CN113029931B - 一种多工况电偶腐蚀试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于电化学测试装置技术领域，涉及一种多工况电偶腐蚀试验装置，盖板与电解槽通过丝杆连接，通过密封圈和橡胶塞达到密封的目的，从而保证试验过程中试验条件的稳定性，通过外接水泵、气瓶和恒温水浴系统完成低流速以及不同氧含量、温度等环境工况下的电化学测试，用防水胶带代替环氧腻子封样，封装和拆装简单方便，利用橡胶的可压缩性特点，通过试样、防水胶带、橡胶塞和试样固定孔之间的相互挤压保证密封性，试样采用插拔式安装，精准定位，能够保证多组试样的间距一致，并且可以用于各种非标距离的测试；其结构简单，采用上下全密封结构保证试验期间电解液的盐度等参数的稳定性，能够方便快捷的装卸试样，保证电连接的便利性。

Description

一种多工况电偶腐蚀试验装置

技术领域：

本发明属于电化学测试装置技术领域，涉及一种多工况电偶腐蚀试验装置，能够同时满足多组试样的同工况试验。

背景技术：

电偶腐蚀是指两种不同电化学性质的材料在与周围环境介质构成回路时产生的电化学腐蚀，是一种普遍的腐蚀现象，可诱导甚至加速应力腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、氢脆等腐蚀过程的产生。

在现有技术中，电偶腐蚀试验多是参照GB/T15748-2013进行的，采用环氧腻子等将导线与试样连接部位涂封，确保绝缘；将不同金属试样按照偶对并排垂直放置在同一试验溶液中，两试样之间的距离一般为30～50mm，每一组平行样之间距离保持恒定。例如，中国专利201621268359.8公开的一种电偶腐蚀试验装置，与电偶腐蚀仪连接，包括有机玻璃板、电极板、密封件、电解质、反应电极和试验辅材，其中，所述有机玻璃板和电极板平行间隔的设置；所述密封件可更换的夹设在有机玻璃板和电极板之间，且与有机玻璃板和电极板保持密封的固定；所述有机玻璃板、电极板和密封件围设成用来盛装电解质的内部空腔，电极板的一侧与电解质充分的接触；所述反应电极贯穿电极板，与电解质充分接触的固定；所述试验辅材部分深入电解质，与电偶腐蚀仪连通形成腐蚀电流回路；中国专利201310300764.8公开的一种动态电偶腐蚀试验装置，包括电偶腐蚀测量仪、转子、电刷、旋转轴、腐蚀溶液、旋转电极镶嵌座、旋转电极试样、金刚砂磨柱、固定电极、固定电极镶嵌座、腐蚀溶液槽、可调高度的支座、高密度螺纹的螺杆、底座、旋转电极控制器和通道；分为旋转电极系统和固定电极系统两大部分，其中旋转电极系统由旋转电极控制器、转子、旋转轴、电刷和旋转电极试样构成，旋转控制器能实现转速在0-3000转/分钟连续可调，精度为±0.01转/分钟，被摩擦的旋转电极试样采用紧密配合的方式镶嵌在进口聚四氟乙烯材质的旋转电极镶嵌座内，使旋转电极试样与非金属的镶嵌座之间无腐蚀介质深入，加之镶嵌材料有高于金属电极材料的弹力，因此能够避免缝隙腐蚀的发生；旋转电极试样的非测试面中心制有螺纹孔以实现与旋转轴的螺纹连接，螺纹的旋紧方向与旋转轴的旋转方向相反；旋转电极试样和旋转电极镶嵌座与旋转轴组合后，测试该组合体的同轴性，使其偏心率在0.001-0.005之间，电偶腐蚀测量仪的正极通过电刷与旋转电极试样连接；其中固定电极系统包括金刚砂磨柱、固定电极镶嵌座、固定电极、腐蚀溶液槽、可调高度的支座和底座；金刚砂磨柱利用强力胶固定在固定电极的两侧，并高出固定电极镶嵌座的水平面3-5mm，而且两个金刚砂磨柱的高度相同，以实现对旋转电极试样的摩擦；固定电极镶嵌座与旋转电极试样的镶嵌材料相同，固定电极的直径为旋转电极试样直径的1/2，两电极在试验进行过程中始终保持同心；固定电极镶嵌座和可调高度的支座中设有通道，固定电极与铜导线间由弹簧电连接，电偶腐蚀测量仪的负极直接通过铜导线连接固定电极，可调高度的支座与固定电极镶嵌座由高密度螺纹的螺杆连接，通过调节高密度螺纹的螺杆能够调节固定电极的高度，以便调节金刚砂磨柱与旋转电极之间的距离，控制摩擦深度，高密度螺纹的螺杆的高度调节范围为0-50mm，精确到0.1mm且能够微调；中国专利200910238567.1公开的一种电偶腐蚀试验装置，由外壳、内衬、密封螺钉、变径圆环、密封圈和紧固螺钉构成；外壳是两个聚四氟乙烯材料的空心圆柱体，通过一端外边缘连接在一起，两个端面之间距离为3～5mm，两个端面上分别开有一个圆孔；同样是圆柱体的不锈钢材料的内衬位于圆柱体内，通过内衬圆柱体上的螺纹与外壳聚四氟乙烯圆柱体上的螺纹镶嵌连接；密封圈、变径圆环、密封圈和试样依次位于两个圆柱体不锈钢材料的内衬中，由紧固螺钉、密封圈和密封螺钉密封端口；在两个圆柱体侧面中心对应试样位置开有圆形孔，由导线与试样导通连接，从圆形孔中引出电极接线，引出电极接线通过带有螺纹的不锈钢金属棒安装在圆柱体侧面上，或用一个U型棒代替不锈钢金属棒，U型棒采用与引出电极接线同样结构的线，两头带有螺纹，连接两个材料使之连通达到接触导通；中国专利201010225412.7公开的一种海水冲刷环境中模拟电偶腐蚀测试方法，采用自行组装制备的流动式水槽冲刷腐蚀试验装置，先对测试试样进行前处理、称重及安装后，将试样安装台架两两正对，每两个试样安装台架中间用PVC支撑条支撑，使试样安装台架紧贴着试验槽壁固定于试验槽两侧；启动海水泵进行试验测试，通过固装于海水泵上的变频器调节流速以满足试验测试要求，待水流平稳后，连接每组电偶对测试试样；再进行电偶腐蚀测试，将两根导线直接连接或加载电阻条件下模拟电绝缘状态的试验测试，两根导线分别连接于选取的电阻模块的两端，调节其电阻值为0Ω～10↑[5]Ω；分别测试各材料的电位、偶合电位和偶合电流的数值并进行记录，测试参数的频率或周期根据不同试验要求确定，测试周期为8－12小时；待试验测试完成后分别进行拍照、清洗腐蚀产物和称重，并计算材料的电偶腐蚀速率，再根据记录的电位、电流数据绘制偶合电位－时间曲线或偶合电流－时间曲线。在实际试验操作时，出现了很多问题：

