CN216386549U - 一种冲蚀性能测试试样的夹持装置及旋转圆盘式冲蚀设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种冲蚀性能测试试样的夹持装置及旋转圆盘式冲蚀设备，所述夹持装置包括套管，所述套管上开设有用于容纳所述试样的空腔，所述套管的内壁与所述试样之间具有固定层，所述试样的顶端与所述固定层和套管的顶端位于同一平面上；所述旋转圆盘式冲蚀设备包括夹持装置、旋转主轴和旋转圆盘，所述旋转主轴上开设有第一通槽，所述旋转圆盘上开设有第二通槽，所述第一通槽与第二通槽贯通且均用于容纳导线。本实用新型的夹持装置通过固定层包裹试样，避免试样的侧面与试验溶液接触产生干扰电流，影响测试结果的准确性；旋转圆盘式冲蚀设备通过设置夹持装置、第一通槽和第二通槽，简化线路，利于维修拆卸，降低导线被腐蚀的风险。

Description

一种冲蚀性能测试试样的夹持装置及旋转圆盘式冲蚀设备

技术领域

本实用新型属于材料冲刷腐蚀性能评估设备技术领域，具体涉及一种冲蚀性能测试试样的夹持装置以及包括了该夹持装置的旋转圆盘式冲蚀设备。

背景技术

核电站多建于沿海位置，由于沿海区域特殊的水质情况(沿海区域含泥沙且不同海域泥沙量不同)，核电冷源系统中的泵、叶轮、阀门、管道等过流部件存在冲刷腐蚀(冲蚀)风险，因此筛选出耐冲蚀性能优异的材料具有重要意义。目前，评估材料耐冲蚀性能的方法多为非原位评估方法，其一般采用冲刷腐蚀设备对材料进行冲刷，再进行冲蚀失重测量，以评估冲蚀性能，并辅以形貌观察法、粗糙度分析法等方法对冲蚀后的表面损伤情况进行表征和分析。这些传统方法周期长、耗资高、获取信息少，使得耐冲蚀材料的优化选材的成本较高；而通过原位电化学测试方法获得临界流速参数，可实现对材料冲蚀性能快速、高效、准确、全面的评估。

其中，配有电化学工作站的旋转圆盘式冲蚀设备为原位电化学测试方法的常用设备之一，其具有设备简单、造价低廉、试验周期短等优点。旋转圆盘式冲蚀设备中的旋转圆盘上开设有专门放置待冲蚀试样的凹槽，当试样直接放进凹槽时，试样与凹槽的内壁之间存在较多缝隙，在电化学测试过程中试样的实际测试面积包括其侧面的面积，当试验溶液进入该缝隙中时，溶液与金属试样的侧面接触所产生的电流会造成干扰，影响最终结果的准确性(测试结果一般按照平均电流密度进行计算)；此外，旋转圆盘式冲蚀设备需要设置连接试样的线路：一方面，线路主要隐藏于旋转圆盘内部，构造复杂，无法实时辨明线路分布；另一方面，凹槽底部的弹簧与导线的连接处裸露在设备内部，没有绝缘层的防护，当浸没于试验溶液中测试时易受试验溶液的腐蚀而损坏，且拆卸麻烦，维修耗时长。

实用新型内容

有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本实用新型的目的是提供一种冲蚀性能测试试样的夹持装置及旋转圆盘式冲蚀设备，用于解决现有技术中因试样与凹槽内壁之间留有缝隙对测试结果造成干扰的问题以及设备中的导线易被溶液腐蚀的问题。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下的技术方案：

一方面，本实用新型提供了一种冲蚀性能测试试样的夹持装置，所述夹持装置用于夹持待冲蚀的试样，包括套管，所述套管上开设有用于容纳所述试样的空腔，所述套管的内壁与所述试样之间具有固定层，所述试样的顶端与所述固定层和套管的顶端位于同一平面上。

