CN204514780U - 一种检测金属焊接接头电偶腐蚀敏感性的无损检测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种检测金属焊接接头电偶腐蚀敏感性的无损检测装置，多通道电极探头设在待测焊接接头试样上表面，电解质溶液容器包括第一第二电解质溶液容器，第一第二电解质溶液容器设在待测焊接接头试样两侧，在多通道电极探头的底端和待测焊接接头试样上表面间设有导通膜，导通膜膜面与多通道电极探头底端和待测焊接接头试样上表面接触，导通膜两侧端浸润在第一第二电解质溶液容器中，参比电极通过盐桥放置在电解质溶液中，多通道电极探头顶端、参比电极、待测焊接接头试样焊接接头焊缝区的底面分别通过导线与电化学测量装置信号采集端、标定参比电极端和接地端相连。在线检测出金属焊接接头表面各区域腐蚀电流，判断出其电偶腐蚀敏感性。
Description
技术领域
本实用新型属于电化学无损检测设备领域，尤其是一种检测金属焊接接头电偶腐蚀敏感性的无损检测装置。
背景技术
焊接是工程制造中的重要工艺环节，许多零部件都是通过焊接连接在一起。由于焊接过程中不可避免对焊接接头的组织产生影响，所以即使两个连接部件和焊材都是同种材料，焊接接头也会因为组织不均匀在腐蚀环境中发生电偶腐蚀。
电偶腐蚀(也称接触腐蚀)，是指当两种或两种以上不同金属在导电介质中接触后，由于各自电极电位不同而构成腐蚀原电池。自腐蚀电位较正的金属为阴极，发生阴极反应，导致其腐蚀过程受到抑制；而电位较负的金属为阳极，发生阳极反应，导致其腐蚀过程加速，特别是当阳极面积较小时会形成小阳极大阴极的电偶对，腐蚀加剧。目前航标中依据电偶电流大小来判断电偶腐蚀敏感程度。
研究金属焊接接头部位腐蚀的方法主要有：盐雾试验，浸泡实验法(全浸、间浸等)和电化学实验法(电位测量、电偶电流测量、极化测量、电化学阻抗测量等)。这些往往只能得到失重数据和表面腐蚀形貌，无法得到腐蚀电流数据，并且耗时长。电化学方法虽然能得到电化学信息，但大多局限于分别研究单一区域，很难得到发生电偶腐蚀时的实时电流等腐蚀信息，也不能实现在线无损检测。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种检测金属焊接接头电偶腐蚀敏感性的无损检测装置。该装置可以在线检测出金属焊接接头表面各区域的腐蚀电流，从而判断阳极区和阴极区，得到各区域的电偶腐蚀程度和腐蚀变化情况，从而判断出其电偶腐蚀敏感性。
本实用新型的目的通过下述技术方案予以实现。
一种检测金属焊接接头电偶腐蚀敏感性的无损检测装置，包括待测焊接接头试样，导通膜，电解质溶液容器，参比电极，多通道电极探头，电化学测量装置和计算机，所述待测焊接接头试样包括焊接接头母材区和焊接接头焊缝区，所述焊接接头焊缝区居于所述待测焊接接头的中间位置，所述焊接接头焊缝区表面与所述焊接接头母材区平行，所述多通道电极探头的面积大于所述焊接接头焊缝区的面积，所述多通道电极探头设置在所述待测焊接接头试样的上表面，所述多通道电极探头由酚醛树脂和金属电极棒组成，所述金属电极棒呈M行N列等距的分布在所述酚醛树脂中，所述M大于等于5小于等于20，所述N大于等于5小于等于20，所述电解质溶液容器包括两个相同的第一电解质溶液容器和第二电解质溶液容器，所述第一电解质溶液容器和所述第二电解质溶液容器分别对称设置在所述待测焊接接头试样的两侧，在所述多通道电极探头的底端即探头检测端和所述待测焊接接头试样的上表面之间设置有所述导通膜，所述导通膜的膜面分别与所述多通道电极探头的底端和所述待测焊接接头试样的上表面紧密接触，且所述导通膜的两侧端分别浸润在所述第一电解质溶液容器和所述第二电解质溶液容器的电解质溶液中，所述参比电极的一端通过盐桥放置在所述第二电解质溶液容器的电解质溶液中，所述多通道电极探头的顶端即信号接头端、所述参比电极、所述焊接接头焊缝区的底面分别通过导线与所述电化学测量装置的信号采集端、标定参比电极端和接地端相连，所述电化学测量装置包括零点阻电路，所述电化学测量装置的信号输出端与所述计算机相连。
