專利名稱：一種用于加載過(guò)程的多參數(shù)可調(diào)控電解池裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于腐蝕技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種對(duì)金屬材料在特殊、復(fù)雜溶液體系中的拉伸、 疲勞情況進(jìn)行原位電化學(xué)測(cè)量的電解池設(shè)備，特別是一種用于加載過(guò)程的多參數(shù)可調(diào)控電解池裝置。
背景技術(shù)：
金屬材料在腐蝕環(huán)境中受到應(yīng)力或交變應(yīng)力作用就會(huì)發(fā)生應(yīng)力腐蝕或腐蝕疲勞， 海洋結(jié)構(gòu)工程中任何受到應(yīng)力或交變應(yīng)力的構(gòu)件都可能遭受到應(yīng)力腐蝕或腐蝕疲勞破壞， 尤其是受到陰極保護(hù)的金屬材料或構(gòu)件，其應(yīng)力腐蝕或腐蝕疲勞的敏感性更強(qiáng)，這些腐蝕破壞將給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái)重大經(jīng)濟(jì)損失，研究應(yīng)力和交變應(yīng)力作用下金屬材料和構(gòu)件的腐蝕行為尤為迫切。早在上世紀(jì)70年代，美國(guó)的《疲勞測(cè)試手冊(cè)》中就有軸向加載試樣與水介質(zhì)試驗(yàn)容器聯(lián)合使用進(jìn)行金屬材料腐蝕介質(zhì)下疲勞壽命測(cè)試的描述；C.E.賈斯克等等所著 《海洋工程中金屬的腐蝕疲勞》提到應(yīng)當(dāng)控制腐蝕介質(zhì)的溫度、溶解氧含量、PH值、壓力和試樣的極化電位，并介紹了與疲勞機(jī)和拉伸機(jī)聯(lián)合使用可以對(duì)試樣施加陰極極化的腐蝕試驗(yàn)裝置。國(guó)內(nèi)也有人發(fā)明了可以與疲勞或拉伸機(jī)聯(lián)合使用的腐蝕裝置，用于控制腐蝕介質(zhì)的溫度和濃度；如申請(qǐng)?zhí)枮?00810146899. 2的發(fā)明專利“一種在腐蝕疲勞過(guò)程中實(shí)現(xiàn)控溫控濕設(shè)備”通過(guò)將試樣腐蝕段密封于尺寸合適密封性好留有介質(zhì)循環(huán)進(jìn)出口的腐蝕箱內(nèi)，再將試樣固定在拉伸機(jī)或疲勞機(jī)上，實(shí)現(xiàn)了疲勞或拉伸的同時(shí)，利用介質(zhì)的循環(huán)流動(dòng)實(shí)現(xiàn)金屬材料腐蝕部位處于恒定的溫度和介質(zhì)濃度，使實(shí)驗(yàn)室模擬金屬構(gòu)件加載時(shí)在各種不同腐蝕氣氛中的腐蝕疲勞和應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)成為可能；申請(qǐng)?zhí)枮?008100U951. 5的發(fā)明專利“在加載過(guò)程中實(shí)現(xiàn)同步干濕交替加速腐蝕的設(shè)備及其應(yīng)用”解決了試樣受應(yīng)力作用同時(shí)受到干濕交替，且處于一定濕度、溫度范圍時(shí)金屬構(gòu)件性能的評(píng)定，即載荷及大氣腐蝕同時(shí)作用環(huán)境下金屬構(gòu)件的性能試驗(yàn)評(píng)定方法；但是以上兩個(gè)專利提到的裝置都不適合用于水介質(zhì)中的應(yīng)力腐蝕和腐蝕疲勞試驗(yàn)；申請(qǐng)?zhí)枮?00810049624. 7的發(fā)明專利“一種對(duì)金屬材料進(jìn)行腐蝕疲勞試驗(yàn)的海水循環(huán)系統(tǒng)”，可實(shí)現(xiàn)循環(huán)海水中的低周腐蝕疲勞試驗(yàn)，解決了腐蝕疲勞試驗(yàn)中水介質(zhì)的循環(huán)問(wèn)題，但是僅局限于懸臂彎曲試樣；申請(qǐng)?zhí)枮?00810167021. 7的發(fā)明專利“一種腐蝕環(huán)境下疲勞裂紋擴(kuò)展速率試驗(yàn)環(huán)境裝置”，可實(shí)現(xiàn)C(T)試樣在水介質(zhì)中的裂紋擴(kuò)展試驗(yàn)，解決了水介質(zhì)中應(yīng)變規(guī)腐蝕問(wèn)題，但是也僅局限于C(T)試樣一種試樣。 申請(qǐng)?zhí)枮?00810249619. 