在线监检测金属焊接接头部位电偶腐蚀敏感性的无损检测装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无损检测技术领域，具体是通过采集焊接接头部位表面的电流信号进行绘图得到电流分布图，进而得到试样表面的电偶腐蚀敏感性信息。
【背景技术】
[0002]电偶腐蚀(也称接触腐蚀)，是指当两种或两种以上不同金属在导电介质中接触后，由于各自电极电位不同而构成腐蚀原电池。自腐蚀电位较正的金属为阴极，发生阴极反应，导致其腐蚀过程受到抑制；而电位较负的金属为阳极，发生阳极反应，导致其腐蚀过程加速，特别是当阳极面积较小时会形成小阳极大阴极的电偶对，腐蚀加剧。目前航标中依据电偶电流大小来判断电偶腐蚀敏感程度。
[0003]焊接是工程制造中的重要工艺环节，许多零部件都是通过焊接连接在一起。由于焊接过程中不可避免对焊接接头的组织产生影响，所以即使两个连接部件和焊材都是同种材料，焊接接头也会因为组织不均匀在腐蚀环境中发生电偶腐蚀。
[0004]研究金属焊接接头部位腐蚀的方法主要有:盐雾试验，浸泡实验法(全浸、间浸等)和电化学实验法(电位测量、电偶电流测量、极化测量、电化学阻抗测量等)。这些往往只能得到失重数据和表面腐蚀形貌，无法得到腐蚀电流数据。并且耗时长。电化学方法虽然能得到电化学信息，但大多局限于分别研究单一区域，很难得到发生电偶腐蚀时的实时电流等腐蚀信息，也不能实现在线无损检测。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种在线监检测金属焊接接头部位电偶腐蚀敏感性的无损检测装置。该装置可以在线检测出金属焊接接头表面各区域的腐蚀电偶电流，从而判断阳极区和阴极区，得到各区域的电偶腐蚀程度和腐蚀变化情况，从而判断出其电偶腐蚀敏感性。
[0006]本发明的目的在于提供一种在线监检测金属焊接接头部位电偶腐蚀敏感性的无损检测方法。此方法能够在线监检测金属焊接接头部位表面的腐蚀电偶电流，从而得到金属焊接接头各部位电偶腐蚀的敏感性。
[0007]本发明的目的通过下述技术方案予以实现。
[0008]在线监检测金属焊接接头部位电偶腐蚀敏感性的无损检测装置，包括待测焊接接头试样(待测焊接接头部位试样)，导通膜，电解质溶液容器，参比电极，多通道电极探头，电化学测量装置和计算机，所述待测焊接接头试样包括焊接接头母材区和焊接接头焊缝区，所述焊接接头焊缝区居于所述待测焊接接头的中间位置，所述焊接接头焊缝区表面与所述焊接接头母材区平行，所述多通道电极探头的面积大于所述焊接接头焊缝区的面积，所述多通道电极探头设置在所述待测焊接接头试样的上表面，所述多通道电极探头由酚醛树脂和金属电极棒组成，所述金属电极棒呈MSN列等距的分布在所述酚醛树脂中，所述Μ大于等于5小于等于20，所述N大于等于5小于等于20，所述电解质溶液容器包括两个相同的第一电解质溶液容器和第二电解质溶液容器，所述第一电解质溶液容器和所述第二电解质溶液容器分别对称设置在所述待测焊接接头试样的两侧，在所述多通道电极探头的底端即探头检测端和所述待测焊接接头试样的上表面之间设置有所述导通膜，所述导通膜的膜面分别与所述多通道电极探头的底端和所述待测焊接接头试样的上表面紧密接触，且所述导通膜的两侧端分别浸润在所述第一电解质溶液容器和所述第二电解质溶液容器的电解质溶液中，所述参比电极的一端通过盐桥放置在所述第二电解质溶液容器的电解质溶液中，所述多通道电极探头的顶端即信号接头端、所述参比电极、所述焊接接头焊缝区的底面分别通过导线与所述电化学测量装置的信号采集端、标定参比电极端和接地端相连，所述电化学测量装置包括零电阻电路，所述电化学测量装置的信号输出端与所述计算机相连。
[0009]在上述技术方案中，对于表面形状复杂的检测表面，则电极棒每根分别涂刷酚醛树脂，密封电极棒非工作面，只露出头部工作面，每一根电极棒工作面面积相同，将电极棒束工作面构成适合于测试工件表面形状的曲面束。
[0010]在上述技术方案中，选用饱和甘汞电极作为参比电极。
[0011 ] 在上述技术方案中，所述第一电解质溶液容器以及所述第二电解质溶液容器内均装有3.5% NaCl溶液。
[0012]在上述技术方案中，所述离子导通膜为能够导通离子，但无法导通电子，例如海绵、木材、滤纸、竹子，优选浸有3.5% NaCl溶液的滤纸作为离子导通膜。
[0013]在上述技术方案中，所述金属电极棒米用Q235型号的碳钢，所述金属电极棒的直径为 1.0-1.5_，优选 1.2_。
[0014]其中，以多通道电极探头由100根Q235型号的碳钢棒等间距固定在酚醛树脂中为例，金属电极棒呈10行10列，等间隔0.2mm排列于酚醛树脂中，电化学测量装置的信号采集端包括100个信号采集接点(图中未标出)。
