本发明涉及深海高压水溶液体系腐蚀失重测试领域，具体为一种实现高静水压力条件下电偶腐蚀失重测试方法。
背景技术：
随着对海洋资源的探测与开发，越来越多的设备必须在深海环境条件下工作。不同深海设备结构材料在深海环境中发生的电偶腐蚀问题给深海设备使用安全可靠性和寿命造成巨大威胁。针对材料在深海环境下的电偶腐蚀问题开展实验研究，根据其腐蚀的特点采取有效的控制措施是一项必要的工作。
目前，材料深海腐蚀试验方法主要分为两大部分：一部分为实地深海自然环境试验系统，该系统非常复杂、试验费用高，除试验装置的投放、运行与回收外，其可靠性还与地质、环境、装置、人为等多种因素相关，存在样板丢失、装置回收率低等问题。另一部分为在实验室中的模拟实验。室内模拟实验主要是在实验室内使用各种方法模拟再现深海高静水压环境，通过控制一个或者几个实验条件，开展试验工作。通过模拟实验所得到的研究结果，对材料在实地深海环境中的腐蚀规律和腐蚀失效原因具有重要的参考价值。由于高静水压力条件下的电偶腐蚀失重样品的电连接和密封存在很大困难，使得目前使用模拟实验研究材料在深海高压下的电偶腐蚀问题变得较为困难。现在模拟深海材料腐蚀领域，尚无针对材料在高静水压力条件下的电偶腐蚀失重测试的方法和技术设备等文献报道。
技术实现要素：
为了克服现有技术难题，本发明的目的在于提供一种实现高静水压力条件下电偶腐蚀失重测试方法，采用自制的电偶腐蚀失重样品，突破高静水压力条件下电偶腐蚀失重样品的电连接和密封绝缘，以及腐蚀过后对样品的密封胶去除等技术难题，实现高静水压力条件下进行不同材料的电偶腐蚀失重测试。
为了实现上述发明的目的，本发明的技术方案是：
一种实现高静水压力条件下电偶腐蚀失重测试方法，该方法包括以下步骤：
(1)电偶样品连接架的制作；
(2)电偶腐蚀样品的加工和预处理；
(3)电偶样品连接架与电偶腐蚀样品的连接与密封绝缘处理；
(4)高静水压力条件下的腐蚀失重浸泡实验；
(5)密封胶的去除；
(6)腐蚀产物的清洗和失重数据的获取。
所述的实现高静水压力条件下电偶腐蚀失重测试方法，步骤(1)中电偶样品连接架的制作方法为：将外径为2.9mm的黄铜芯切割成长60mm的直段，使用φ3mm的外螺纹攻丝刀在每一段的两端加工出10mm长的螺纹，再对铜芯两端进行90°的相对弯折保证剩余段长度为20mm；采用毛刷涂覆的方法，将配制好的环氧树脂均匀涂覆在电偶样品连接架除螺纹以外的部分；涂覆好后，将电偶样品连接架放在干燥箱中等待环氧树脂凝固后，再次涂覆，通过多次涂覆以保证电偶样品连接架表面的环氧树脂绝缘防水涂层厚度超过1mm。
所述的实现高静水压力条件下电偶腐蚀失重测试方法，步骤(2)腐蚀失重样品的加工和预处理方法为：使用线切割将待测试金属材料加工成20mm×10mm×6mm的块状样，并在样品的10mm×6mm面中心垂直钻孔φ2.5mm×10mm，使用手工攻丝刀在孔内加工出φ3mm×8mm的内螺纹；将样品表面用240#、600#和1000#金相砂纸逐级打磨，丙酮除油，最后经去离子水冲洗。
所述的实现高静水压力条件下电偶腐蚀失重测试方法，步骤(3)电偶样品连接架与样品的连接与密封处理方法为：将处理好的待测金属样品使用螺纹分别连接在电偶样品连接架的两端，保证块状样品的20mm×10mm面平行正对；在样品与连接架的接触面和接触处分别涂上硅橡胶进行密封后，置于干燥箱中保存24h。
