二计算机连接；所述弯曲应力加载夹具由两个内六角头螺栓及夹座组成，夹座中部设置两个凸起的三角尖块，两个尖块相距18-22mm；
3.金属试样两端分别通过第一内六角螺栓第二内六角螺栓与弯曲应力加载夹具固定；
4.将安装完毕的试样及夹具安放至图像采集区域的液体容器中；
5.通过应力加载夹具加载使金属试样发生弹性变形，图像采集设备获取金属试样加载前后监测区域的表面图像并输入计算机；
6.将透明腐蚀性溶液倒入液体容器，图像采集设备获取腐蚀前后监测区域的表面图像并输入计算机；
7.通过数字图像相关方法将未加载应力前的金属试样图像设定为加载应力后的金属试样图像的参考图像，分别计算得到应力腐蚀实验给定的局部应变值及挠度；腐蚀前加载应力的金属试样图像设定为腐蚀过程中的金属试样图像的参考图像，分析得到监测区域挠度及其应变的演化规律。
所述的一种金属应力腐蚀图像测试方法，液体容器为无色透明长方体容器。所述的一种金属应力腐蚀图像测试方法，图像采集设备为两台CCD相机，存储设备为两台计算机。
所述的一种金属应力腐蚀图像测试方法，透明腐蚀性溶液依据NACE标准，根据实验需求配置。
所述的一种金属应力腐蚀图像测试方法，CCD相机的输出端连接计算机，CCD相机直接获取金属表面图像，输入到计算机中。
所述的一种金属应力腐蚀图像测试方法，数字图像相关方法处理图像采集设备获取的图像。将未加载应力前的金属试样图像设定为加载应力后的金属试样图像的参考图像，分析计算得到实验给定的局部应变；腐蚀前加载应力的金属试样图像设定为应力腐蚀过程中金属试样图像的参考图像，分析得到监测区域不同腐蚀程度时的应变场及挠度，从而总结出金属试样应力腐蚀过程中监测区域的应变演化规律。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
本发明能监测金属应力腐蚀过程中的局部应变演化规律。
本发明能模拟多种环境下，监测金属应力腐蚀材料表面变形情况。
本发明适用于多种材料的应力腐蚀检测。
附图说明
图1金属试样弯曲应力腐蚀检测系统示意图；
图2金属试样弯曲应力加载示意图；
图3金属试样弯曲应力腐蚀示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示,金属弯曲应力腐蚀图像测试实验装置主要包括：金属试样1，弯曲应力加载夹具2，第一内六角螺栓3，第二内六角螺栓4，腐蚀溶液5，长方体玻璃容器6，第二支架7，第二CCD相机8，第二计算机9，第一计算机10，第一CCD相机11，第一支架12，实验用桌13等，具体实验过程如下：
1.将金属样品加工成应力加载夹具所能安装固定的标准样式，监测上表面(金属试样弯曲应力加载后最大弹性拉应力所在区域)抛光腐蚀出金相组织，监测侧面喷斑处理；
2.搭建应力腐蚀测量系统；检测装置由放置在实验用桌上的第一支架7支撑第一CCD相机8，第一CCD相机8连接第一计算机9；放置在地面的第二支架12支撑第二CCD相机11，第二CCD相机11连接第二计算机10(如图1所示)；
3.将金属试样1安装至弯曲应力加载夹具2，通过第一内六角螺栓3、第二内六角螺栓4固定，采用“四点弯曲试样”法，使最大拉应力区域发生在中间两个支点之间(如图2所示)；
4.将安装完毕的金属试样1安放至图像采集区域的长方体玻璃容器6中；
5.通过旋紧两端的第一内六角螺栓3、第二内六角螺栓4加载一定量的弯曲应力(如图2所示)，使金属试样1发生弹性变形，第一CCD相机8获取加载前后金属试样监测区域的表面图像并输入第一计算机9，第二CCD相机11获取加载前后金属试样外侧表面图像并输入第二计算机10；
6.将腐蚀溶液5倒入长方体玻璃容器6使腐蚀溶液液面漫过金属试样上表面(如图3所示)，第一CCD相机8获取金属试样腐蚀过程中监测区域的表面图像并输入第二计算机9，第二CCD相机11获取腐蚀过程中金属试样监测区域外侧表面图像并输入第一计算机10；
7.通过数字图像相关方法将未加载应力前的金属试样图像设定为加载应力后的金属试样图像的参考图像，分别计算得到应力腐蚀实验给定的局部应变值及挠度；腐蚀前加载应力的金属试样图像设定为腐蚀过程中的金属试样图像的参考图像，分析得到监测区域挠度及其应变的演化规律。
本说明书所述的金属应力腐蚀检测装置，可以通过更换应力加载夹具，监测各种金属应力腐蚀过程中局部应变的演化规律。

Claims (4)