通过设置夹持装置，在套管与试样之间填充固定层，将试样的侧面与套管之间的缝隙密封严实，避免试样的侧面与试验溶液接触而产生干扰电流，影响评估结果；只将试样的顶面与试验溶液接触并进行耐冲蚀性能测试，使实际测试面积与计算面积相同，提高测试结果的准确性。

根据本实用新型的一些优选实施方面，所述套管上开设有供导线贯穿的通孔，所述导线的一端与所述试样电性连接，所述导线位于所述夹持装置外的外壁上具有绝缘层，所述导线位于所述夹持装置内的外壁上包裹有所述固定层。导线直接通过点焊的方式与试样连接，套管上的通孔所在的位置与焊接的位置处于同一平面上，便于导线接出且无需弯曲导线，避免导线长期处于弯折状态而受到损伤。此外，导线位于夹持装置外的外壁上具有绝缘层，位于夹持装置内的外壁上包裹有固定层，避免了导线与试样的连接部位由于裸露而易被试验溶液腐蚀的情况。

根据本实用新型的一些优选实施方面，所述空腔的深度大于所述试样的高度，所述试样的底部与所述空腔的底面之间填充有所述固定层。即试样的底端与套管的底端之间存在一段距离，二者的底端之间具有填充的固定层，使得试样整体除顶面之外均被固定层所包裹，避免试样的底端与套管的底端相接触时，由于试样的底端不平整使得二者之间仍然存在较小的缝隙，虽然固定层不能完全填充该狭小的缝隙，但是试验溶液能够进入该缝隙中，从而产生微小的电流干扰。

根据本实用新型的一些优选实施方面，所述试样的顶端及所述固定层和套管的顶端所在的平面与水平面之间的夹角大于等于0°且小于90°。夹持装置所夹持的待冲蚀的金属试样的冲刷腐蚀性能评估所需要测试的冲刷角度范围为大于等于0°且小于90°，根据其在不同角度下冲刷的结果，评估其耐腐蚀性能。

根据本实用新型的一些优选实施方面，所述套管的材质为聚四氟乙烯。聚四氟乙烯具有抗酸、碱及各种有机溶剂的特性，故其处于试验溶液中时，不会被溶液腐蚀。

另一方面，本实用新型还提供了一种旋转圆盘式冲蚀设备，包括旋转主轴和旋转圆盘，所述旋转主轴的顶端连接有旋转导轨，所述旋转主轴的底端与所述旋转圆盘连接，所述旋转导轨上设置有碳刷，所述旋转圆盘上开设有凹槽，所述凹槽用于放置如上所述的夹持装置，所述旋转主轴上开设有第一通槽，所述旋转圆盘上开设有第二通槽，所述第二通槽连通所述第一通槽与所述凹槽，所述第一通槽和第二通槽均用于容纳所述导线，所述导线的一端贯穿所述第一通槽的上端与所述旋转导轨电性连接。通过在旋转圆盘式冲蚀设备的旋转主轴和旋转圆盘上设置用于放置导线的第一通槽和第二通槽，使得线路简明且拆卸方便；相比于将导线安装在设备内部而言，将导线安装在肉眼可见的设备外壁上也便于试样的拆卸，直接取下导线，即可轻松取出试样。

根据本实用新型的一些优选实施方面，包括位于所述旋转圆盘的外壁上的固定件，所述固定件和第二通槽分别位于所述凹槽相对的两侧，所述第二通槽、凹槽与固定件位于所述旋转圆盘的同一半径延伸方向上，所述固定件的一端贯穿所述旋转圆盘的侧壁并延伸至所述凹槽内，且与所述套管的外壁相抵触。在测试之前，拧紧固定件，使其抵住套管的外壁，有利于固定整个夹持装置，防止在旋转圆盘旋转过程中夹持装置发生松动；测试结束后，松开固定件，即可轻松取出夹持装置。

