[發明專利]加載雙向拉伸應力試樣腐蝕電化學實驗裝置及測試方法

有效

• 申請號: 201710026628.2
• 申請日: 2017-01-14
• 公開（公告）號: CN106769474B
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發明（設計）人: 彭浩平;劉軍;蘇旭平;趙會軍;王建華;涂浩
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08;G01N3/56;G01N17/02;G01N17/00
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本發明公開了一種加載雙向拉伸應力試樣腐蝕電化學實驗裝置及測試方法，其中裝置包括雙向拉伸應力加載機構、十字試樣、腐蝕反應池、電化學測試系統和控制系統，所述的十字試樣安裝于雙向拉伸應力加載機構的夾具中，可以設置受不同比例雙向應力模擬管道工作實際情況，所述的腐蝕反應池可提供多種組分實驗介質以及工作環境。利用該裝置及其測試方法，可以研究模擬多種工況金屬材料在受雙向應力下的腐蝕行為與規律。

技術領域

本發明屬于應力腐蝕電化學測量技術領域，具體地說是一種模擬金屬試樣加載雙向拉伸應力時腐蝕實驗及電化學測試的裝置，以及使用該裝置進行原位電化學實時監測的方法，即一種加載雙向拉伸應力試樣腐蝕電化學實驗裝置及測試方法。

背景技術

金屬材料在實際使用過程中，不僅會受到腐蝕介質的作用，同時還會受到各種應力的作用，并常常因此造成更為嚴重的腐蝕破壞。石油天然氣行業普遍使用埋地管線高壓輸送介質，在復雜的工作環境下，腐蝕介質與應力的協同作用致使管線鋼存在應力腐蝕開裂(Stress Corrosion Cracking,SCC)問題，已成為其發生突發性破裂事故的主要危險之一。并且，拉應力還對腐蝕速率有較明顯加速作用。

由此，研究高壓管線輸送介質工作時應力對金屬腐蝕行為的影響就十分必要和重要。

現有的技術中，多是使用萬能實驗機或慢應變速率實驗機等單向拉伸裝置進行金屬應力腐蝕實驗。如公開號CN105300874-《慢應變速率條件下的應力腐蝕和測氫電化學原位測量裝置》，是在慢應變拉伸實驗基礎上簡單增加腐蝕反應箱體與電化學檢測模塊，以完成單方向拉伸應力腐蝕試驗研究；CN106053325-《一種應力耦合作用下的電化學腐蝕實驗裝置》，是利用自制杠桿系統模仿剪式千斤頂原理以提供單向拉應力；CN104458559-《應力-電化學腐蝕測試裝置》，為利用重物提供恒定拉力，可研究不同溫度下厭氧菌存在時的應力腐蝕情況。

但是管道實際使用中，縱向應力與環向應力同時存在，根據薄殼應力分析，其大小呈1:2關系，所以需要實驗裝置可同時提供兩種應力，以更貼合現場生產實際情況。目前為止，雙向拉伸實驗還沒有形成統一標準和方法，較多研究者采用沖模式雙向拉伸、薄膜凸脹雙向拉伸等實驗方法，取得一定成果。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：為了克服現有金屬應力腐蝕實驗裝置的不足，本發明提供一種加載雙向拉伸應力試樣腐蝕電化學實驗裝置及測試方法，該實驗裝置不僅能進行常規的雙向應力腐蝕電化學檢測，實時監測試樣電位狀態，且能實現溫度、壓力、介質等多種腐蝕因素控制，研究多種工作環境中對應力腐蝕行為與規律。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種加載雙向拉伸應力試樣腐蝕電化學實驗裝置，包括

十字試樣，為十字形金屬材料，且試樣中心區域為均勻應力場；

雙向拉伸應力加載機構，安裝在十字試樣的四端，加載十字試樣所受的雙向拉伸應力；

腐蝕反應池，具有內腔，內腔中為腐蝕實驗環境，十字試樣的中心區域與內腔的腐蝕實驗環境接觸；

電化學測試系統，與十字試樣構成電極體系，對所述十字試樣施加極化電流和正弦波電位，進行極化并測試和交流阻抗圖譜測試，并實時監測記錄電位數據；和

控制系統，包括應力控制模塊、溫度控制模塊和流速控制模塊，控制腐蝕反應池內腔中實現多種腐蝕實驗環境調節。