本實(shí)用新型涉及金屬腐蝕測量裝置，尤其涉及三孔式金屬管線外壁腐蝕檢測裝置。

背景技術(shù)：

有調(diào)查表明，全世界每年因腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)6000億至12000億元，占各國國民生產(chǎn)總值的2％-4％。特別是對(duì)于水利或油氣輸送管線，其運(yùn)行過程中管道的安全性具有重要意義。影響金屬管線服役年限的因素有很多，例如管道工作壓力、加工材質(zhì)、第三方破壞、金屬腐蝕、涂層破裂等因素均會(huì)導(dǎo)致管線使用年限縮短。其中，腐蝕因素對(duì)于管線服役年限的影響程度最為嚴(yán)重。

引起金屬腐蝕的環(huán)境千差萬別，即便是同一種材料，在不同的腐蝕環(huán)境下其腐蝕形態(tài)也存在差異。針對(duì)金屬管線的服役環(huán)境，管線鋼的腐蝕類型可分為均勻腐蝕、點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕、沖刷腐蝕及應(yīng)力腐蝕等。在管線的服役過程中，腐蝕產(chǎn)物形成并會(huì)沉積在管線鋼的表面，影響管線鋼進(jìn)一步的腐蝕過程。管線鋼的腐蝕機(jī)制是由其腐蝕產(chǎn)物的成分和結(jié)構(gòu)所決定，不止如此，腐蝕產(chǎn)物層的性質(zhì)還決定了腐蝕速率的變化。

因輸送管線腐蝕破壞后果的嚴(yán)重性，以及其腐蝕過程的復(fù)雜性，對(duì) 金屬管線在服役期間的腐蝕狀態(tài)進(jìn)行便捷的檢測和準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)則顯得尤為重要。在腐蝕檢測和評(píng)價(jià)方面，電化學(xué)方法有著獨(dú)特的優(yōu)勢。待檢測和評(píng)價(jià)的金屬管線外壁一般覆有防護(hù)涂層，是金屬/涂層體系。隨著服役時(shí)間的延長，防護(hù)涂層逐步失效，管線鋼表面有腐蝕產(chǎn)物生成，這時(shí)成為金屬/銹層/涂層體系。涂層下金屬腐蝕主要是電化學(xué)腐蝕，防護(hù)涂層在失效過程中，伴隨著一系列的電化學(xué)變化。通過檢測電化學(xué)信號(hào)變化，可以獲得金屬腐蝕與涂層防護(hù)性能變化的動(dòng)態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)涂層耐蝕性與管線鋼腐蝕過程的定量與半定量評(píng)價(jià)。目前，國內(nèi)對(duì)金屬管線耐蝕性能的評(píng)估方法僅限于對(duì)管道的形變、外覆涂層使用狀態(tài)的監(jiān)測，或者使用無損探傷手段對(duì)外壁已發(fā)生破損的管線進(jìn)行破壞位置及破損程度探查，同時(shí)結(jié)合管線表面形貌變化等參數(shù)，對(duì)金屬管線整體的腐蝕狀況做出間接評(píng)價(jià)，無法對(duì)金屬管線在服役狀態(tài)下的腐蝕狀態(tài)進(jìn)行定量評(píng)價(jià)?；陔娀瘜W(xué)測量原理，對(duì)金屬管線外壁的腐蝕狀態(tài)進(jìn)行在線快速檢測和評(píng)價(jià)且適用于各種規(guī)格金屬管線外壁的電化學(xué)測量測試裝置及評(píng)價(jià)方法，在國內(nèi)未有使用過。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型克服了現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供了三孔式金屬管線外壁腐蝕檢測裝置。

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

三孔式金屬管線外壁腐蝕檢測裝置，儀器底座為圓柱體結(jié)構(gòu)，在儀器底座的上方設(shè)置接口圓柱，接口圓柱的直徑小于儀器底座的直徑，在 接口圓柱內(nèi)部設(shè)置三個(gè)通孔，分別為參比電極接口、輔助電極接口和進(jìn)液口，在參比電極接口上設(shè)置參比電極接口保護(hù)螺母，在輔助電極接口上設(shè)置輔助電極接口保護(hù)螺母，在進(jìn)液口上設(shè)置進(jìn)液口保護(hù)螺母，在接口圓柱的下方設(shè)置溶液腔體，在儀器底座的內(nèi)部設(shè)置環(huán)形磁鐵，在儀器底座內(nèi)周邊緣設(shè)置環(huán)形墊圈。