根据本实用新型的一些优选实施方面，所述第一通槽位于所述旋转主轴的外壁，所述第一通槽的长度延伸方向与所述旋转主轴的长度延伸方向相同，所述第二通槽位于所述旋转圆盘的顶端；所述第一通槽与第二通槽的横截面为半圆形，所述第一通槽和第二通槽的直径小于所述导线的外径。第一通槽与第二通槽分别设置在旋转主轴和旋转圆盘的外壁上，使得导线的线路清晰明了，安装和拆卸方便；第一通槽与第二通槽的横截面为半圆形，二者的直径相同且均小于导线的外径，使得刚好可以通过按压将导线按进第一通槽与第二通槽中；第一通槽与第二通槽的两侧也均匀间隔地设置有固定夹，由于导线本身的外径大于第一通槽与第二通槽的直径，能够起到限位作用，结合固定夹的第二道防护作用，将导线牢固地限制于第一通槽与第二通槽中。

根据本实用新型的一些优选实施方面，包括电化学工作站和溶液槽，所述电化学工作站包括工作电极导线、辅助电极导线和参比电极导线，所述溶液槽上设置有盖板，所述盖板上插设有参比电极和辅助电极；所述参比电极的上端部与所述参比电极导线电性连接，所述辅助电极的上端部与所述辅助电极导线电性连接，所述碳刷与所述工作电极导线电性连接。夹持有待测试样的夹持装置作为工作电极，通过导线、旋转导轨及碳刷与电化学工作站的工作电极导线连接，溶液槽的盖板上所放置的参比电极和辅助电极也分别与电化学工作站上对应的参比电极导线和辅助电极导线连接，使得整个旋转圆盘式冲蚀设备的工作线路接通，共同组成三电极的电化学测试体系。测试时，将试验溶液加入到溶液槽中，盖上盖板，连接好各线路，并将参比电极和辅助电极的下端部及旋转圆盘均浸没在试验溶液中。

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本实用新型的有益之处在于：通过将试样与套管和固定层密封为一个整体，固定层把试样包裹，避免试样的侧面与试验溶液接触后产生干扰电流影响测试结果的准确性；通过将导线直接放置在冲蚀设备上开设的第一通槽和第二通槽内，使得线路简明且维修拆卸方便，整个冲蚀设备的改进还可降低导线被试验溶液腐蚀的风险。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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为本实用新型优选实施例中夹持装置的立体图；

图2为本实用新型优选实施例中夹持装置的主视图；

图3为本实用新型优选实施例中夹持装置的俯视图；

图4为本实用新型优选实施例中旋转圆盘式冲蚀设备的主视图；

图5为本实用新型优选实施例中旋转组件的主视图；

图6为本实用新型优选实施例中旋转组件的右视图；

图7为本实用新型优选实施例中旋转组件的俯视图；

附图中：1-夹持装置，11-套管，12-固定层，13-试样，14-通孔，15-导线，2-旋转主轴，21-第一通槽，3-旋转圆盘，31-凹槽，32-第二通槽，4-旋转导轨， 5-碳刷，6-固定件，7-电化学工作站，71-工作电极导线，72-辅助电极导线，73- 参比电极导线，8-溶液槽，9-盖板，91-参比电极，92-辅助电极，10-电机。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

如图1～7所示，本实施例的旋转圆盘式冲蚀设备，包括旋转组件、溶液槽8 和电化学工作站7等常规部件以及用于夹持试样13的夹持装置1和位于旋转圆盘 3外壁上的固定件6。其中，如图5～7所示，旋转组件包括旋转主轴2和旋转圆盘3。旋转主轴2的顶端连接有旋转导轨4，旋转导轨4上设置有碳刷5，旋转导轨4的顶端连接有电机10，电机10用于驱动旋转主轴2和旋转圆盘3旋转；旋转主轴2的底端与旋转圆盘3连接，旋转圆盘3上开设有用于放置夹持装置1的凹槽31。溶液槽 8放置在一个支撑架上，溶液槽8中装有试验溶液，溶液槽8上设置有盖板9，盖板9上插设有参比电极91和辅助电极92，其底部均浸没在试验溶液中，本实施例中的参比电极91为饱和甘汞电极，辅助电极92为石墨棒。电化学工作站7包括工作电极导线71、辅助电极导线72和参比电极导线73。夹持有待测的试样13的夹持装置1整体为工作电极，连接试样13的导线15的另一端与旋转导轨4电性连接，而旋转导轨4又与碳刷5电性连接，工作电极导线71与碳刷5电性连接；参比电极 91和辅助电极92的上端部分别与电化学工作站7的参比电极导线73和辅助电极导线72电性连接，形成了三电极的电化学测试体系。