(1)由于试样与导线的电连接通过环氧腻子等封装，试验结束后必须去除环氧腻子才能计算电偶腐蚀速率，而环氧腻子的去除方法存在弊端，不易去除，导致重量计算偏差；

(2)利用硬导线连接试样，通过人为弯曲调整导线来保证偶对试样相对距离，存在众多的不确定性，从而带来试验误差，尤其是多组偶对试验时更难以保证每组试样位置的一致性；

(3)电偶试验周期较长，采用烧杯等开放性容器作为电解槽时，由于溶液挥发而导致液位下降，溶液浓度增大，影响试验的准确性。

因此，研发设计一种试样安装与拆卸便利，试样间距和腐蚀介质影响因素可以精准控制的电偶电化学试验装置，具有积极的社会和经济效益。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，研发设计一种多工况电偶腐蚀试验装置，严格满足电偶电化学试验的测试要求，同时进行多组试样的电偶电化学以及其他电化学行为的测试。

为了实现上述目的，本发明涉及的多工况电偶腐蚀试验装置的主体结构包括盖板和电解槽；盖板上设置若干组橡皮塞，每组的2个橡皮塞之间上设置有参比电极，参比电极一侧设置有辅助电极；电解槽的上部设置有进水口，电解槽的下部设置有出水口。