1.一种金属应力腐蚀图像测试方法，其特征在于，按照以下步骤进行：
(1)将金属加工成应力加载夹具所能安装固定的扁平形状金属试样，监测的上表面进行抛光腐蚀处理，将其金相组织作为数字图像相关处理的散斑标记，监测的侧面进行喷漆作为散斑标记；
(2)搭建应力腐蚀测量系统，实验用桌上放置用于支撑第一CCD相机的第一支架，第一CCD相机正下方放置液体容器，液体容器内放置弯曲应力加载夹具，第二CCD相机正对金属试样放置，用于支撑第二CCD相机的第二支架放置在地面，第一CCD相机与第一计算机连接，第二CCD相机与第二计算机连接；所述弯曲应力加载夹具由两个内六角头螺栓及夹座组成，夹座中部设置两个凸起的三角尖块，两个尖块相距18-22mm；
(3)金属试样两端分别通过第一内六角螺栓第二内六角螺栓与弯曲应力加载夹具固定；
(4)将安装完毕的试样及夹具安放至图像采集区域的液体容器中；
(5)通过应力加载夹具加载使金属试样发生弹性变形，图像采集设备获取金属试样加载前后监测区域的表面图像并输入计算机；
(6)将透明腐蚀性溶液倒入液体容器，图像采集设备获取腐蚀前后监测区域的表面图像并输入计算机；
(7)通过数字图像相关方法将未加载应力前的金属试样图像设定为加载应力后的金属试样图像的参考图像，分别计算得到应力腐蚀实验给定的局部应变值及挠度；腐蚀前加载应力的金属试样图像设定为腐蚀过程中的金属试样图像的参考图像，分析得到监测区域挠度及其应变的演化规律。
2.根据权利要求1所述一种金属应力腐蚀图像测试方法，其特征在于，所述夹座宽度比试样宽，夹座长度比试样长，夹座高度小于玻璃容器；夹座中部尖块顶住试样中部，两个内六角螺栓分别穿过试样两端通孔，与夹座连接固定。
3.根据权利要求1所述一种金属应力腐蚀图像测试方法，其特征在于，上述步骤(4)中，液体容器为无色透明长方体容器。
4.根据权利要求1所述一种金属应力腐蚀图像测试方法，其特征在于，上述步骤(6)中，透明腐蚀性溶液依据NACE标准，根据实验需求配置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111948002A (zh) * 2020-08-06 2020-11-17 中国石油天然气集团有限公司 一种焊缝特征区域变形损伤演化规律实验方法
CN112414886A (zh) * 2020-10-23 2021-02-26 同济大学 一种用于燃料系统部件的材料兼容性测试装置及方法
CN113865992A (zh) * 2021-09-29 2021-12-31 沈阳工业大学 一种混凝土梁持载腐蚀试验装置及方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008146532A1 (ja) * 2007-05-29 2008-12-04 Keisoku Research Consultant Co. 構造物の応力測定方法、並びに、被測定物のひずみ計測方法及びシステム
CN103969176A (zh) * 2014-05-21 2014-08-06 中国船舶重工集团公司第七二五研究所青岛分部 一种应力状态下低合金钢海水腐蚀试验方法
CN104677752A (zh) * 2015-03-12 2015-06-03 北京理工大学 一种用于金属动静态剪切行为的测试装置
CN105044104A (zh) * 2015-06-01 2015-11-11 上海交通大学 一种基于数字图像相关法的应力测试系统及其应用
CN109269893A (zh) * 2018-11-20 2019-01-25 西南交通大学 一种基于图像识别的材料应力腐蚀测试系统及其测试方法
CN109883344A (zh) * 2019-01-16 2019-06-14 上海海事大学 一种海洋防腐涂层表面应变与位移的检测方法
CN110044806A (zh) * 2019-05-13 2019-07-23 中国民航大学 图像、声发射、电化学一体化应力腐蚀开裂原位测试装置
CN110530786A (zh) * 2019-09-05 2019-12-03 北京科技大学 一种原位观测钢材表面局部腐蚀萌生过程的装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008146532A1 (ja) * 2007-05-29 2008-12-04 Keisoku Research Consultant Co. 構造物の応力測定方法、並びに、被測定物のひずみ計測方法及びシステム
CN103969176A (zh) * 2014-05-21 2014-08-06 中国船舶重工集团公司第七二五研究所青岛分部 一种应力状态下低合金钢海水腐蚀试验方法
CN104677752A (zh) * 2015-03-12 2015-06-03 北京理工大学 一种用于金属动静态剪切行为的测试装置
CN105044104A (zh) * 2015-06-01 2015-11-11 上海交通大学 一种基于数字图像相关法的应力测试系统及其应用
CN109269893A (zh) * 2018-11-20 2019-01-25 西南交通大学 一种基于图像识别的材料应力腐蚀测试系统及其测试方法
CN109883344A (zh) * 2019-01-16 2019-06-14 上海海事大学 一种海洋防腐涂层表面应变与位移的检测方法
CN110044806A (zh) * 2019-05-13 2019-07-23 中国民航大学 图像、声发射、电化学一体化应力腐蚀开裂原位测试装置
CN110530786A (zh) * 2019-09-05 2019-12-03 北京科技大学 一种原位观测钢材表面局部腐蚀萌生过程的装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111948002A (zh) * 2020-08-06 2020-11-17 中国石油天然气集团有限公司 一种焊缝特征区域变形损伤演化规律实验方法
CN111948002B (zh) * 2020-08-06 2023-04-25 中国石油天然气集团有限公司 一种焊缝特征区域变形损伤演化规律实验方法
CN112414886A (zh) * 2020-10-23 2021-02-26 同济大学 一种用于燃料系统部件的材料兼容性测试装置及方法
CN112414886B (zh) * 2020-10-23 2022-04-05 同济大学 一种用于燃料系统部件的材料兼容性测试装置及方法
CN113865992A (zh) * 2021-09-29 2021-12-31 沈阳工业大学 一种混凝土梁持载腐蚀试验装置及方法

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