在上述技术方案中，选用饱和甘汞电极作为参比电极。
在上述技术方案中，所述第一电解质溶液容器以及所述第二电解质溶液容器内均装有3.5％NaCl溶液。
在上述技术方案中，选用滤纸作为导通膜。
在上述技术方案中，所述金属电极棒采用Q235型号的碳钢，所述金属电极棒的直径为1.0-1.5mm，优选1.2mm。
其中，以多通道电极探头由100根Q235型号的碳钢棒等间距固定在酚醛树脂中为例，金属电极棒呈10行10列，等间隔0.2mm排列于酚醛树脂中，电化学测量装置的信号采集端包括100个信号采集接点(图中未标出)。
多通道电极探头的顶端与电化学测量装置的信号采集端的具体连接方式为：多通道电极探头的100根金属电极棒通过100根导线分别与电化学测量装置的信号采集端的100个信号采集接点连接。
电化学测量装置由嵌入其中的单片机控制，根据100根金属电极棒的位置，依次顺序采集100个信号采集点的电流信号。
在上述技术方案中，待测焊接接头试样为Q235钢的焊接接头，整个焊接接头部分的表面面积为15*15mm。
连接好整个装置后，待测焊接接头试样通过与浸润有3.5％NaCl溶液的导通膜接触，其表面会发生腐蚀。检测时，使待测焊接接头试样的焊接接头焊缝区与电化学测试装置接地端导通，以及参比电极与电化学测量装置的标定参比电极端导通；通过电化学测量装置内嵌的单片机控制，电化学测量装置依次采集电流信号，并将采集的电流信号输给与电化学测量装置相连的计算机；计算机对采集的电流信号进行分析处理，输出电流分布图。根据电流分布图可以确定焊接接头试样表面的阴阳极区域并判断焊接接头各部位的电偶腐蚀敏感性强弱。在上述技术方案中，选用饱和甘汞电极作为参比电极，
本实用新型通过电化学手段可以在线实时采集焊接接头在腐蚀环境中各部分的腐蚀电流，得到电流分布图，判断电偶腐蚀发生的阳极区和阴极区，从而直观清晰的研究焊接接头各部位的电偶腐蚀敏感性强弱，具有结果简单，操作方便、测量精度高，测量结果直观清晰等优点。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型中多通道电极探头的横截面示意图；
图3是本实用新型具体实施例中待测焊接接头试样在3.5％NaCl的盐雾试验箱内腐蚀10min后得到的腐蚀形貌图；
图4是本实用新型具体实施例中计算机分析处理电流数据得到的待测焊接接头试样腐蚀10min后的电流分布图。
图中：1为待测焊接接头试样，1-1为焊接接头母材区，1-2为焊接接头焊缝区，2为计算机，3为导通膜，4为多通道电极探头，4-1为酚醛树脂，4-2为金属棒，5-1为第一电解质溶液容器，5-2为电解质溶液容器，6为参比电极，7为电化学测量装置。
具体实施方式
下面通过具体的实施例对本实用新型的技术方案作进一步的说明。
如图1至4所示，图中：1为待测焊接接头试样，1-1为焊接接头母材区，1-2为焊接接头焊缝区，2为计算机，3为导通膜，4为多通道电极探头，4-1为酚醛树脂，4-2为金属棒，5-1为第一电解质溶液容器，5-2为电解质溶液容器，6为参比电极，7为电化学测量装置。
实施例1
