CN111721695A - 耐腐蚀性快速无损检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及耐腐蚀性测试领域，提供耐腐蚀性快速无损检测装置及检测方法。该检测装置包括检测探头，检测探头包括探头主体和固定器，探头主体的封闭端设有延伸至探头主体内腔的检测介质注入管、排气排液管和参比电极，其内腔还设有铂辅助电极，探头主体的外壁设有工作电极，探头主体的敞口端嵌设有第一磁体；固定器包括固定台和固定柱，固定台内嵌设有第二磁体，固定器设于待测件表面一侧，检测探头设于待测件表面的相对另一侧，探头主体与固定台通过第一磁体和第二磁体吸附在一起；工作电极、参比电极以及铂辅助电极均连接至便携式电化学工作站，便携式电化学工作站连接至显示终端。本发明可实现侧立、倒立等不同角度对待测表面的快速无损检测。

Description

耐腐蚀性快速无损检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及耐腐蚀性测试技术领域，尤其涉及耐腐蚀性快速无损检测装置及检测方法。

背景技术

从原材料到工业成品的过程，会经历下料、成型、打磨、焊接、矫形等工艺过程，以上过程中会引起材料组织性能发生变化，如下料、成型、打磨过程会造成表面损伤，焊接、矫形会引起材料反复加热引发相变，从而造成材料性能退化，其中最明显的变化就是耐腐蚀性能的下降，造成潜在腐蚀风险，给材料安全服役带来威胁，为重大安全事故的发生埋下了隐患。因此，面向产品工业现场制造过程对金属材料构件进行快速耐腐蚀性的检测及评价至关重要。

目前，针对面向工业现场的产品件，尚没有成熟的快速耐腐蚀性检测装置及方法。现有的耐腐蚀性检测中，盐雾试验、电化学测试等是实验室加速试验方法，适合试样级别的测试评价，自然环境暴晒试验可以针对大型产品件开展，但耗时长、成本高，无法实现快速评价。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种适用于工业现场的耐腐蚀性快速无损检测装置，以实现工业现场产品件在实际应用环境中的全方位耐腐蚀性能测试，实现数据输出和全方位快速评价，以提前识别腐蚀风险。

本发明还提出一种耐腐蚀性快速无损检测方法。

根据本发明第一方面实施例的一种耐腐蚀性快速无损检测装置，包括：

检测探头、便携式电化学工作站以及显示终端；

所述检测探头包括探头主体和固定器，所述探头主体为一端封闭一端敞口的筒体，所述探头主体的封闭端设有延伸至所述探头主体内腔的检测介质注入管、排气排液管和参比电极，所述探头主体的内腔还环绕有铂辅助电极，所述铂辅助电极的一端延伸出所述探头主体的侧壁，所述探头主体的外侧壁设有工作电极，所述探头主体的敞口端嵌设有第一磁体；

所述固定器包括固定台和位于所述固定台一侧的固定柱，所述固定台内嵌设有第二磁体，所述固定器用于设于待测件表面一侧，所述检测探头用于设于所述待测件表面的相对另一侧，所述探头主体与所述固定台通过所述第一磁体和所述第二磁体吸附在一起；

所述工作电极、参比电极以及铂辅助电极均连接至所述便携式电化学工作站，所述便携式电化学工作站连接至所述显示终端。

根据本发明的一个实施例，还包括屏蔽罩，所述屏蔽罩用于罩设在所述检测探头外，且所述屏蔽罩与所述检测探头的外周留有空隙，所述屏蔽罩的底周嵌设有与所述第二磁体吸附的第三磁体；

所述固定台的外径不小于所述屏蔽罩的外径。

根据本发明的一个实施例，所述屏蔽罩的底壁留有供所述工作电极、参比电极以及铂辅助电极连接的导线穿过的导线口；

所述屏蔽罩由金属材料制成。

根据本发明的一个实施例，所述探头主体为透明筒体。

根据本发明的一个实施例，所述探头主体的外侧壁构造有工作电极安装部，所述工作电极安装部构造有与所述探头主体的轴线平行的螺纹孔，所述工作电极包括连接部和工作触头，所述连接部设有外螺纹，所述连接部与所述螺纹孔螺纹连接，所述连接部朝向待测件表面的一端设有盲孔，所述工作触头的一端通过弹性件安装在所述盲孔内。