本发明涉及的盖板通过丝杆与电解槽连接，盖板与电解槽之间设置有密封圈，丝杆压紧密封圈达到密封要求；一组橡皮塞包含2个互相平行的橡皮塞；盖板的底部还设置有4-8个定位柱；电解槽的内部设置有若干块挡板；进水口与出水口设置在电解槽的相对的两个侧壁上。

本发明涉及的定位柱用于固定盖板与电解槽的连接位置；出水口能够作为进气口。

本发明涉及的多工况电偶腐蚀试验装置使用时，将进水口与水泵连接，并设置液体流量计，将电解槽置于恒温水域系统中，通过恒温水浴系统控制电解液的温度，达到恒温测试要求，用防水胶带将封装段缠绕后插入橡皮塞中，通过防水胶带的封装和橡皮塞的挤压，达到固定和密封的效果，保证试样按照设定的位置和方向摆放，并在试验过程中保持位置不变，将连接段通过导线夹(鳄鱼夹)与电化学测试设备连接；

动水条件时，通过水泵将水从进水口泵入电解槽，通过液体流量计控制水流量，从出水口出水，利用挡板降低水的流速；

控氧条件时，将出水口与气瓶连接，并设置有气体流量计，通入氮气或氧气，结合氧含量测试仪控制电解液的氧含量；

静水条件时，将进水口和出水口同时封闭，形成静态测试环境。

本发明涉及的多工况电偶腐蚀试验装置满足同工况下一组或者多组的一般电化学试验要求，为单组或多组一般电化学试验提供稳定的试验环境，能够根据实际要求扩充试验组数，严格控制偶对试样的试验间距，并根据实际要求通过将试样安装在不同的试验孔位达到非标距离的要求，通过改变封装位置，进行不同偶对面积的电偶试验测试。

本发明涉及的多工况电偶腐蚀试验装置满足同工况下一组或者多组的一般电化学试验要求，为单组或多组一般电化学试验提供稳定的试验环境，能够根据实际要求扩充试验组数，严格控制偶对试样的试验间距，并根据实际要求通过将试样安装在不同的试验孔位达到非标距离的要求，通过改变封装位置，进行不同偶对面积的电偶试验测试。

本发明与现有技术相比，盖板与电解槽通过丝杆连接，通过密封圈和橡胶塞达到密封的目的，从而保证试验过程中试验条件的稳定性，通过外接水泵、气瓶和恒温水浴系统完成低流速以及不同氧含量、温度等环境工况下的电化学测试，用防水胶带代替环氧腻子封样，封装和拆装简单方便，利用橡胶的可压缩性特点，通过试样、防水胶带、橡胶塞和试样固定孔之间的相互挤压保证密封性，试样采用插拔式安装，精准定位，能够保证多组试样的间距一致，并且可以用于各种非标距离的测试；其结构简单，采用上下全密封结构保证试验期间电解液的盐度等参数的稳定性，能够方便快捷的装卸试样，并保证电连接的便利，拓展了环境影响因素，满足低流速以及不同氧含量、温度等环境工况下的电偶腐蚀测试要求，同时进行多组试样的电偶电化学以及其他电化学行为测试。

附图说明：

图1为本发明涉及的盖板的主体结构原理示意图。

图2为本发明涉及的盖板的剖视图。

图3为本发明涉及的水电解槽的主体结构原理示意图。

图4为本发明涉及的橡皮塞的主体结构原理示意图。

图5为本发明涉及的试样的主体结构原理示意图。

图6为本发明涉及的橡皮塞与试样的连接关系示意图。

图7为本发明的试验状态剖视图。

具体实施方式：

下面通过实施例并结合附图对本发明作进一步说明。

实施例1：

本实施例涉及的多工况电偶腐蚀试验装置的主体结构包括盖板1和电解槽2，矩形板状结构的盖板1通过角部设置的丝杆3与矩形结构的电解槽2连接，盖板1与电解槽2之间设置有密封圈4，丝杆3压紧密封圈4达到密封要求；盖板1上阵列式排布有9组橡皮塞5，一组橡皮塞5包含2个互相平行的橡皮塞5，每组2个橡皮塞2之间的盖板1上设置有参比电极6，参比电极6旁边的盖板1上设置有辅助电极7，盖板1的底部设置有4个定位柱8；电解槽2的内部设置有2块挡板9，电解槽2的上部设置有进水口10，电解槽2的下部设置有出水口11，进水口10与出水口11设置在电解槽2的相对的两个侧壁上。

