[發明專利]高溫鹽霧腐蝕疲勞裂紋擴展速率測試系統

在審

• 申請號: 202210825809.2
• 申請日: 2022-07-14
• 公開（公告）號: CN115201026A
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 黃珊;張閏琦;王東坡;鄧彩艷;張濤;牛得田
• 申請（專利權）人: 國家高速列車青島技術創新中心
• 主分類號: G01N3/20
• 分類號: G01N3/20;G01N3/02;G01N3/06
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉同欣

本發明公開了一種適用于SEN B3試件的高溫鹽霧腐蝕疲勞裂紋擴展速率測試系統，包括儲液室、霧化子系統、溫度控制子系統和裂紋觀測子系統；霧化子系統包括鹽霧腐蝕試驗箱、時間繼電器、電磁閥和自吸式霧化泵；儲液室中的鹽溶液通過導液管導入電磁閥中，利用時間繼電器的計時功能通過電磁閥將導液管中的鹽溶液間歇性噴射入自吸式霧化泵的溶液流路中，并轉換為鹽霧，之后流入萬向噴霧管并通過其端部的腐蝕鹽霧噴嘴噴射鹽霧到SEN B3試件的機械缺口上，實現鹽霧腐蝕；同時溫度控制子系統在鹽霧腐蝕試驗箱中實現持續高溫環境，并為停止噴霧時迅速干燥提供熱源。本發明還原了金屬在高溫潮濕可溶鹽離子較高的環境下腐蝕疲勞的工況。

技術領域

本發明涉及應力分析技術領域，具體涉及一種適用于SEN B3試件的高溫鹽霧腐蝕疲勞裂紋擴展速率測試系統。

背景技術

鋼結構構件往往承擔著重要的工程結構使命，如海洋結構、石油化工設備、飛機結構等，其服役環境都具有不同程度的腐蝕性，腐蝕疲勞現在已經成為工程中各種承受循環載荷結構面臨的嚴峻問題。由于腐蝕疲勞過程非常復雜，涉及到了力學、化學、電化學、金屬材料及冶金學等眾多學科內容，研究人員的初步工作應該理清腐蝕疲勞機理，再與傳統的疲勞裂紋擴展速率試驗進行對比，建立合理的腐蝕疲勞損傷演化規律模型。

目前研究腐蝕環境下的疲勞裂紋擴展試驗，集中在采用腐蝕鹽溶液浸泡的腐蝕環境，與實際的金屬腐蝕疲勞機理有違背，根據已有研究可知，腐蝕速率與氯離子的濃度和水膜中的氧濃度有關，由于氯離子與氧在水中存在飽和溶解度，所以腐蝕速率與氯離子與氧的濃度有關，而完全的鹽溶液浸泡，僅僅確保了可溶鹽離子濃度，沒有考慮到氧的作用。同時現有的腐蝕疲勞環境箱均以室溫為試驗溫度，沒有考慮溫度因素的影響。現有技術中對腐蝕疲勞裂紋擴展速率的數據采集使用的是引伸計柔度法進行測量，只適用于伺服疲勞試驗機的疲勞裂紋擴展速率試驗，但對于高頻疲勞試驗機，無法采用柔度法進行測量，同時高溫鹽霧腐蝕環境對引伸計也有腐蝕作用，而使用伺服疲勞試驗機的試驗成本大。所以現有腐蝕疲勞裂紋擴展速率試驗中存在的問題是：

1.簡單的配置可溶鹽離子的腐蝕溶液，不能真實反應腐蝕疲勞裂紋的腐蝕破壞機理；

2.忽略試驗環境溫度的影響，不能真實反應高溫對腐蝕破壞的加速影響；

3.采用引伸計柔度法的間接測量方法，試驗適用范圍小，鹽霧腐蝕環境對引伸計同時存在腐蝕的影響。

現有疲勞裂紋擴展速率試驗常用的緊湊拉伸試件(CT)、中心裂紋拉伸試件(CCT)和單邊缺口拉伸試件(SENT)，更沒有適用于SEN B3((single edge notch bending)單邊缺口彎曲3點彎試驗)的鹽霧腐蝕疲勞試驗裝置。

發明內容

本發明的目的在于提供一種適用于SEN B3試件的高溫鹽霧腐蝕疲勞裂紋擴展速率測試系統，通過供液系統、霧化系統、干濕控制系統、裂紋觀測記錄系統等，完成在高溫鹽霧腐蝕環境下的疲勞裂紋擴展速率試驗，同時根據不同的實驗方法，還可進行高溫鹽霧腐蝕環境下的疲勞裂紋擴展門檻值試驗。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種高溫鹽霧腐蝕疲勞裂紋擴展速率測試系統，所述測試系統適用于SEN B3試件；包括儲液室、霧化子系統、溫度控制子系統和裂紋觀測子系統；

所述儲液室內盛放可溶鹽溶液；所述儲液室的下部通過導液管與所述霧化子系統連接；

裂紋觀測子系統由數碼顯微鏡和圖像處理單元組成；用于觀測裂紋生長、識別裂紋長度、記錄疲勞載循環次數功能；

溫度控制子系統包括陶瓷加熱片、溫度傳感器和控制電路，用于根據設置的目標溫度，為鹽霧腐蝕試驗箱提供持續高溫環境，并為停止噴霧時迅速干燥提供熱源；