根据本发明的一个实施例，所述工作触头的底部构造有多个触脚，多个所述触脚的共同底面构造成内凹状；

所述工作触头由铜材料制成。

根据本发明的一个实施例，所述探头主体的底周设有密封圈；所述检测介质注入管、所述排气排液管和所述参比电极与所述探头主体的连接处密封连接；

所述检测介质注入管和所述排气排液管由绝缘材料制成。

根据本发明的一个实施例，所述固定柱与所述固定台一体成型为一大一小的圆柱，所述固定柱的外径小于所述固定台的外径。

根据本发明的一个实施例，所述探头主体由透明有机玻璃制成，所述排气排液管位于所述探头主体外的一端的角度可调整。

根据本发明第二方面实施例的一种耐腐蚀性快速无损检测方法，将所述探头主体固定在待测件表面的一侧，将所述固定器放置在待测件表面的相对另一侧，所述探头主体与所述固定器通过磁力吸附在一起并固定在待测件表面；

向所述探头主体内腔注满电解液，将所述工作电极、参比电极以及铂辅助电极组成三电极体系连接至便携式电化学工作站，所述便携式电化学工作站连接至显示终端；

测量阻抗，测量频率设置在设定范围内，自动绘制以频率对数为横坐标、阻抗模值对数为纵坐标的曲线，通过加载基准试样数据，比较选定频率对应的阻抗模值大小，阻抗模值高于基准试样视为合格，差值越大，耐腐蚀性越好，低于基准试样为不合格，数值越低，耐腐蚀性越差；根据待测件阻抗模值与基准数据在特定频率下的实时比较，实现待测件的耐蚀性快速无损检测。

本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：

本发明实施例的一种耐腐蚀性快速无损检测装置，通过采用上述技术方案，面向大型装备件的腐蚀风险排查及耐腐蚀性检测需求，通过特定条件下的选定频率所对应的阻抗模值，快速高效地比较产品构件中同一材料的耐腐蚀性能变化规律和不同材料的耐腐蚀性强弱；实现电化学方法在工业现场产品件例如不锈钢大型装备件在实际应用环境中全方位多角度的耐腐蚀性检测，有效识别腐蚀风险，填补现场耐腐蚀性快速无损检测空白。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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他的附图。

图1是本发明实施例耐腐蚀性快速无损检测装置中检测探头的剖视结构示意图；

图2是图1中工作电极的透视结构示意图；

图3是本发明实施例耐腐蚀性快速无损检测装置未组装的立体结构示意图，且其中显示了检测探头、屏蔽罩以及固定器的剖视结构示意图；

图4是三种待测件的阻抗模值—频率实测曲线示意图。

附图标记：

1-屏蔽罩，2-导线口，3-第三磁体，4-第二磁体，5-固定器，6-检测介质注入管，7-参比电极，8-探头主体，9-铂辅助电极，10-密封圈，11-第一磁体，12-工作电极，13-排气排液管，14-便携式电化学工作站，15-显示终端。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等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实施例和简化描述，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实施例的限制。此外，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。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，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。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实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

本发明实施例特别是面向大型装备件的腐蚀风险排查及耐腐蚀性检测需求，提出一种耐腐蚀性快速无损检测装置及检测方法。

如图1至图3所示，为本发明实施例提供的一种耐腐蚀性快速无损检测装置，包括检测探头、便携式电化学工作站14以及显示终端15。

具体地，所述检测探头包括探头主体8和固定器5，所述探头主体8为一端封闭一端敞口的筒体，即筒体带有顶盖且底部敞口，筒体的横截面可以呈圆形、方形等形状，具体形状不做限定，为了便于生产制造，本实施例以筒体为圆筒为例进行说明，圆筒内径优先选择但不限于5mm-20mm，壁厚优先选择但不限于1mm-5mm，所述探头主体8的封闭端设有延伸至所述探头主体8内腔的检测介质注入管6、排气排液管13和参比电极7，通过检测介质注入管6向探头主体8内腔注入电解液，排气排液管13用于排出检测过程中产生的气体和/或注入内腔中多余的电解液，所述探头主体8的内腔还环绕有铂辅助电极9，此处环绕是铂辅助电极9绕探头主体8的内腔侧壁设置，离待测件表面2mm，所述铂辅助电极9的一端延伸出所述探头主体8的侧壁，延伸出的长度无需太长，保证在1cm左右为宜，所述探头主体8的外侧壁设有工作电极12，用于与待测件表面接触，所述探头主体8的敞口端嵌设有第一磁体11。