在上述技術(shù)方案中，其中所述的儀器底座的高度為2-5cm。

在上述技術(shù)方案中，其中所述的溶液腔體的高度為4-8cm。

在上述技術(shù)方案中，其中所述的參比電極接口、輔助電極接口和進(jìn)液口在接口圓柱平面上分布的位置為等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)。

使用時(shí)本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)：

步驟1：將整個(gè)測試裝置通過儀器底座內(nèi)部的環(huán)形磁鐵吸附在實(shí)驗(yàn)金屬表面；

步驟2：將參比電極穿過參比電極接口保護(hù)螺母，插入?yún)⒈入姌O接口，穿過接口圓柱，下端置于溶液腔體內(nèi)部，將輔助電極穿過輔助電極接口保護(hù)螺母，插入輔助電極接口，穿過接口圓柱，下端置于溶液腔體內(nèi)部；

步驟3：通過進(jìn)液口倒入實(shí)驗(yàn)緩沖溶液，使溶液腔體充滿緩沖溶液，參比電極和保護(hù)電極的下端部分浸在緩沖溶液內(nèi)，將進(jìn)液口保護(hù)螺母塞入進(jìn)液口中，防止緩沖溶液流出；

步驟4：將電化學(xué)裝置連接在參比電極和輔助電極上，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試。

上述技術(shù)方案中，在步驟2中，其中所述的參比電極與參比電極接口保護(hù)螺母之間保持密封，所述的輔助電極與輔助電極接口保護(hù)螺母之間保持密封。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是：該測試裝置制作簡單，反應(yīng)靈敏，便于攜帶，操作便捷；評(píng)價(jià)方法簡單準(zhǔn)確，數(shù)據(jù)可分辨性高，能夠在服役狀態(tài)下迅速判斷出金屬管線外壁涂裝破損情況、破損類型、腐蝕程度，并適用于對(duì)各種規(guī)格金屬管線外壁涂裝的腐蝕狀態(tài)進(jìn)行快速檢測和評(píng)價(jià)。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型測試裝置側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型測試裝置底部平面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本實(shí)用新型測試裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為表層涂覆有環(huán)氧樹脂的X65管線鋼在模擬海水中浸泡第10-50天的電化學(xué)阻抗譜。

圖5為表層涂覆有環(huán)氧樹脂的X65管線鋼在模擬海水中浸泡第10天的腐蝕形貌。

圖6為表層涂覆有環(huán)氧樹脂的X65管線鋼在模擬海水中浸泡第20天的腐蝕形貌。

圖7為表層涂覆有環(huán)氧樹脂的X65管線鋼在模擬海水中浸泡第140-200天的電化學(xué)阻抗譜。

圖8為表層涂覆有環(huán)氧樹脂的X65管線鋼在模擬海水中浸泡第140天的腐蝕形貌。

圖9為表層涂覆有環(huán)氧樹脂的X65管線鋼在模擬海水中浸泡第200天的腐蝕形貌。

其中1為參比電極接口，2為輔助電極接口，3為進(jìn)液口，4為參比電極接口保護(hù)螺母，5為輔助電極接口保護(hù)螺母，6為進(jìn)液口保護(hù)螺母，7儀器底座，8為環(huán)形磁鐵，9為環(huán)形墊圈，10為溶液腔體，11為接口圓柱。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與具體的實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述：

三孔式金屬管線外壁腐蝕檢測裝置，儀器底座為圓柱體結(jié)構(gòu)，在儀器底座的上方設(shè)置接口圓柱，接口圓柱的直徑小于儀器底座的直徑，在接口圓柱內(nèi)部設(shè)置三個(gè)通孔，分別為參比電極接口、輔助電極接口和進(jìn)液口，在參比電極接口上設(shè)置參比電極接口保護(hù)螺母，在輔助電極接口上設(shè)置輔助電極接口保護(hù)螺母，在進(jìn)液口上設(shè)置進(jìn)液口保護(hù)螺母，在接口圓柱的下方設(shè)置溶液腔體，在儀器底座的內(nèi)部設(shè)置環(huán)形磁鐵，在儀器底座內(nèi)周邊緣設(shè)置環(huán)形墊圈。

在上述技術(shù)方案中，其中所述的儀器底座的高度為2-5cm。

在上述技術(shù)方案中，其中所述的溶液腔體的高度為4-8cm。

在上述技術(shù)方案中，其中所述的參比電極接口、輔助電極接口和進(jìn)液口在接口圓柱平面上分布的位置為等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)。