本实施例涉及的多工况电偶腐蚀试验装置使用时，将进水口10与水泵连接，并设置液体流量计，将电解槽2置于恒温水浴系统200中，通过恒温水浴系统200控制电解液的温度，达到恒温测试要求，用防水胶带将封装段102(试样100从上至下依次由连接段101、封装段102和试验段103组成，连接段101的长度为1㎝，封装段102的长度为2㎝)缠绕后插入橡皮塞5中，通过防水胶带的封装和橡皮塞5的挤压，达到固定和密封的效果，保证试样100按照设定的位置和方向摆放，并在试验过程中保持位置不变，将连接段101通过导线夹(鳄鱼夹)与电化学测试设备连接；

动水条件时，通过水泵将水从进水口10泵入电解槽2，通过液体流量计控制水流量，从出水口11出水，利用挡板9降低水的流速；

控氧条件时，将出水口11与气瓶连接，并设置有气体流量计，通入氮气或氧气，结合氧含量测试仪控制电解液的氧含量；

静水条件时，将进水口10和出水口11同时封闭，形成静态测试环境。

本实施例涉及的多工况电偶腐蚀试验装置可以同时进行9组试样100的同工况试验，偶对试样100的间距为30～50mm，精准可控，平行偶对的试验工况保持一致；能够方便快捷的满足9组试样在同一工况的电偶腐蚀测试要求，实现低流速和不同氧含量、温度等环境条件下的电化学试验。

实施例2：

本实施例涉及的多工况电偶腐蚀试验装置在海水介质条件下，做3组平行试样，3组试样共9组平行试样，间距固定，满足平行性要求；在15天的试验过程中液位线无降低，pH值变化<2％，盐度变化<0.1％。

实施例3：

本实施例涉及的多工况电偶腐蚀试验装置进行电偶电化学测试时，将出水口11作为进气口，通过气体流量计与气瓶连接，通入氮气，利用溶解氧测量仪读数，调节气体流量计，保持电解液溶解氧含量在设定时范围内。

Claims (4)

1.一种多工况电偶腐蚀试验装置，主体结构包括盖板和电解槽；盖板上设置若干组橡皮塞，每组的2个橡皮塞之间上设置有参比电极，参比电极一侧设置有辅助电极；电解槽的上部设置有进水口，电解槽的下部设置有出水口，其特征在于，盖板通过丝杆与电解槽连接，盖板与电解槽之间设置有密封圈，丝杆压紧密封圈进行密封；盖板的底部还设置有4-8个定位柱；电解槽的内部设置有若干块挡板；一组橡皮塞包含2个互相平行的橡皮塞，橡皮塞用于固定试样；试样从上至下依次由连接段、封装段和试验段组成，连接段的长度为1㎝，封装段的长度为2㎝；使用时，将进水口与水泵连接，并设置液体流量计，将电解槽置于恒温水浴系统中，通过恒温水浴系统控制电解液的温度，达到恒温测试要求，用防水胶带将封装段缠绕后插入橡皮塞中，通过防水胶带的封装和橡皮塞的挤压，达到固定和密封的效果，保证试样按照设定的位置和方向摆放，并在试验过程中保持位置不变，将连接段通过导线夹与电化学测试设备连接；

动水条件时，通过水泵将水从进水口泵入电解槽，通过液体流量计控制水流量，从出水口出水，利用挡板降低水的流速；

控氧条件时，将出水口与气瓶连接，并设置有气体流量计，通入氮气或氧气，结合氧含量测试仪控制电解液的氧含量；

静水条件时，将进水口和出水口同时封闭，形成静态测试环境。

2.根据权利要求1所述的多工况电偶腐蚀试验装置，其特征在于，进水口与出水口设置在电解槽的相对的两个侧壁上。

3.根据权利要求1所述的多工况电偶腐蚀试验装置，其特征在于，定位柱用于固定盖板与电解槽的连接位置。

4.根据权利要求2所述的多工况电偶腐蚀试验装置，其特征在于，出水口能够作为进气口。

Images