旋转主轴2的外壁上开设有第一通槽21，其长度延伸方向与旋转主轴2的长度延伸方向相同，旋转圆盘3的顶端上开设有第二通槽32，第二通槽32连通第一通槽21与凹槽31，第一通槽21与第二通槽32均用于容纳导线15。第一通槽21与第二通槽32的横截面为半圆形，第一通槽21和第二通槽32的直径小于导线15的外径，可以通过人手按压将导线15压入第一通槽21和第二通槽32中。导线15的外径大于第一通槽21和第二通槽32的直径，能够起到一定的限位作用；此外，第一通槽21与第二通槽32的两侧间隔均匀地设置有固定夹，能够将导线15勾住，防止在旋转圆盘3旋转时由于离心力的作用将导线15甩出。固定件6和第二通槽 32分别位于凹槽31相对的两侧，三者位于旋转圆盘3的同一半径延伸方向上，固定件6的一端贯穿旋转圆盘3的侧壁并延伸至凹槽31内，对夹持装置1起到固定作用。

如图1～3所示，试样13的夹持装置1，包括聚四氟乙烯的套管11，套管11上开设有用于容纳试样13的空腔，且空腔的深度大于试样13的高度，套管11的内壁与试样13之间具有由环氧树脂固化后形成的固定层12。套管11上开设有供导线15贯穿的通孔14，导线15的一端与试样13通过点焊的方式电性连接，导线15 的另一端贯穿第一通槽21的上端与旋转导轨4电性连接；导线15位于夹持装置1 外的外壁上具有绝缘层，位于夹持装置1内的外壁上包裹有固定层12。测试时，试样13的顶端与固定层12和套管11的顶端位于同一平面上，三者的顶端所在的平面与水平面之间的夹角大于等于0°且小于90°，通常对金属材料的耐冲刷腐蚀性能的测试角度为30°～60°。夹持装置1在测试时放置于旋转圆盘3上的凹槽31中，固定件6的一端贯穿旋转圆盘3的侧壁后与套管11的外壁相抵触(抵紧接触)，在测试过程中固定夹持装置1，防止其在旋转圆盘3旋转过程中发生晃动导致试样13被冲刷的角度发生变化，使最终的测试结果不准确。

以下简述本实施例中的夹持装置1的制作过程以及采用本实施例的旋转圆盘式冲蚀设备进行电化学测试以评估试样的抗冲蚀性能的过程。

夹持装置1的制备过程：将导线15从套管11的通孔14中穿过，将导线15 位于套管11的空腔中的端部拉出至套管11的顶部开口处，以便于将导线15与试样13进行焊接，焊接完成后，将试样13放入套管11中，捋直导线15，用手固定住试样13，使试样13的底端与套管11的底端之间保留一端距离。再从试样13与套管11的内壁之间的空隙中倒入提前配制好的环氧树脂溶液，静置一段时间，待环氧树脂固化后，即形成固定层12。再根据试样13所需测试的冲刷角度，对套管11、固定层12和试样13的上端部进行打磨，使三者的顶端处于同一平面，且该平面与水平面之间的夹角为测试角度，该夹持装置1即制备完成。