使用時(shí)本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)：

步驟1：將整個(gè)測試裝置通過儀器底座內(nèi)部的環(huán)形磁鐵吸附在實(shí)驗(yàn)金屬表面；

步驟2：將參比電極穿過參比電極接口保護(hù)螺母，插入?yún)⒈入姌O接口， 穿過接口圓柱，下端置于溶液腔體內(nèi)部，將輔助電極穿過輔助電極接口保護(hù)螺母，插入輔助電極接口，穿過接口圓柱，下端置于溶液腔體內(nèi)部；

步驟3：通過進(jìn)液口倒入實(shí)驗(yàn)緩沖溶液，使溶液腔體充滿緩沖溶液，參比電極和保護(hù)電極的下端部分浸在緩沖溶液內(nèi)，將進(jìn)液口保護(hù)螺母塞入進(jìn)液口中，防止緩沖溶液流出；

步驟4：將電化學(xué)裝置連接在參比電極和輔助電極上，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試。

上述技術(shù)方案中，在步驟2中，其中所述的參比電極與參比電極接口保護(hù)螺母之間保持密封，所述的輔助電極與輔助電極接口保護(hù)螺母之間保持密封。

使用時(shí)將測試裝置置于待測金屬管線頂部，通過磁鐵使測試裝置與金屬管線固定并緊密接觸，將緩沖溶液注入進(jìn)液口充滿溶液腔體，使待測試樣與參比電極及輔助電極連通，利用進(jìn)行電化學(xué)阻抗譜技術(shù)進(jìn)行測試。

實(shí)施例1：

利用AutoLab 302N電化學(xué)工作站和研制出的測試裝置進(jìn)行電化學(xué)阻抗測試，測試試樣為X65管線鋼，試樣外壁均勻涂覆環(huán)氧樹脂涂層，測試溶液為3.5wt％濃度氯化鈉水溶液(模擬海水)，試驗(yàn)溫度25℃，測試周期為50天，結(jié)果如圖4所示。

浸泡時(shí)間直到第10天，所測得的阻抗復(fù)數(shù)平面圖仍舊呈單個(gè)半圓弧的形狀，由容抗弧的半徑可以推斷出所測的內(nèi)壁表面具有較高的涂層電阻(50MΩ*cm2)，表明其耐蝕性良好。為了進(jìn)一步證實(shí)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，將試樣放置于基恩士VHX-2000全景深顯微鏡下放大觀察，發(fā)現(xiàn)涂層 表面完整光滑，沒有破損現(xiàn)象發(fā)生，如圖5所示。

當(dāng)浸泡時(shí)間達(dá)到20天時(shí)，所測得的阻抗復(fù)數(shù)平面圖開始呈現(xiàn)雙容抗弧的特征，且容抗弧的半徑明顯減小。說明有部分溶液已經(jīng)可以透過涂層滲透到了金屬基體表面，涂層的耐蝕保護(hù)性能在逐漸失效。為了進(jìn)一步證實(shí)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，將試樣放置于基恩士VHX-2000全景深顯微鏡下放大觀察，發(fā)現(xiàn)涂層表面有小面積的破損，局部區(qū)域金屬基體已經(jīng)暴露，見圖6。

實(shí)施例2：

利用AutoLab 302N電化學(xué)工作站和研制出的測試裝置進(jìn)行電化學(xué)阻抗測試，測試試樣為X65管線鋼，試樣外壁均勻涂覆環(huán)氧樹脂涂層，測試溶液為3.5wt％濃度氯化鈉水溶液(模擬海水)，試驗(yàn)溫度25℃，測試時(shí)間分別為浸泡第140天和第200天，結(jié)果如圖7所示。

在浸泡第200天時(shí)，所測得的阻抗復(fù)數(shù)平面圖開始呈現(xiàn)雙容抗弧+擴(kuò)散阻抗的三個(gè)時(shí)間常數(shù)特征，容抗弧半徑與浸泡前期相比降低明顯(30KΩ*cm2),說明溶液已經(jīng)透過涂層到達(dá)金屬基體表面并發(fā)生腐蝕，涂層的耐蝕保護(hù)性能已經(jīng)失效。為了進(jìn)一步證實(shí)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，將試樣放置于基恩士VHX-2000全景深顯微鏡放大觀察，發(fā)現(xiàn)涂層表面存在較大面積的紅褐色腐蝕產(chǎn)物，涂層發(fā)生嚴(yán)重的破損。圖8、圖9分別為浸泡第140天和第200天后的試樣表面形貌。

以上對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，但所述內(nèi)容僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本實(shí)用新型的實(shí)施范圍。凡依本實(shí)用新型申請(qǐng)范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本實(shí)用新型的專 利涵蓋范圍之內(nèi)。