0的發(fā)明專利“一種電化學(xué)原位測(cè)量的電解池裝置”中解決了三點(diǎn)彎曲試樣在疲勞裂紋擴(kuò)展速率試驗(yàn)中應(yīng)變規(guī)腐蝕問(wèn)題和電化學(xué)測(cè)量問(wèn)題，但是僅限于三點(diǎn)彎曲試樣。綜上所述，在腐蝕疲勞和應(yīng)力腐蝕過(guò)程中，目前還沒(méi)有一種裝置既能夠解決水介質(zhì)循環(huán)以及腐蝕溶液鹽度、溫度、溶解氧含量、PH值和試樣極化電位等多參數(shù)調(diào)控問(wèn)題，也能實(shí)現(xiàn)試樣原位電化學(xué)測(cè)量，為評(píng)定復(fù)雜多變?nèi)芤后w系中金屬材料和構(gòu)件的腐蝕疲勞和應(yīng)力腐蝕性能，在加載過(guò)程中能夠?qū)崿F(xiàn)腐蝕溶液的鹽度、溫度、溶解氧含量、PH值和試樣的極化電位等多參數(shù)可調(diào)控的腐蝕槽兼電解池裝置研制顯得非常迫切。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，尋求設(shè)計(jì)一種能同時(shí)調(diào)節(jié)腐蝕溶液中鹽度、PH值、溫度和溶氧量的電解池裝置，配合拉伸機(jī)或疲勞機(jī)實(shí)現(xiàn)不同腐蝕溶液體系中的應(yīng)力腐蝕或腐蝕疲勞試驗(yàn)，為應(yīng)力或交變應(yīng)力條件下金屬材料的耐蝕性評(píng)價(jià)提供可靠手段；在試樣加載過(guò)程中對(duì)腐蝕介質(zhì)參數(shù)和試樣極化電位進(jìn)行自動(dòng)調(diào)控的電解池裝置或腐蝕試驗(yàn)槽，能夠通過(guò)腐蝕介質(zhì)鹽度、溫度、溶氧量和PH值等參數(shù)的自動(dòng)調(diào)節(jié)以及極化電位的控制，實(shí)現(xiàn)金屬材料在可控腐蝕條件下的應(yīng)力腐蝕和腐蝕疲勞試驗(yàn)，通過(guò)三電極體系，實(shí)現(xiàn)外加應(yīng)力或應(yīng)力交變條件下試樣腐蝕過(guò)程的電化學(xué)原位測(cè)量，為復(fù)雜條件下金屬材料腐蝕過(guò)程的可控測(cè)量提供設(shè)備。
為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的主體結(jié)構(gòu)包括保溫膠管、輔助電極、圓筒式保溫溶液槽、試樣、防滲漏裝置、魯金毛細(xì)管(鹽橋)、參比電極、微型水泵、溶液調(diào)配槽、溫度調(diào)節(jié)循環(huán)水、腐蝕溶液、鹽度調(diào)節(jié)儲(chǔ)液瓶、PH值調(diào)節(jié)儲(chǔ)液瓶、溶氧量調(diào)節(jié)氣瓶、自動(dòng)控制裝置、 溫度調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)、鹽度調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)、PH值調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)、溶氧量調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)、鹽度控制閥、pH值控制閥和溶氧量控制閥；圓筒式保溫溶液槽內(nèi)豎向制有試樣，試樣的上端與恒電位儀相連通，試樣穿過(guò)保溫溶液槽底部中心，并采用防滲漏裝置密封防止試樣拉伸過(guò)程中腐蝕溶液滲漏，保溫溶液槽的內(nèi)腔中上部一側(cè)制有與恒電位儀連通的輔助電極，保溫溶液槽的上部一側(cè)制有與溶液調(diào)配槽相通的保溫膠管，防滲漏裝置的下部一側(cè)上通過(guò)微型水泵與腐蝕溶液管道連通；參比電極下端插入魯金毛細(xì)管的豎直端口中，參比電極的上端與恒電位儀電連通，魯金毛細(xì)管的橫平段串過(guò)保溫溶液槽的側(cè)壁與試樣連接式相通；PH值調(diào)節(jié)儲(chǔ)液瓶和溶氧量調(diào)節(jié)氣瓶分別與PH值控制閥和溶氧量控制閥連通；鹽度調(diào)節(jié)儲(chǔ)液瓶通過(guò)鹽度控制閥與腐蝕溶液的底部管道式相連通；夾層式結(jié)構(gòu)的溶液調(diào)配槽的內(nèi)外壁之間充滿溫度調(diào)節(jié)循環(huán)水； 