[0015]多通道电极探头的顶端与电化学测量装置的信号采集端的具体连接方式为:多通道电极探头的100根金属电极棒通过100根导线分别与电化学测量装置的信号采集端的100个信号采集接点连接。
[0016]电化学测量装置由嵌入其中的单片机控制，根据100根金属电极棒的位置，依次顺序采集100个信号采集点的电流信号。
[0017]在上述技术方案中，待测焊接接头试样为Q235钢的焊接接头，整个焊接接头部分的表面面积为15*15mm。
[0018]连接好整个装置后，待测焊接接头试样通过与浸润有3.5% NaCl溶液的导通膜接触，其表面会发生腐蚀。检测时，使待测焊接接头试样的焊接接头焊缝区与电化学测试装置接地端导通，以及参比电极与电化学测量装置的标定参比电极端导通；通过电化学测量装置内嵌的单片机控制，使多通道电极探头的各个金属电极棒分别在不同时刻与待测焊接接头试样导通并采集对应的电流信号，并将采集的电流信号输给与电化学测量装置相连的计算机；计算机对采集的电流信号进行分析处理，输出电流分布图。根据电流分布图可以确定焊接接头试样表面的阴阳极区域并判断焊接接头各部位的电偶腐蚀敏感性强弱。
[0019]在线监检测金属焊接接头部位电偶腐蚀敏感性的无损检测方法，按照下述步骤进行:
[0020]步骤1:将导通膜置于待测焊接接头试样以及由酚醛树脂和金属电极棒组成的多通道电极探头之间，在所述多通道电极探头的底端即探头检测端和所述待测焊接接头试样的上表面之间设置有所述导通膜，所述金属电极棒通过所述导通膜有序的排放在所述待测焊接接头试样上表面，所述金属电极棒呈MSN列等距的分布在所述酚醛树脂中，所述Μ大于等于5小于等于20，所述Ν大于等于5小于等于20，参比电极表面处理备用；
[0021]步骤2:将所述参比电极通过盐桥固定在第一电解质容器的电解质溶液中，所述导通膜的两端同时浸润在所述第一电解质容器和第二电解质容器的电解质溶液中；
[0022]步骤3:采用具有零电阻电路的电化学测量装置采集电流信号，其中所述多通道电极探头与所述电化学测量装置工作端相连，所述待测焊接接头试样下表面与所述电化学测试装置接地端相连，所述参比电极(加盐桥)与所述电化学测试装置内设置的参比电极端相连；
[0023]步骤4:多通道电极探头的各个金属电极棒分别在不同时刻与待测焊接接头试样导通组成电偶对，并采集对应的电流信号，直到所有金属电极棒采样结束；
[0024]步骤5:对采集的电流信号进行分析处理，输出电流分布图，在电流分布图中，每一根电极都对应着一个二维坐标，即电流分布图展现呈MSN列等距分布的金属电极棒阵列所对应的待测焊接接头试样表面的电流分布，通过电流分布图坐标分辨出不同腐蚀电流坐标对应的待测焊接接头试样表面的位置，腐蚀电流值越大，表明该位置的电偶腐蚀敏感性越强；如第一根电极对应着坐标(1，1)，第二根电极对应坐标(1，2)，一直到第十根电极对应坐标(1，10);但从第十一根电极开始横坐标进行改变，对应着坐标(2，1)，同理一直到第二十根电极对应坐标(2，10)，然后横坐标又改变。即每隔十根电极，横坐标改变一次，一直到第100根电极对应(10，10)，确定试样表面的阴阳极区域并判断焊接接头各部位的电偶腐蚀敏感性强弱。
[0025]选用饱和甘汞电极作为参比电极。
[0026]所述第一电解质溶液容器以及所述第二电解质溶液容器内均装有3.5% NaCl溶液。
[0027]选用滤纸作为导通膜。
[0028]所述金属电极棒采用Q235型号的碳钢，所述金属电极棒的直径为1.0-1.5mm，优选 1.2mm ο
[0029]所述多通道电极探头表面与所述待测焊接接头试样的上表面平行，且所述多通道电极探头表面覆盖的工作表面积不大于所述待测焊接接头试样的表面面积。
[0030]本发明通过电化学手段可以在线实时采集焊接接头在腐蚀环境中各部分的腐蚀电流，得到电流分布图，判断电偶腐蚀发生的阳极区和阴极区，从而直观清晰的研究焊接接头各部位的电偶腐蚀敏感性强弱，具有结果简单，操作方便、测量精度高，测量结果直观清晰等优点。
[0031]本发明提出的一种在线监检测金属焊接接头部位电偶腐蚀敏感性的无损检测方法，为焊接接头部位电偶腐蚀敏感性的在线监检测提供了一种新方法。此方法可以在线检测出金属焊接接头表面各区域的腐蚀电流，从而判断阳极区和阴极区，得到各区域的电偶腐蚀程度和腐蚀变化情况，从而判断出其电偶腐蚀敏感性。与传统的无损检测焊接接头部位电偶腐蚀敏感性的方法相比，此方法能够更加直观清晰地观察到金属焊接接头部位表面的电偶腐蚀情况，具有操作简单、测量精度高、准确性高，生产效率高，方便易用、实时性高的优点，特别适合现场金属焊接接头部位电偶腐蚀敏感性的在线监检测。
【附图说明】
[0032]图1是本发明的结构示意图；