所述固定器5包括固定台和位于所述固定台一侧的固定柱，所述固定台内嵌设有第二磁体4，所述固定器5用于设于待测件表面一侧，所述检测探头用于设于所述待测件表面的相对另一侧，所述探头主体8与所述固定台通过所述第一磁体11和所述第二磁体4吸附在一起，也就是说，固定器5和探头主体8分设于待测构件的相对两侧，且两者之间通过磁力吸在一起，通过移动固定器5时可以带着探头主体8一起移动，以便于检测待测件表面的不同位置。而且由于固定器5和探头主体8之间能够吸附，保证检测探头侧立、倒立等多角度稳定测量。探头主体8固定后以注射的方式通过检测介质注入管6添加电解液至探头主体8内腔，与外部便携式电化学工作站14连接可实现产品构件表面耐腐蚀性能的数据测量和数据输出。

所述工作电极12、参比电极7以及铂辅助电极9形成三电极测量体系连接至所述便携式电化学工作站14，所述便携式电化学工作站14连接至所述显示终端15，所述便携式电化学工作站14作为检测装置，能够检测待测件表面的阻抗模值等数据，检测的数据通过显示终端15例如显示屏输出数据，通过测量(0.1Hz～100000Hz)条件下的选定频率所对应的阻抗模值，快速高效地比较产品不同部位的耐腐蚀性能差异及变化规律，可克服现有电化学方法只适用于实验室的局限性，实现工业现场大型装备件耐腐蚀性的全方位快速检测及评判，及时排查产品潜在腐蚀风险；实现工业现场大型装备件耐腐蚀性全方位、快速、无损检测。

需要说明的是，所述交流阻抗谱为工业现场材料的交流阻抗谱，所述阻抗模值为工业现场材料的阻抗模值，具有表征现场材料耐腐蚀性强弱的物理意义，所述选定频率与阻抗模值的差值呈负相关，选定频率越小，阻抗模值的差值越大，更具比较价值，但频率越小，对仪器精度要求越高，考虑到仪器的成本和现场精度控制，优先选择但不限于0.1Hz或1Hz对应的阻抗模值作为比较耐腐蚀性能的指标，阻抗模值越大，耐腐蚀性越高，阻抗值越小，耐腐蚀性越低。

根据本发明的一个实施例，还包括屏蔽罩1，所述屏蔽罩1用于罩设在所述检测探头外，且所述屏蔽罩1与所述检测探头的外周留有空隙，通过屏蔽罩1减小外界对测量的影响，保证测量数据更加准确。

进一步地，所述屏蔽罩1的底周嵌设有与所述第二磁体4吸附的第三磁体3，通过第三磁体3，屏蔽罩1可以与固定器5吸附，从而固定在探头主体8外，且能够跟随固定器5的移动，实现同步移动。

本实施例中，第一磁体11、第二磁体4和第三磁体3均可以为永磁铁。

为了确保吸附的效果，所述固定台的外径不小于所述屏蔽罩1的外径。固定柱的设置能够便于手持，方便将固定器5整体移动到需要检测的位置。

为了便于导线穿过，根据本发明的一个实施例，所述屏蔽罩1的底壁留有供所述工作电极12、参比电极7以及铂辅助电极9连接的导线穿过的导线口2，导线口2可以是设置在屏蔽罩1底部的一个缺口。