自動(dòng)控制裝置的正側(cè)表面上自上而下依次排列分別制有溶氧量調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)、PH值調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)、 鹽度調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)和溫度調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)，并分別與相應(yīng)的溶氧量控制閥、PH值控制閥、鹽度控制閥和溶液調(diào)配槽電連通，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)的控制功能。
本發(fā)明的電解池裝置的主體由保溫溶液槽、防滲漏裝置、參比電極、輔助電極和魯金毛細(xì)管(鹽橋)組成，保溫溶液槽由雙層有機(jī)玻璃密封成槽狀結(jié)構(gòu)，防滲漏裝置在保溫溶液槽底部中心與試樣相連處，盛放腐蝕溶液的溶液調(diào)配槽為雙層夾套結(jié)構(gòu)，里層用于盛放腐蝕溶液，外層涂覆著保溫層，恒溫循環(huán)水流經(jīng)兩層結(jié)構(gòu)之間，用于腐蝕溶液的水浴加熱或冷卻；溶液加注循環(huán)控制系統(tǒng)包括微型水泵、保溫膠管和水流控制閥，其中保溫膠管外包覆一層保溫層；自動(dòng)控制裝置由鹽度、PH值、溶氧量和溫度調(diào)節(jié)四部分組成；其調(diào)控參數(shù)鹽度為3. 0% 3. 5%，pH為7 8. 5，溶氧量為0 8mg/L，溫度為0 90°C ；極化電位的調(diào)控通過(guò)恒電位儀對(duì)試樣進(jìn)行極化來(lái)實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過(guò)腐蝕介質(zhì)鹽度、溫度、溶氧量和pH值等參數(shù)的自動(dòng)調(diào)節(jié)以及極化電位的控制，實(shí)現(xiàn)金屬材料在可控腐蝕條件下的應(yīng)力腐蝕和腐蝕疲勞試驗(yàn)， 能夠通過(guò)三電極體系，實(shí)現(xiàn)外加應(yīng)力或應(yīng)力交變條件下試樣腐蝕過(guò)程的電化學(xué)原位測(cè)量， 為復(fù)雜條件下金屬材料腐蝕過(guò)程的可控測(cè)量提供手段；其總體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)原理可靠，使用安全性好，自動(dòng)調(diào)節(jié)作用強(qiáng)，可控測(cè)量性能好，環(huán)境污染小。


圖1為本發(fā)明的主體結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖2為本發(fā)明的實(shí)施例測(cè)量結(jié)構(gòu)的曲線示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面通過(guò)實(shí)施例并結(jié)合附圖作進(jìn)一步說(shuō)明。
實(shí)施例
本實(shí)施例的主體結(jié)構(gòu)包括保溫膠管1、輔助電極2、雙層有機(jī)玻璃槽3、試樣4、防滲漏裝置5、魯金毛細(xì)管(鹽橋)6、參比電極7、微型水泵8、溶液調(diào)配槽9、溫度調(diào)節(jié)循環(huán)水10、 腐蝕溶液11、鹽度調(diào)節(jié)儲(chǔ)液瓶12、pH值調(diào)節(jié)儲(chǔ)液瓶13、溶氧量調(diào)節(jié)氣瓶14、自動(dòng)控制裝置 15、溫度調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)16、鹽度調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)17、pH值調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)18、溶氧量調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)19、鹽度控制閥 20、pH值控制閥21和溶氧量控制閥22 ；圓筒式防滲漏裝置4內(nèi)豎向制有試樣3，試樣3的上端與恒電位儀相連通，防滲漏裝置4的內(nèi)腔中上部一側(cè)制有與恒電位儀連通的輔助電極 