一种检测金属焊接接头电偶腐蚀敏感性的无损检测装置，包括：待测焊接接头试样，导通膜，电解质溶液容器，参比电极，多通道电极探头，电化学测量装置和计算机，待测焊接接头试样包括焊接接头母材区和焊接接头焊缝区，焊接接头焊缝区居于待测焊接接头的中间位置，焊接接头焊缝区表面与焊接接头母材区平行，多通道电极探头的面积大于焊接接头焊缝区的面积，多通道电极探头设置在待测焊接接头试样的上表面，多通道电极探头由酚醛树脂和金属电极棒组成，电解质溶液容器包括两个相同的第一电解质溶液容器和第二电解质溶液容器，第一电解质溶液容器和第二电解质溶液容器分别对称设置在待测焊接接头试样的两侧，在多通道电极探头的底端(即探头检测端)和待测焊接接头试样的上表面之间设置有导通膜，导通膜的膜面分别与多通道电极探头的底端和待测焊接接头试样的上表面紧密接触，且导通膜的两侧端分别浸润在第一电解质溶液容器和第二电解质溶液容器的电解质溶液中，参比电极的一端通过盐桥(图中未标出)放置在第一电解质溶液容器的电解质溶液中，多通道电极探头的顶端(即信号接头端)、参比电极、待测焊接接头试样的焊接接头焊缝区的底面分别通过导线与电化学测量装置的信号采集端(图中未标出)、标定参比电极端(图中未标出)和接地端(图中未标出)相连，电化学测量装置包括零点阻电路，电化学测量装置的信号输出端与计算机相连。
在本实施例中，选用饱和甘汞电极作为参比电极。
在本实施例中，第一电解质溶液容器以及第二电解质溶液容器内均装有3.5％NaCl溶液。
在本实施例中，选用滤纸作为导通膜。
在本实施例中，多通道电极探头的金属电极棒材质为Q235型号的碳钢，其中多通道电极探头由25根Q235型号的碳钢棒等间距固定在酚醛树脂中，成5行5列，等间隔1.0mm排列于酚醛树脂中，Q235型号的碳钢棒的直径为1.5mm。
在本实施例中，电化学测量装置的信号采集端包括25个信号采集接点(图中未标出)。
在本实施例中，多通道电极探头的顶端与电化学测量装置的信号采集端的具体连接方式为：多通道电极探头的25根金属电极棒通过25根导线分别与电化学测量装置的信号采集端的25个信号采集接点连接。
在本实施例中，电化学测量装置由嵌入其中的单片机控制，根据25根金属电极棒的位置，依次顺序采集25个信号采集点的电流信号。
实施例2
一种检测金属焊接接头电偶腐蚀敏感性的无损检测装置，包括：待测焊接接头试样，导通膜，电解质溶液容器，参比电极，多通道电极探头，电化学测量装置和计算机，待测焊接接头试样包括焊接接头母材区和焊接接头焊缝区，焊接接头焊缝区居于待测焊接接头的中间位置，焊接接头焊缝区表面与焊接接头母材区平行，多通道电极探头的面积大于焊接接头焊缝区的面积，多通道电极探头设置在待测焊接接头试样的上表面，多通道电极探头由酚醛树脂和金属电极棒组成，电解质溶液容器包括两个相同的第一电解质溶液容器和第二电解质溶液容器，第一电解质溶液容器和第二电解质溶液容器分别对称设置在待测焊接接头试样的两侧，在多通道电极探头的底端(即探头检测端)和待测焊接接头试样的上表面之间设置有导通膜，导通膜的膜面分别与多通道电极探头的底端和待测焊接接头试样的上表面紧密接触，且导通膜的两侧端分别浸润在第一电解质溶液容器和第二电解质溶液容器的电解质溶液中，参比电极的一端通过盐桥(图中未标出)放置在第一电解质溶液容器的电解质溶液中，多通道电极探头的顶端(即信号接头端)、参比电极、待测焊接接头试样的焊接接头焊缝区的底面分别通过导线与电化学测量装置的信号采集端(图中未标出)、标定参比电极端(图中未标出)和接地端(图中未标出)相连，电化学测量装置包括零点阻电路，电化学测量装置的信号输出端与计算机相连。
在本实施例中，选用饱和甘汞电极作为参比电极。
在本实施例中，第一电解质溶液容器以及第二电解质溶液容器内均装有3.5％NaCl溶液。
在本实施例中，选用滤纸作为导通膜。
在本实施例中，多通道电极探头的金属电极棒材质为Q235型号的碳钢，其中多通道电极探头由400根Q235型号的碳钢棒等间距固定在酚醛树脂中，成20行20列，等间隔0.1mm排列于酚醛树脂中，Q235型号的碳钢棒的直径为1.0mm。
