专利名称：便携式金属材料拉伸应力腐蚀装置及其方法
技术领域：
本发明涉及一种便携式金属材料拉伸应力腐蚀装置及其方法，尤其涉及金属材料拉伸应 力腐蚀试验及拉伸下的电化学参数测试装置及其试验方法。
背景技术：
金属材料的拉伸应力腐蚀试验装置，是研究金属杆体材料在不同的溶液体系、pH值、温 度、时间和应力条件耦合作用下，这五种因素对金属材料拉伸应力腐蚀性能的影响规律，及 其作用下的电化学测试装置。目前用于金属材料拉伸应力腐蚀的试验机由于其体积大、移动 不方便，在实际的试验应用中有很多局限性，而且不能满足其它如电化学等测试实验的要求。 国内研制了金属杆体材料的应力腐蚀装置和利用弹簧加载的便携应力腐蚀的简单设备，无法 满足多次施加预应力、选择性腐蚀、适时观测、反复使用、便于拆卸、进行精确测量的要求。
发明内容
针对现有技术的缺陷，为更好地研究溶液体系、温度、pH值、时间和应力条件对金属 材料应力腐蚀的影响以及电化学参数的变化，分析应力腐蚀发生及试样的损伤演变规律，本 发明提供了一种便携式金属材料应力腐蚀试验装置及试验方法，该试验装置不仅有利于试验 分析，而且使用加载方便，操作简单，携带方便，选择性腐蚀，适于观测，适用广泛，可以 进行电化学测试，并且可以重复使用。
所述的一种便携金属材料应力腐蚀试验装置，包括试验加载主体装置和腐蚀试验槽，被 测金属拉伸试样固定夹持在加载主体装置上，腐蚀试验槽对被测金属拉伸试样进行局部选择 性腐蚀。
所述的加载主体装置为四边形框架结构,包括加载拉杆、加载螺母，所述的腐蚀试验槽为 日字形结构，包括上隔板、腐蚀溶液桶、中间隔板和下隔板，进行拉伸试验局部腐蚀试验时， 首先将腐蚀试验槽固定在拉伸试样的腐蚀部位，然后将加工好的片状试样放入主体装置后通 过销钉与加载拉杆上的夹持部进行联结，通过旋转加载拉杆外侧的加载螺母对拉伸试样进行 加力，达到对拉伸试样加载拉伸的目的，通过应变测力计测量达到所需应力，然后在拉伸试 样上选择好腐蚀区域对其进行局部应力腐蚀环境的加载。
所述的腐蚀试验槽可以进行电化学测试。
本发明试验装置和方法的优点在于试验装置结构简单、加载方便，不仅有利于试验结 果分析，而且操作简单、可选择性的进行局部腐蚀，同时可以进行应力腐蚀下的电化学测试，并且可以控制的试验条件多、可重复利用、应用范围广泛。
图1是本发明的试验装置装配示意图； 图2是拉伸试样加载装置示意图； 图3是金属片状拉伸试样加工示意图； 图4是腐蚀试验槽的装置示意图。 图中
1加载主体装置2腐蚀试验槽3拉伸试样
101加载拉杆102加载螺母103夹持部104销钉
105定位孔106通孔201上隔板202腐蚀溶液桶
203中间隔板204下隔板205卡紧螺钉206密封垫片
207腐蚀孔208更换孔
具体实施例方式
下面结合附图对本发明的便携式金属材料拉伸应力腐蚀装置进行详细说明。 一种便携式金属材料拉伸应力腐蚀装置，本装置不但可以对应力拉伸试样进行选择性腐 蚀，还可以对应力、腐蚀环境共同作用下的电化学参数进行测试，如图1所示，所述装置包 括加载主体装置1和腐蚀试验槽2。所述的加载主体装置1用来固定和拉伸拉伸试样3,如 图2所示，所述加载主体装置1为金属不锈钢材料加工而成的四边形框架结构，该框架结构 的长度方向平行并同轴心设置两个加载拉杆101，加载拉杆101的一端通过两个加载螺母 102固定在加载主体装置1的框架结构上。加载拉杆101的另一端为自由端，自由端上固定 安装夹持部103,用以夹持片状拉伸试样3两端。所述夹持部103上开有定位孔105，金 属片状拉伸试样3的两端上设有通孔106，如图3所示，安装拉伸试样3的时候，将拉伸试 样3两端的通孔106与夹持部103上的定位孔105相对应，并通过销钉104将拉伸试样3 固定在两个夹持部103上，如图l，然后通过旋紧加载螺母102对加载拉杆101加力，并 利用加载螺母102锁紧加载，使应力恒定。这样就可以使得金属片状拉伸试样3受到两端加 载拉杆101拉力而拉伸，拉应力的大小可以通过在拉伸试样3的非腐蚀面粘贴应变片，采用 应变测力计完成加载力的测量。