所述的实现高静水压力条件下电偶腐蚀失重测试方法，步骤(4)中，高静水压力条件下进行腐蚀失重浸泡实验为：静水压力条件的选择为常压至20mpa，温度条件为2℃～25℃，腐蚀浸泡时间为15天。
所述的实现高静水压力条件下电偶腐蚀失重测试方法，步骤(5)中，密封胶的去除，包括使用自制的二氯甲烷脱漆剂对附着在密封面的硅胶进行清除，所述二氯甲烷脱漆剂的成份组成和制备过程如下：
按质量份数计，二氯甲烷30～80份，乙醇胺0.2～5份，甲酸0.5～10份，乙醇5～20份，丙酮2～20份，液体石蜡2～8份，有机缓蚀剂0.01～0.1份，所用有机缓蚀剂为六次甲基四胺、n-亚硝基苯胲胺、苯并三氮唑和油酸钠的一种或两种以上组合；按比例将各组分加入到容器中，在常温常压下搅拌均匀，使缓蚀剂完全溶解后，即获得脱漆剂。
所述的实现高静水压力条件下电偶腐蚀失重测试方法，步骤(6)中，腐蚀产物去除参照gb/t16545-1996，选择对应的除锈剂对腐蚀过后的样品进行清洗。
所述的实现高静水压力条件下电偶腐蚀失重测试方法，电偶样品连接架的制作和电偶腐蚀失重样品的加工制作中，电偶样品连接架的尺寸和电偶腐蚀失重样品的加工尺寸均根据实验要求进行对应的调整。
所述的实现高静水压力条件下电偶腐蚀失重测试方法，采用实现高静水压力条件下电偶腐蚀失重测试装置，具体结构如下：高静水压力釜内设置釜内挂样支架，釜内挂样支架上下分层设置横梁，每个横梁上通过电偶样品连接架对称设置电偶腐蚀失重样品；每个电偶样品连接架为倒u型结构，每个电偶腐蚀失重样品的顶部开有内螺纹，所述倒u型结构的下端分别通过外螺纹与电偶腐蚀失重样品的内螺纹连接，电偶样品连接架外部包覆环氧树脂绝缘防水涂层，电偶样品连接架与电偶腐蚀失重样品的连接处涂覆有硅橡胶绝缘防水涂层。
本发明的优点及有益效果在于：
1、本发明使用环氧树脂多层包裹的方法制作电偶样品连接架，很好地避免高静水压力条件下，连接铜芯与海水模拟液的绝缘问题。另外，包裹的厚实环氧树脂绝缘防水涂层可以保证在压力条件下多次重复使用，而不出现破裂失效状况。
2、本发明异种材料的电连接使用螺纹连接的方法而不是传统的焊接方式，一方面很好地避免焊接过程中产生的热对待测材料组织结构的影响；另一方面保证样品经过腐蚀实验后，能在不破坏样品原始腐蚀形貌的基础上，做一系列的腐蚀分析测试，包括腐蚀样品形貌的观测、腐蚀产物的检测、以及失重数据的获取，这对于电偶腐蚀机理的分析极为有利。
3、本发明很好地填补高静水压力条件下，电偶腐蚀失重测试方法的缺失。能很好地满足，压力范围在常压至20.0mpa，温度范围在2℃～50℃条件下，长时间的电偶腐蚀失重测试。
4、本发明测试方法可以获取不同材料在深海环境中相互接触时产生的电偶腐蚀数据和电偶腐蚀性能参数。
附图说明
图1为根据本发明示例性实施例的高静水压力条件下电偶腐蚀失重测试的示意图。
图2为电偶样品连接架的示意图。
图3为电偶腐蚀失重样品的加工示意图。
图4为电偶样品连接架与电偶腐蚀失重样品的装配示意图。