2，防滲漏裝置4的上部一側(cè)制有與溶液調(diào)配槽8相通的保溫膠管1，防滲漏裝置4的下部一側(cè)上通過(guò)微型水泵7與腐蝕溶液10管道連通；參比電極6下端插入魯金毛細(xì)管5的豎直端口中，參比電極6的上端與恒電位儀電連通，魯金毛細(xì)管5的橫平段串過(guò)防滲漏裝置4的側(cè)壁與試樣3連接式相通；pH值調(diào)節(jié)儲(chǔ)液瓶12和溶氧量調(diào)節(jié)氣瓶13分別與pH值控制閥20 和溶氧量控制閥21連通；鹽度調(diào)節(jié)儲(chǔ)液瓶11通過(guò)鹽度控制閥19與腐蝕溶液10的底部管道式相連通；夾層式結(jié)構(gòu)的溶液調(diào)配槽8的內(nèi)外壁之間充滿溫度調(diào)節(jié)循環(huán)水9 ；自動(dòng)控制裝置14的正側(cè)表面上自上而下依次排列分別制有溶氧量調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)18、pH值調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)17、鹽度調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)16和溫度調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)15，并分別與相應(yīng)的溶氧量控制閥21、pH值控制閥20、鹽度控制閥19和溶液調(diào)配槽8電連通，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)的控制功能。
本實(shí)施例采用已制備的電解池裝置實(shí)現(xiàn)極化電位為-1.2V條件下不同溶氧量對(duì)低合金鋼焊接件應(yīng)力腐蝕敏感性的影響實(shí)驗(yàn)，應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)采用上述電解池裝置作為腐蝕溶液槽，試驗(yàn)之前先配好溶液的鹽度、PH值的腐蝕溶液盛放在溶液調(diào)配槽8中，組裝好電解池后打開(kāi)微型水泵7將電解池中通上循環(huán)腐蝕溶液，并分別打開(kāi)溶氧量調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)18和鹽度控制閥19調(diào)節(jié)溶氧量到ang/L，打開(kāi)溫度調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)15將溫度控制在4°C，將輔助電極2、試樣3和參比電極6連接到恒電位儀并對(duì)試樣3施加極化電位-1. 2V，然后在以上條件下開(kāi)始拉伸試驗(yàn)，試驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)自動(dòng)控制裝置14自動(dòng)調(diào)節(jié)腐蝕溶液的溫度、鹽度、pH值和溶氧量分別為80°C、3. 2%、8和6mg/L，并使整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中的溶液參數(shù)穩(wěn)定；然后重復(fù)以上步驟進(jìn)行溶氧量分別為2-8mg/L條件下的應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)，結(jié)果如附圖2所示。
權(quán)利要求
1.一種用于加載過(guò)程的多參數(shù)可調(diào)控電解池裝置，包括保溫膠管、輔助電極、試樣、保溫溶液槽、防滲漏裝置、魯金毛細(xì)管(鹽橋)、參比電極、微型水泵、溶液調(diào)配槽、溫度調(diào)節(jié)循環(huán)水、腐蝕溶液、鹽度調(diào)節(jié)儲(chǔ)液瓶、PH值調(diào)節(jié)儲(chǔ)液瓶、溶氧量調(diào)節(jié)氣瓶、自動(dòng)控制裝置、溫度調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)、鹽度調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)、PH值調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)、溶氧量調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)、鹽度控制閥、pH值控制閥和溶氧量控制閥；其特征在于圓筒式保溫溶液槽內(nèi)豎向制有試樣，試樣上端與恒電位儀相連通， 