采用本实施例的旋转圆盘式冲蚀设备进行电化学测试的工作过程：将夹持装置1放入凹槽31中，将穿出通孔14的导线15按压进第一通槽21和第二通槽32中，导线15的另一端与旋转导轨4电性连接。将实验溶液倒入溶液槽8 中，将旋转圆盘浸入实验溶液中，盖上盖板9，在盖板9上插上参比电极91和辅助电极92，调整参比电极91和辅助电极92在盖板9上的高度，使二者的底部均浸没在试验溶液中。将电化学工作站7的工作电极导线71与碳刷5连接，参比电极导线73与参比电极91的上端部连接，辅助电极导线72与辅助电极92 的上端部连接，打开电化学工作站7的开关和旋转圆盘的开关，使工作电路接通，调节旋转圆盘3的转速旋钮至合适的转速值，即可开始测试。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种冲蚀性能测试试样的夹持装置，所述夹持装置用于放置在旋转圆盘式冲蚀设备的旋转圆盘上的凹槽内，其特征在于，包括套管，所述套管上开设有用于容纳所述试样的空腔，所述套管的内壁与所述试样之间具有固定层，所述试样的顶端与所述固定层和套管的顶端位于同一平面上，所述套管的外径与所述凹槽的内径相适配。

2.根据权利要求1所述的一种夹持装置，其特征在于，所述套管上开设有供导线贯穿的通孔，所述导线的一端与所述试样电性连接，所述导线位于所述夹持装置外的外壁上具有绝缘层。

3.根据权利要求2所述的一种夹持装置，其特征在于，所述导线位于所述夹持装置内的外壁上包裹有所述固定层。

4.根据权利要求1所述的一种夹持装置，其特征在于，所述空腔的深度大于所述试样的高度，所述试样的底部与所述空腔的底面之间填充有所述固定层。

5.根据权利要求1所述的一种夹持装置，其特征在于，所述试样的顶端及所述固定层和套管的顶端所在的平面与水平面之间的夹角大于等于0°且小于90°。

6.根据权利要求1所述的一种夹持装置，其特征在于，所述套管的材质为聚四氟乙烯。

7.一种旋转圆盘式冲蚀设备，包括旋转主轴和旋转圆盘，所述旋转主轴的顶端连接有旋转导轨，所述旋转主轴的底端与所述旋转圆盘连接，所述旋转导轨上设置有碳刷，所述旋转圆盘上开设有凹槽，其特征在于，所述凹槽用于放置如权利要求1～6任意一项所述的夹持装置，所述旋转主轴上开设有第一通槽，所述旋转圆盘上开设有第二通槽，所述第二通槽连通所述第一通槽与所述凹槽，所述第一通槽和第二通槽均用于容纳导线，所述导线的一端贯穿所述第一通槽的上端与所述旋转导轨电性连接。

8.根据权利要求7所述的一种旋转圆盘式冲蚀设备，其特征在于，包括位于所述旋转圆盘的外壁上的固定件，所述固定件和第二通槽分别位于所述凹槽相对的两侧，所述第二通槽、凹槽与固定件位于所述旋转圆盘的同一半径延伸方向上，所述固定件的一端贯穿所述旋转圆盘的侧壁并延伸至所述凹槽内，且与所述套管的外壁相抵触。

9.根据权利要求8所述的一种旋转圆盘式冲蚀设备，其特征在于，所述第一通槽位于所述旋转主轴的外壁，所述第一通槽的长度延伸方向与所述旋转主轴的长度延伸方向相同，所述第二通槽位于所述旋转圆盘的顶端；所述第一通槽与第二通槽的横截面为半圆形，所述第一通槽和第二通槽的直径小于所述导线的外径。

10.根据权利要求7所述的一种旋转圆盘式冲蚀设备，其特征在于，包括电化学工作站和溶液槽，所述电化学工作站包括工作电极导线、辅助电极导线和参比电极导线，所述溶液槽上设置有盖板，所述盖板上插设有参比电极和辅助电极；所述参比电极的上端部与所述参比电极导线电性连接，所述辅助电极的上端部与所述辅助电极导线电性连接，所述碳刷与所述工作电极导线电性连接。

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