图5为不同静水压力和温度条件下b10与ti6al4v电偶连接，腐蚀15天所获取的表面腐蚀形貌。其中，(a)0.1mpa，2℃，15天；(b)0.1mpa，25℃，15天；(c)20mpa，2℃，15天；(d)20mpa，25℃，15天。
图中，1高静水压力釜；2电偶腐蚀失重样品；3横梁；4釜内挂样支架；5电偶样品连接架；6环氧树脂绝缘防水涂层；7外螺纹；8内螺纹；9硅橡胶绝缘防水涂层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步地说明：
如图1-图3所示，本发明实现高静水压力条件下电偶腐蚀失重测试装置，高静水压力釜1内设置釜内挂样支架4，釜内挂样支架4上下分层设置横梁3，每个横梁3上通过电偶样品连接架5对称设置电偶腐蚀失重样品2。每个电偶样品连接架5为倒u型结构，每个电偶腐蚀失重样品2的顶部开有内螺纹8，所述倒u型结构的下端分别通过外螺纹7与电偶腐蚀失重样品2的内螺纹8连接，电偶样品连接架5外部包覆环氧树脂绝缘防水涂层6，电偶样品连接架5与电偶腐蚀失重样品2的连接处涂覆有硅橡胶绝缘防水涂层9。在本实施例中，最终的电偶样品连接架成品见图2，加工后的样品见图3，电偶样品连接架与电偶样品的连接和封装绝缘见图4。
本发明示例性实施例中，电偶样品连接架5选择黄铜做为内芯，其优点有二。其一，是黄铜的导电性良好，在做为连接架连接两种不同的金属材料时，可减少因为导线和连接处存在的电阻对测试结果产生的误差；其二，是黄铜有一定的刚度和延展性，易于在铜芯的两端攻螺纹。但应该清楚地是，内芯的选择并不仅局限于黄铜，其它满足条件的材料也可以备选。
根据本发明示例性实施例的高静水压力条件下电偶腐蚀失重测试方法包括下列步骤：(1)电偶样品连接架的制作；(2)电偶腐蚀样品的加工和预处理；(3)电偶样品连接架与电偶腐蚀样品的连接与密封绝缘处理；(4)高静水压力条件下进行腐蚀失重浸泡实验；(5)密封胶的去除；(6)失重数据的获取。
步骤(1)中，电偶样品连接架的制作方法为：将外径为2.9mm的黄铜芯切割成长60mm的直段，使用φ3mm的外螺纹攻丝刀在每一段的两端加工出10mm长的螺纹，再对铜芯两端进行90°的相对弯折保证剩余段长度为20mm。采用毛刷涂覆的方法，将配制好的环氧树脂均匀涂覆在电偶样品连接架除螺纹以外的部分，放在干燥箱中等待环氧树脂凝固后再次涂覆；多次涂覆以保证电偶样品连接架表面的环氧树脂绝缘防水涂层厚度超过1mm。
步骤(2)中，腐蚀失重样品的加工和预处理方法为：使用线切割将待测试金属材料加工成20mm×10mm×6mm的块状样，并在样品的10mm×6mm面中心垂直钻孔φ2.5mm×10mm，使用攻丝刀在孔内加工出φ3mm×8mm的内螺纹。将样品表面用240#、600#和1000#金相砂纸逐级打磨，丙酮除油，最后经去离子水冲洗，冷风烘干。
步骤(3)中，电偶样品连接架与样品的连接与密封处理方法为：将处理好的待测金属样品使用螺纹分别连接在电偶样品连接架的两端，保证块状样品的20mm×10mm面平行正对；在样品与连接架的接触面和接触处分别涂上硅橡胶进行密封后置于干燥箱中保存24h。
步骤(4)中，高静水压力条件下进行腐蚀失重浸泡实验为：静水压力条件的选择可为常压至20mpa，温度条件可为2℃～25℃，腐蚀浸泡时间可为15天。