所述的腐蚀试验槽2为日字形主架结构，如图4，腐蚀试验槽2上隔板201、腐蚀溶液 桶202、中间隔板203、下隔板204为有机玻璃透明材质，上隔板201正中间开一溶液更 换孔208，通过它注入腐蚀介质，腐蚀溶液桶202固定在上隔板201和中间隔板203之间， 内盛放腐蚀溶液，中间隔板203开腐蚀孔207，腐蚀介质通过腐蚀孔207与拉伸试样3表 面接触，进行选定区域腐蚀。中间隔板203与拉伸试样3之间放置一与腐蚀孔207底部直，通过对位于下隔板204中间的卡紧螺钉205进行加力达到中 间隔板203与拉伸试样3之间的密封，防止腐蚀溶液从中间隔板203和试样之间渗漏，这 样溶液就可以对腐蚀孔207下的试样进行局部(腐蚀孔207的圆形面积下)选择腐蚀。
更换腐蚀溶液时，先用前端连有长输液管注射器的一段从腐蚀溶液槽2上方更换孔208 深入到溶液底部，然后利用虹吸效应将腐蚀溶液吸出，用装有去离子水的洗瓶反复清洗溶液 桶202的内壁，吸出废液，吹干后注入新鲜的腐蚀溶液即可。
若在所述的腐蚀试验槽2的上隔板201的更换孔208中加入毛细管、标准电极和铂电 极，同时将拉伸试样3装载到中间隔板203与卡紧螺钉205之间，将加载好的整个装置放 入恒温箱中保持恒温度，然后接通电化学工作站的电极就可以进行电化学测试。
在进行拉伸应力腐蚀试验时，首先在拉伸试样3的正中间选择要进行腐蚀的部位，将中 间隔板203中间开有的腐蚀孔207对准预选的腐蚀部位，装卡在中间隔板203和卡紧螺钉 205之间，然后将拉伸试样3连同整个腐蚀试验槽2放到加载主体装置1的中间，将试样两 端插入夹持部103中间，使拉伸试样3两端的通孔106和夹持部103中间的定位孔105对 齐，将销钉104插入通孔106和定位孔105中，固定好，加载螺母102实现将试样加载到 预定的应力，最后向腐蚀溶液槽2中加入腐蚀介质，进行试验。
所述的应变测力计为YJK-4500型测力计。
所述的腐蚀试验槽2的密封材料均釆用耐酸碱的硅橡胶材质，用以防止橡胶在长期酸碱 溶液下老化。应用上述便携式金属材料拉伸应力腐蚀及电化学测试装置的试验方法如下
1) 将拉伸试样3加工成片状，然后用砂纸将片状金属试样表面打磨平整， 一般打磨至1000 号；在片状试样两端加工通孔106。
2) 将拉伸试样3通过销钉104装卡在加载拉杆101的定位孔105上，调整加载螺母102， 并通过应变测力计测量并加载达到试验所需的应力；
3) 选择表面较平整的区域加载局部环境腐蚀试验槽2，使得拉伸试样3的腐蚀区域位于腐蚀 试验槽2上中间隔板203上腐蚀孔207与卡紧螺钉205之间，根据不同的金属试验材料及 相关的测试标准向腐蚀试验槽2里添加测试腐蚀溶液，腐蚀溶液的加入量达到15-25倍的面 容比(腐蚀面积与腐蚀溶液体积比值)为宜；所述的腐蚀溶液包括酸性腐蚀溶液和碱性腐蚀 溶液；腐蚀溶液均采用去离子水稀释配制而成，根据测试材料及相关国家标准的不同选择不 同的腐蚀溶液。
4) 被测金属试样的待测局部浸泡在腐蚀溶液中，也可以模拟现场腐蚀环境，通过更换溶液使 被测金属试样在模拟实际服役环境的干湿交替的腐蚀状况；
5) 用电子数显PH计测量腐蚀溶液的PH值如果PH值为试验过程的控制条件，则需要每 12小时检测腐蚀溶液的PH值，然后添加酸、碱保持PH值的恒定，同时定期更换溶液，若PH值不是试验控制条件，则在配溶液时控制测一次PH值，腐蚀溶液的更换频率为1-2天1 次；