試樣穿過(guò)保溫溶液槽底部中心，并采用防滲漏裝置密封防止試樣拉伸過(guò)程中腐蝕溶液滲漏，保溫溶液槽的內(nèi)腔中上部一側(cè)制有與恒電位儀連通的輔助電極，保溫溶液槽上部一側(cè)制有與溶液調(diào)配槽相通的保溫膠管，防滲漏裝置的下部一側(cè)上通過(guò)微型水泵與腐蝕溶液管道連通；參比電極下端插入魯金毛細(xì)管的豎直端口中，參比電極的上端與恒電位儀電連通， 魯金毛細(xì)管的橫平段串過(guò)圓筒式保溫溶液槽的側(cè)壁與試樣連接式相通；PH值調(diào)節(jié)儲(chǔ)液瓶和溶氧量調(diào)節(jié)氣瓶分別與PH值控制閥和溶氧量控制閥連通；鹽度調(diào)節(jié)儲(chǔ)液瓶通過(guò)鹽度控制閥與腐蝕溶液的底部管道式相連通；夾層式結(jié)構(gòu)的溶液調(diào)配槽的內(nèi)外壁之間充滿溫度調(diào)節(jié)循環(huán)水；自動(dòng)控制裝置的正側(cè)表面上自上而下依次排列分別制有溶氧量調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)、PH值調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)、鹽度調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)和溫度調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)，并分別與相應(yīng)的溶氧量控制閥、PH值控制閥、鹽度控制閥和溶液調(diào)配槽電連通，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)的控制功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于加載過(guò)程的多參數(shù)可調(diào)控電解池裝置，其特征在于圓筒式保溫溶液槽由雙層有機(jī)玻璃密封成槽狀結(jié)構(gòu)，防滲漏裝置在保溫溶液槽底部中心與試樣相連，盛放腐蝕溶液的溶液調(diào)配槽為雙層夾套結(jié)構(gòu)，里層用于盛放腐蝕溶液，外層涂覆保溫層，恒溫循環(huán)水流經(jīng)兩層結(jié)構(gòu)之間，用于腐蝕溶液的水浴加熱或冷卻；保溫膠管外包覆一層保溫層；自動(dòng)控制裝置由鹽度、PH值、溶氧量和溫度調(diào)節(jié)四部分組成，其調(diào)控參數(shù)鹽度為 3.0% 3.5%，pH為7 8. 5，溶氧量為0 8mg/L，溫度為0 90°C ；極化電位的調(diào)控通過(guò)恒電位儀對(duì)試樣進(jìn)行極化來(lái)實(shí)現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明屬于腐蝕技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于加載過(guò)程的多參數(shù)可調(diào)控電解池裝置，圓筒式保溫溶液槽內(nèi)豎向制有試樣，試樣的上端與恒電位儀相連通，試樣穿過(guò)保溫溶液槽底部中心，保溫溶液槽的內(nèi)腔中上部一側(cè)制有與恒電位儀連通的輔助電極，保溫溶液槽的上部一側(cè)制有與溶液調(diào)配槽相通的保溫膠管，防滲漏裝置的下部一側(cè)上通過(guò)微型水泵與腐蝕溶液管道連通；參比電極下端插入魯金毛細(xì)管的豎直端口中，參比電極的上端與恒電位儀電連通，魯金毛細(xì)管的橫平段串過(guò)保溫溶液槽的側(cè)壁與試樣連接式相通；其總體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)原理可靠，使用安全性好，自動(dòng)調(diào)節(jié)作用強(qiáng)，可控測(cè)量性能好，環(huán)境污染小。
文檔編號(hào)G01N17/02GK102494989SQ201110358029
公開(kāi)日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月14日
發(fā)明者張慧霞, 程文華 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七二五研究所