在本实施例中，电化学测量装置的信号采集端包括400个信号采集接点(图中未标出)。
在本实施例中，多通道电极探头的顶端与电化学测量装置的信号采集端的具体连接方式为：多通道电极探头的400根金属电极棒通过400根导线分别与电化学测量装置的信号采集端的400个信号采集接点连接。
在本实施例中，电化学测量装置由嵌入其中的单片机控制，根据400根金属电极棒的位置，依次顺序采集400个信号采集点的电流信号。
实施例3
一种检测金属焊接接头电偶腐蚀敏感性的无损检测装置，包括：待测焊接接头试样，导通膜，电解质溶液容器，参比电极，多通道电极探头，电化学测量装置和计算机，待测焊接接头试样包括焊接接头母材区和焊接接头焊缝区，焊接接头焊缝区居于待测焊接接头的中间位置，焊接接头焊缝区表面与焊接接头母材区平行，多通道电极探头的面积大于焊接接头焊缝区的面积，多通道电极探头设置在待测焊接接头试样的上表面，多通道电极探头由酚醛树脂和金属电极棒组成，电解质溶液容器包括两个相同的第一电解质溶液容器和第二电解质溶液容器，第一电解质溶液容器和第二电解质溶液容器分别对称设置在待测焊接接头试样的两侧，在多通道电极探头的底端(即探头检测端)和待测焊接接头试样的上表面之间设置有导通膜，导通膜的膜面分别与多通道电极探头的底端和待测焊接接头试样的上表面紧密接触，且导通膜的两侧端分别浸润在第一电解质溶液容器和第二电解质溶液容器的电解质溶液中，参比电极的一端通过盐桥(图中未标出)放置在第一电解质溶液容器的电解质溶液中，多通道电极探头的顶端(即信号接头端)、参比电极、待测焊接接头试样的焊接接头焊缝区的底面分别通过导线与电化学测量装置的信号采集端(图中未标出)、标定参比电极端(图中未标出)和接地端(图中未标出)相连，电化学测量装置包括零点阻电路，电化学测量装置的信号输出端与计算机相连。
在本实施例中，选用饱和甘汞电极作为参比电极。
在本实施例中，第一电解质溶液容器以及第二电解质溶液容器内均装有3.5％NaCl溶液。
在本实施例中，选用滤纸作为导通膜。
在本实施例中，多通道电极探头的金属电极棒材质为Q235型号的碳钢，其中多通道电极探头由225根Q235型号的碳钢棒等间距固定在酚醛树脂中，成15行15列，等间隔0.5mm排列于酚醛树脂中，Q235型号的碳钢棒的直径为1.4mm。
在本实施例中，电化学测量装置的信号采集端包括225个信号采集接点(图中未标出)。
在本实施例中，多通道电极探头的顶端与电化学测量装置的信号采集端的具体连接方式为：多通道电极探头的225根金属电极棒通过225根导线分别与电化学测量装置的信号采集端的225个信号采集接点连接。
在本实施例中，电化学测量装置由嵌入其中的单片机控制，根据225根金属电极棒的位置，依次顺序采集225个信号采集点的电流信号。
实施例4
一种检测金属焊接接头电偶腐蚀敏感性的无损检测装置，包括：待测焊接接头试样，导通膜，电解质溶液容器，参比电极，多通道电极探头，电化学测量装置和计算机，待测焊接接头试样包括焊接接头母材区和焊接接头焊缝区，焊接接头焊缝区居于待测焊接接头的中间位置，焊接接头焊缝区表面与焊接接头母材区平行，多通道电极探头的面积大于焊接接头焊缝区的面积，多通道电极探头设置在待测焊接接头试样的上表面，多通道电极探头由酚醛树脂和金属电极棒组成，电解质溶液容器包括两个相同的第一电解质溶液容器和第二电解质溶液容器，第一电解质溶液容器和第二电解质溶液容器分别对称设置在待测焊接接头试样的两侧，在多通道电极探头的底端(即探头检测端)和待测焊接接头试样的上表面之间设置有导通膜，导通膜的膜面分别与多通道电极探头的底端和待测焊接接头试样的上表面紧密接触，且导通膜的两侧端分别浸润在第一电解质溶液容器和第二电解质溶液容器的电解质溶液中，参比电极的一端通过盐桥(图中未标出)放置在第一电解质溶液容器的电解质溶液中，多通道电极探头的顶端(即信号接头端)、参比电极、待测焊接接头试样的焊接接头焊缝区的底面分别通过导线与电化学测量装置的信号采集端(图中未标出)、标定参比电极端(图中未标出)和接地端(图中未标出)相连，电化学测量装置包括零点阻电路，电化学测量装置的信号输出端与计算机相连。