所述屏蔽罩1由金属材料制成，具有良好的屏蔽效果。

根据本发明的一个实施例，所述探头主体8为透明筒体，例如由透明有机玻璃制成，从而便于观察探头主体8内的液位高度。

根据本发明的一个具体实施例，所述探头主体8的外侧壁构造有工作电极12安装部，所述工作电极12安装部构造有与所述探头主体8的轴线平行的螺纹孔，所述工作电极12包括连接部和工作触头，所述连接部设有外螺纹，所述连接部与所述螺纹孔螺纹连接，所述连接部朝向待测件表面的一端设有盲孔，所述工作触头的一端通过弹性件例如弹簧安装在所述盲孔内，通过旋转连接部调节工作电极12的整体高度，通过工作触头弹性连接在连接部内，保证工作触头能够较好地与待测件表面贴合。工作电极12与待测试件表面接触导通电路，可通过弹簧收缩自动调控工作触头高度以适应复杂结构、不平坦待测件表面等，无需手动调整。

为了与不同形态的待测件表面均能很好地贴合，根据本发明的一个实施例，所述工作触头的底部构造有多个触脚，例如四个触脚，两两相对，多个所述触脚的共同底面构造成内凹状，以适应平坦、不规则或不平整的待测件表面。

所述工作触头可由铜材料制成。

根据本发明的一个实施例，所述探头主体8的底周设有密封圈10，防止电解液从底端渗出；所述检测介质注入管6、所述排气排液管13和所述参比电极7与所述探头主体8的连接处密封连接，以防止电解液从连接处泄漏。

所述检测介质注入管6和所述排气排液管13由绝缘材料制成，待测构件为金属材料，选择检测介质注入管6和所述排气排液管13由绝缘材料制成(即非金属材料制成)，可避免对待测件表面的耐腐蚀性测试数据产生干扰。

便于结构优化，根据本发明的一个实施例，所述固定柱与所述固定台一体成型为一大一小的圆柱，所述固定柱的外径小于所述固定台的外径。

根据本发明的一个实施例，所述排气排液管13位于所述探头主体8外的一端的角度可调整，即所述排气排液管13端部可根据待测件表面朝向调节，通过探头主体8即筒体顶部边缘处开孔固定，检测探头外端的排气排液管13始终保持高于探头主体8充满状态的液位，对朝上、竖直或朝下的待测构件表面，均可通过调节检测探头内导管端部位置确保液体充满检测探头。

本发明实施例的一种耐腐蚀性快速无损检测方法，将耐腐蚀性快速无损检测装置的探头主体8固定在待测件表面，特别是大型装备件表面，固定器5放置在待测装备件的另一面，探头主体8与固定器5通过磁体的吸力固定，向探头主体8内部(内腔)注满电解液，将工作电极、参比电极以及铂辅助电极组成的三电极体系连接至便携式电化学工作站和显示终端，安装屏蔽罩后测量阻抗，测量频率设置在0.1Hz-100000Hz范围内，测量时间设置在10-30s，便携式电化学工作站采集数据后，通过显示终端绘制以频率对数为横坐标、阻抗模值为纵坐标的曲线。如图4所示，通过加载基准试样测量数据(图中1号实线所示)，比较选定频率，如0.1Hz，既横坐标-1处，对应的阻抗模值大小，图中3号段状线阻抗模值高于基准试样，判为合格，耐腐蚀性优于基准试样，图中2号点状线低于基准试样，判为不合格，耐腐蚀性差于基准试样。根据待测件阻抗模值与基准数据在设定频率下的实时比较，以实现待测件的耐蚀性快速无损检测及判定。

需要说明的是，基准试样是指表面状态良好，无划痕、打磨、热输入等外界因素造成损伤，且材质与待测产品材质相同的试样。

本发明实施例克服了实验室检测的单独制作检测试样、数据分析繁琐、检测周期长的缺点，实现电化学方法在实际应用环境中的全方位耐腐蚀性能测试，可实现侧立、倒立等不同角度待测件表面的快速无损检测，实现工业产品的耐腐蚀性检测，以提前识别腐蚀风险，可作为产品质量检验及验收的辅助手段。

以上实施方式仅用于说明本发明，而非对本发明的限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (10)

