[發明專利]同時實現緊湊拉伸加載試樣腐蝕溶液環境和陰極保護試驗環境的裝置、方法及應用

有效

• 申請號: 202010218637.3
• 申請日: 2020-03-25
• 公開（公告）號: CN111398023B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 鄭國華;查小琴;張欣耀;馬江南;高宇昊;陳沛;趙陽;張雅斐;單建軍
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七二五研究所
• 主分類號: G01N3/02
• 分類號: G01N3/02;G01N3/08
• 代理公司: 北京市中聯創和知識產權代理有限公司 11364
• 代理人: 李向陽;王錚

本發明涉及同時實現緊湊拉伸加載試樣腐蝕溶液環境和陰極保護試驗環境的裝置、方法及應用，屬于金屬材料測定技術領域。該方法通過組裝分裝式腐蝕盒、橡膠條及V形彈片，實現了緊湊拉伸試樣在連續加載過程中的腐蝕溶液環境，保護試樣缺口裝卡的COD規在不受腐蝕的情況下精確測定緊湊拉伸試樣的缺口張開位移Vsubgt;m/subgt;，同時借助電極、導線和恒流源實現試樣的陰極保護環境，使金屬材料環境誘導開裂門檻應力強度因子門檻值Ksubgt;IEAC/subgt;的測試工作可以有效的開展。

技術領域

本發明屬于金屬材料測定技術領域，涉及金屬材料環境誘導開裂門檻應力強度因子門檻值K_IEAC檢測，具體地，涉及同時實現緊湊拉伸加載試樣腐蝕溶液環境和陰極保護試驗環境的裝置、方法及應用。

背景技術

環境誘導開裂門檻應力強度因子(Threshold?Stress?Intensity?Factor?forEnvironment-Assisted?Cracking)K_IEAC是金屬材料在慢應變速率加載和復雜服役環境(腐蝕溶液、陰極保護和充氫)作用下發生失穩擴展時應力強度因子(K)的門檻值，用于評估服役條件下含裂紋材料抵抗應力腐蝕的能力。EAC(環境致開裂)目前是國際上的一個研究熱點，包括DNV-GL、ABS、LR、BV等在內的各大船級社，已經開展相關方面的研究，并將其列入海洋工程材料未來測試評價的重點方向。K_IEAC作為含缺陷材料應力腐蝕測試評價項目，將會是未來關注的重中之重。和現用標準GBT?15970.6-2007《金屬和合金的腐蝕應力腐蝕試驗第6部分：恒載荷或恒位移下預裂紋試樣的制備和應用》推薦的K_ISCC測試相比，K_IEAC測試能更真實的模擬海洋工程材料及裝備的服役環境，并且選用了更能模擬海洋工程材料服役工況的緊湊拉伸加載形式，可以實現對加載速率的實時精確控制。因此，K_IEAC測試對海洋工程裝備的選材、設計及安全可靠性評價具有重要的指導意義。

開展環境誘導開裂門檻應力強度因子門檻值K_IEAC測試，需要同時滿足以下四個條件：①充氫；②慢應變速率加載；③腐蝕溶液環境；④陰極保護環境。對于這四個條件，考慮到氫在金屬材料中引起的是一種延遲斷裂，故充氫在K_IEAC測試之前進行較為合適，且選用易行的電化學充氫即可實現；K_IEAC測試在慢拉伸應力腐蝕試驗機上進行即可實現對緊湊拉伸試樣的慢應變速率加載。對于剩余的條件③和④的同時實現，目前沒有可行的方法。查閱相關文獻和資料顯示，目前對于緊湊拉伸加載試樣試驗環境裝置及方法的公開報道只涉及到低溫環境條件，該報道雖然是對浸泡在低溫液體介質中的緊湊拉伸試樣的加載線位移進行測量，但采用的是將緊湊拉伸試樣的加載線位移通過輔助裝置傳遞至低溫液體介質液面之上，通過引伸計間接測量的方法。而K_IEAC測試需要對緊湊拉伸試樣在腐蝕溶液環境中的缺口張開位移進行直接測量，因此，以上報道的方法對K_IEAC測試并無參考借鑒意義。綜合以上分析，開展K_IEAC測試的關鍵是同時實現緊湊拉伸加載試樣的腐蝕溶液環境和陰極保護環境。

發明內容

為同時實現K_IEAC測試中緊湊拉伸加載試樣的腐蝕溶液環境和陰極保護環境，本發明的目的一在于提供了一種實現緊湊拉伸加載試樣腐蝕溶液和陰極保護試驗環境的裝置、目的二在于提供所述實現緊湊拉伸加載試樣腐蝕溶液和陰極保護試驗環境的方法、目的三在于提供所述裝置在同時實現緊湊拉伸加載試樣腐蝕溶液和陰極保護試驗環境的應用。該方法通過組裝分裝式腐蝕盒、橡膠條及V形彈片，實現了緊湊拉伸試樣在連續加載過程中的腐蝕溶液環境，保護試樣缺口裝卡的COD規在不受腐蝕的情況下精確測定緊湊拉伸試樣的缺口張開位移V_m，同時借助電極、導線和恒流源實現試樣的陰極保護環境，使金屬材料環境誘導開裂門檻應力強度因子門檻值K_IEAC的測試工作可以有效的開展。

為了實現上述目的，本發明采用的具體方案為：