在本实施例中，选用饱和甘汞电极作为参比电极。
在本实施例中，第一电解质溶液容器以及第二电解质溶液容器内均装有3.5％NaCl溶液。
在本实施例中，选用滤纸作为导通膜。
在本实施例中，多通道电极探头的金属电极棒材质为Q235型号的碳钢，其中多通道电极探头由100根Q235型号的碳钢棒等间距固定在酚醛树脂中，成10行10列，等间隔0.2mm排列于酚醛树脂中，Q235型号的碳钢棒的直径为1.2mm。
在本实施例中，电化学测量装置的信号采集端包括100个信号采集接点(图中未标出)。
在本实施例中，多通道电极探头的顶端与电化学测量装置的信号采集端的具体连接方式为：多通道电极探头的100根金属电极棒通过100根导线分别与电化学测量装置的信号采集端的100个信号采集接点连接。
在本实施例中，电化学测量装置由嵌入其中的单片机控制，根据100根金属电极棒的位置，依次顺序采集100个信号采集点的电流信号。
在本实施例中，待测焊接接头试样为Q235钢的焊接接头，焊接接头焊缝区较小居于中间，其表面与焊接接头母材区平行，整个焊接接头部分的表面面积为15*15mm。
本实用新型的工作过程如下：
本实用新型在使用时，待测焊接接头试样通过与浸润有3.5％NaCl溶液的导通膜接触，其表面会发生腐蚀。检测时，使待测焊接接头试样的焊接接头焊缝区与电化学测试装置接地端导通，以及参比电极与电化学测量装置的标定参比电极端导通；通过电化学测量装置内嵌的单片机控制，电化学测量装置依次采集电流信号，并将采集的电流信号输给与电化学测量装置相连的计算机；计算机对采集的电流信号进行分析处理，输出电流分布图。在电流分布图中，每一根电极都对应着一个二维坐标，如第一根电极对应着坐标(1，1)，第二根电极对应坐标(1，2)，一直到第十根电极对应坐标(1，10)。但从第十一根电极开始横坐标进行改变，对应着坐标(2，1)，同理一直到第二十根电极对应坐标(2，10)，然后横坐标又改变。即每隔十根电极，横坐标改变一次，一直到第100根电极对应(10，10)。根据电流分布图可以确定焊接接头试样表面的阴阳极区域并判断焊接接头各部位的电偶腐蚀敏感性强弱。
在本实施例中，待测焊接接头试样在本实用新型中腐蚀10min后，采集其电流信号，并将采集的电流信号传送给计算机，计算机分析处理电流数据得到的待测焊接接头试样腐蚀10min后的电流分布图如附图4所示，从附图4中可以看到电流较大区域即待测焊接接头试样两侧的焊接接头母材区，这些区域作为阳极会发生优先腐蚀；电流值较小区域即待测焊接接头试样中间的焊接接头焊缝区，这些区域作为阴极未发生腐蚀。这与附图3中待测焊接接头试样在3.5％NaCl的盐雾试验箱内腐蚀10min后得到的腐蚀形貌图结果一致，即待测焊接接头试样的焊接接头母材区和焊接接头焊缝区形成电偶腐蚀，且焊接接头母材区作为阳极发生腐蚀，而焊接接头焊缝区作为阴极被保护而未发生腐蚀。在附图4中，最大电偶腐蚀电流值在2μA/cm2到3μA/cm2之间，根据航标HB 5374-1987中依据电偶电流大小判断电偶腐蚀敏感程度，焊缝和母材电偶对的腐蚀等级属C级。
以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。