1.一种耐腐蚀性快速无损检测装置，其特征在于，包括：

检测探头、便携式电化学工作站以及显示终端；

所述检测探头包括探头主体和固定器，所述探头主体为一端封闭一端敞口的筒体，所述探头主体的封闭端设有延伸至所述探头主体内腔的检测介质注入管、排气排液管和参比电极，所述探头主体的内腔还环绕有铂辅助电极，所述铂辅助电极的一端延伸出所述探头主体的侧壁，所述探头主体的外侧壁设有工作电极，所述探头主体的敞口端嵌设有第一磁体；

所述固定器包括固定台和位于所述固定台一侧的固定柱，所述固定台内嵌设有第二磁体，所述固定器用于设于待测件表面一侧，所述检测探头用于设于所述待测件表面的相对另一侧，所述探头主体与所述固定台通过所述第一磁体和所述第二磁体吸附在一起；

所述工作电极、参比电极以及铂辅助电极均连接至所述便携式电化学工作站，所述便携式电化学工作站连接至所述显示终端。

2.根据权利要求1所述的耐腐蚀性快速无损检测装置，其特征在于，还包括屏蔽罩，所述屏蔽罩用于罩设在所述检测探头外，且所述屏蔽罩与所述检测探头的外周留有空隙，所述屏蔽罩的底周嵌设有与所述第二磁体吸附的第三磁体；

所述固定台的外径不小于所述屏蔽罩的外径。

3.根据权利要求2所述的耐腐蚀性快速无损检测装置，其特征在于，所述屏蔽罩的底壁留有供所述工作电极、参比电极以及铂辅助电极连接的导线穿过的导线口；

所述屏蔽罩由金属材料制成。

4.根据权利要求1所述的耐腐蚀性快速无损检测装置，其特征在于，所述探头主体为透明筒体。

5.根据权利要求1所述的耐腐蚀性快速无损检测装置，其特征在于，所述探头主体的外侧壁构造有工作电极安装部，所述工作电极安装部构造有与所述探头主体的轴线平行的螺纹孔，所述工作电极包括连接部和工作触头，所述连接部设有外螺纹，所述连接部与所述螺纹孔螺纹连接，所述连接部朝向待测件表面的一端设有盲孔，所述工作触头的一端通过弹性件安装在所述盲孔内。

6.根据权利要求5所述的耐腐蚀性快速无损检测装置，其特征在于，所述工作触头的底部构造有多个触脚，多个所述触脚的共同底面构造成内凹状；

所述工作触头由铜材料制成。

7.根据权利要求1所述的耐腐蚀性快速无损检测装置，其特征在于，所述探头主体的底周设有密封圈；所述检测介质注入管、所述排气排液管和所述参比电极与所述探头主体的连接处密封连接；

所述检测介质注入管和所述排气排液管由绝缘材料制成。

8.根据权利要求1所述的耐腐蚀性快速无损检测装置，其特征在于，所述固定柱与所述固定台一体成型为一大一小的圆柱，所述固定柱的外径小于所述固定台的外径。

9.根据权利要求1所述的耐腐蚀性快速无损检测装置，其特征在于，所述探头主体由透明有机玻璃制成，所述排气排液管位于所述探头主体外的一端的角度可调整。

10.一种利用如权利要求1-9任一项所述的耐腐蚀性快速无损检测装置的检测方法，其特征在于，包括：

将所述探头主体固定在待测件表面的一侧，将所述固定器放置在待测件表面的相对另一侧，所述探头主体与所述固定器通过磁力吸附在一起并固定在待测件表面；

向所述探头主体内腔注满电解液，将所述工作电极、参比电极以及铂辅助电极组成三电极体系连接至便携式电化学工作站，所述便携式电化学工作站连接至显示终端；

测量阻抗，测量频率设置在设定范围内，自动绘制以频率对数为横坐标、阻抗模值对数为纵坐标的曲线，通过加载基准试样数据，比较选定频率对应的阻抗模值大小，阻抗模值高于基准试样视为合格，差值越大，耐腐蚀性越好，低于基准试样为不合格，数值越低，耐腐蚀性越差；根据待测件阻抗模值与基准数据在特定频率下的实时比较，实现待测件的耐蚀性快速无损检测。

Images