6) 通过旋拧加载螺母102改变试样的拉伸应力，并改变腐蚀溶液的PH值、腐蚀温度等， 观察被测金属试样在不同的腐蚀环境、PH值、温度、应力和不同时间内的拉伸应力腐蚀变 化情况。
7) 在腐蚀试验槽2中引入对铂电极、毛细管和标准电极，同时接通电化学工作站，可测量 试样在不同应力、腐蚀介质、PH值、温度和腐蚀时间内的电化学参数的变化情况，为研究 材料的拉伸应力腐蚀机理提供科学数据。
权利要求
1、便携式金属材料拉伸应力腐蚀装置，包括加载主体装置和腐蚀试验槽，其特征在于所述加载主体装置为四边形框架结构，包括两个加载拉杆和两个加载螺母，所述两个加载拉杆平行且同轴心设置在四边形框架两个相对的边上，加载拉杆一端通过螺母固定连接在所述的加载主体装置上，另一端为自由端，连接有夹持部，夹持部上设置定位孔，试验拉伸试样通过销钉固定连接在夹持部上；所述的腐蚀试验槽为日字形结构体，包括上隔板、中间隔板、下隔板、卡紧螺钉和腐蚀溶液桶，所述的腐蚀溶液桶固定在上隔板和中间隔板之间，上隔板上设有溶液更换孔，中间隔板上开有腐蚀孔，拉伸试样紧贴腐蚀孔，并通过卡紧螺钉进行加力将中间隔板与拉伸试样之间密封。
2、 根据权利要求1所述的便携式金属材料拉伸应力腐蚀装置，其特征在于所述的腐蚀孔 底部与腐蚀孔同直径设置有硅胶密封垫片。
3、 根据权利要求1所述的便携式金属材料拉伸应力腐蚀装置，其特征在于在所述的腐蚀 试验槽上隔板的更换孔中加入毛细管、标准电极和铂电极，同时将拉伸试样装载到中间隔 板与卡紧螺钉之间，将加载好的整个装置放入恒温箱中保持恒温度，然后接通电化学工作 站，电极进行电化学测试。
4、 一种应用权利要求1所述的便携式金属材料拉伸应力腐蚀装置的腐蚀方法，其特征在于1) 将拉伸试样加工成片状，然后用砂纸将片状金属拉伸试样表面打磨平整，在片状试样 两端加工通孔；2) 将拉伸试样通过销钉装卡在加载拉杆的定位孔上，调整加载螺母，并通过应变测力计测量并加载达到试验所需的应力；3) 选择表面较平整的区域加载局部环境腐蚀试验槽，使得拉伸试样的腐蚀区域位于腐蚀试验槽上中间隔板与卡紧螺钉之间，根据不同的金属试验材料及相关的测试标准向腐蚀试验槽里添加测试腐蚀溶液，腐蚀溶液的加入量达到15-25倍的面容比；4) 被测金属拉伸试样的待测局部浸泡在腐蚀溶液中，t莫拟现场腐蚀环境，通过更换溶液 使被测金属试样在模拟实际服役环境的干湿交替的腐蚀状况；5) 用电子数显PH计测量腐蚀溶液的PH值；6) 通过旋拧加载螺母改变试样的拉伸应力，并改变腐蚀溶液的PH值、腐蚀温度，观察 被测金属试样在不同的腐蚀环境、PH值、温度、应力和不同时间内的拉伸应力腐蚀 变化情况；7) 在腐蚀试验槽中引入对铂电极、毛细管和标准电极，同时接通电化学工作站，测量拉伸试样在不同应力、腐蚀介质、PH值、温度和腐蚀时间内的电化学参数的变化情况。
全文摘要
本发明公开了一种便携式金属材料拉伸应力腐蚀装置及其方法，拉伸试样通过加载拉杆和加载螺母固定连接在加载主体装置上，并通过加载螺母对拉伸试验施加拉力，然后通过腐蚀试验槽对拉伸试验进行选择性腐蚀，所述的腐蚀试验槽为日字形结构体，包括上隔板、中间隔板、下隔板、卡紧螺钉和腐蚀溶液桶，所述的腐蚀溶液桶固定在上隔板和中间隔板之间，上隔板上设有溶液更换孔，中间隔板上开有腐蚀孔，拉伸试样紧贴腐蚀孔，并通过卡紧螺钉进行加力将中间隔板与拉伸试样之间密封。所述的腐蚀试验槽还可以进行电化学试验。应用本发明提供的腐蚀装置和方法，使用加载方便，操作简单，携带方便，选择性腐蚀，适于观测。
文档编号G01N3/08GK101498649SQ20091007944
公开日2009年8月5日 申请日期2009年3月11日 优先权日2009年3月11日
发明者美 于, 刘建华, 李松梅, 王宗武, 郝雪龙 申请人:北京航空航天大学