Claims (6)
1.一种检测金属焊接接头电偶腐蚀敏感性的无损检测装置，其特征在于：包括待测焊接接头试样，导通膜，电解质溶液容器，参比电极，多通道电极探头，电化学测量装置和计算机，所述待测焊接接头试样包括焊接接头母材区和焊接接头焊缝区，所述焊接接头焊缝区居于所述待测焊接接头的中间位置，所述焊接接头焊缝区表面与所述焊接接头母材区平行，所述多通道电极探头的面积大于所述焊接接头焊缝区的面积，所述多通道电极探头设置在所述待测焊接接头试样的上表面，所述多通道电极探头由酚醛树脂和金属电极棒组成，所述金属电极棒呈M行N列等距的分布在所述酚醛树脂中，所述M大于等于5小于等于20，所述N大于等于5小于等于20，所述电解质溶液容器包括两个相同的第一电解质溶液容器和第二电解质溶液容器，所述第一电解质溶液容器和所述第二电解质溶液容器分别对称设置在所述待测焊接接头试样的两侧，在所述多通道电极探头的底端即探头检测端和所述待测焊接接头试样的上表面之间设置有所述导通膜，所述导通膜的膜面分别与所述多通道电极探头的底端和所述待测焊接接头试样的上表面紧密接触，且所述导通膜的两侧端分别浸润在所述第一电解质溶液容器和所述第二电解质溶液容器的电解质溶液中，所述参比电极的一端通过盐桥放置在所述第二电解质溶液容器的电解质溶液中，所述多通道电极探头的顶端即信号接头端、所述参比电极、所述焊接接头焊缝区的底面分别通过导线与所述电化学测量装置的信号采集端、标定参比电极端和接地端相连，所述电化学测量装置包括零点阻电路，所述电化学测量装置的信号输出端与所述计算机相连。
2.根据权利要求1所述的一种检测金属焊接接头电偶腐蚀敏感性的无损检测装置，其特征在于：选用饱和甘汞电极作为参比电极。
3.根据权利要求1所述的一种检测金属焊接接头电偶腐蚀敏感性的无损检测装置，其特征在于：选用滤纸作为导通膜。
4.根据权利要求1所述的一种检测金属焊接接头电偶腐蚀敏感性的无损检测装置，其特征在于：所述金属电极棒采用Q235型号的碳钢，所述金属电极棒的直径为1.0-1.5mm。
5.根据权利要求4所述的一种检测金属焊接接头电偶腐蚀敏感性的无损检测装置，其特征在于：所述金属电极棒的直径为1.2mm。
6.根据权利要求1所述的一种检测金属焊接接头电偶腐蚀敏感性的无损检测装置，其特征在于：所述多通道电极探头的顶端与电化学测量装置的信号采集端的具体连接方式为：所述金属电极棒分别通过导线与所述电化学测量装置的信号采集端的各个信号采集接点连接。
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| CN201520115085.8U CN204514780U (zh) | 2015-02-25 | 2015-02-25 | 一种检测金属焊接接头电偶腐蚀敏感性的无损检测装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| CN201520115085.8U Withdrawn - After Issue CN204514780U (zh) | 2015-02-25 | 2015-02-25 | 一种检测金属焊接接头电偶腐蚀敏感性的无损检测装置 |
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2015
- 2015-02-25 CN CN201520115085.8U patent/CN204514780U/zh not_active Withdrawn - After Issue
Cited By (7)
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