步骤(5)中，密封胶的去除，其方法为使用自制的二氯甲烷脱漆剂(二氯甲烷脱漆剂参见发明专利：一种脱漆剂及其制备方法与应用，公开号：cn102964902a)，对附着在密封面的硅胶进行清除。
在实施例1中，自制的二氯甲烷脱漆剂制备过程如下：称取二氯甲烷30kg，乙醇胺2.5kg，甲酸4kg，乙醇6kg，丙酮3.5kg，液体石蜡2.5kg，铜铁试剂0.05kg。将上述物质加入搅拌容器中，在常温常压下搅拌至完全溶解，即可获得脱漆剂。
在实施例2中，自制的二氯甲烷脱漆剂制备过程如下：称取二氯甲烷50kg，乙醇胺1kg，甲酸8kg，乙醇20kg，丙酮16kg，液体石蜡5kg，苯并三氮唑0.03kg。将上述物质加入搅拌容器中，在常温常压下搅拌至完全溶解，即可获得脱漆剂。
在实施例3中，自制的二氯甲烷脱漆剂制备过程如下：称取二氯甲烷37.5kg，乙醇胺0.25kg，甲酸0.75kg，乙醇5kg，丙酮2.5kg，液体石蜡3kg，六次甲基四胺0.08kg。将上述物质加入搅拌容器中，在常温常压下搅拌至完全溶解，即可获得脱漆剂。
步骤(6)中，腐蚀失重数据的获取，包括使用除锈剂对腐蚀后的样品进行清洗，通过对比腐蚀前后样品的质量变化得到腐蚀失重速率。另外，还包括对腐蚀后的样品进行腐蚀宏观形貌、微观形貌的观测、腐蚀产物的检测等分析。
本发明示例性实施例中，两种被测试材料分别为b10铜镍合金和ti6al4v合金。两种材料的化学成分见表1：
表1b10、ti6al4v合金的各元素含量
其中，b10铜镍合金是深海设备管路系统的常用材料，而ti6al4v则是深海设备承压结构件常用材料，两种材料在深海环境中有电连接时容易发生电偶腐蚀问题。
此处，样品的尺寸也可以根据实际情况做出相应调整，但在样品上加工出的螺纹尺寸应与电偶样品连接架地螺纹尺寸相配。加工好的样品表面用240#、600#和1000#金相砂纸逐级打磨，丙酮除油，最后经去离子水冲洗后置于干燥器中备用。
本发明示例性实施例中，样品与电偶样品连接架使用螺纹连接好后，需要在螺纹连接面以及连接处涂覆硅橡胶，该硅橡胶的来源为南京大学出产的304硅橡胶。
如图4所示，电偶样品连接架5与电偶腐蚀失重样品2的装配结构如下：将处理好的待测试材料样品(电偶腐蚀失重样品2)固定在电偶样品连接架5的两端，保证两样品平行正对，并在同一水平线上。在两样品与电偶样品连接架5的接触处及接触面均匀涂覆上硅橡胶绝缘防水涂层9(如：304硅橡胶)，并置于干燥箱中保存24h后，即可进行浸泡腐蚀试验。
如图5所示，不同静水压力和温度条件下b10与ti6al4v电偶连接后，腐蚀15天所获取的表面腐蚀形貌，可以看出温度和静水压力对电偶腐蚀均有影响，对比可以看出，相比于不同温度，不同静水压力下电偶腐蚀形貌表现出的宏观差异更大。
如表2所示，不同静水压力和温度条件下b10与ti6al4v电偶连接，腐蚀15天所获取的腐蚀失重数据，可以看出：温度的升高和净水压力的上升，均加剧b10的电偶腐蚀失重。
表2不同静水压力和温度条件下，b10与ti6al4v偶联后腐蚀15天后的失重
实施例结果表明，采用该方法进行电偶腐蚀失重测试，可以较好地满足温度在2℃～25℃、常压至20mpa条件下电偶腐蚀失重测试的要求，并解决在高静水压密封条件下，对电偶腐蚀失重测试要求高，实验困难的问题。