过步骤实现:
[0101]步骤1:根据焊缝区域表面形状和材料选取合适的电极探头束和调整探头束曲面。本实施例中测试试样为Q235钢的焊接接头，焊缝区域较小居于中间，表面与母材平行。整个焊接接头部分的表面面积为15*15mm，因此选用的电极探头束如图2所示，探针材料采用Q235碳钢，10*10平行阵列排列，探针直径1.2mm，间距为0.2mm。
[0102]步骤2:根据电解质溶液选取合适的参比电极和盐桥。因为电解质溶液为3.5%NaCl,因此参比电极选用饱和甘汞电极加盐桥。
[0103]步骤3:采用合适装置将探头束和参比电极固定，其中电极探头束通过离子导通膜与测试试样接触，参比电极通过盐桥放置在电解质溶液中，离子导通膜浸润在电解质溶液中。本实施例中采用如图1所示装置测量焊接接头表面的腐蚀电位和电流。离子导通膜两端浸润在电解质溶液中，电极探头束放置于焊接接头上方通过离子导通膜与测试试样接触，参比电极通过盐桥放置在3.5% NaCl电解质溶液中，最后采用固定装置将探头束和参比电极固定。
[0104]步骤4:采用具有零电阻电路的装置采集电流信号，其中电极探头束与电化学测量装置工作端连接，测试试样与电化学测试装置接地端连接，参比电极(加盐桥)与电化学测试设备仪器参比电极端连接。
[0105]步骤5:每一根探头分别按位置与待测材料组成电偶对，根据材料的特点确定采样时刻，采样结束后，换下一根探头，直到所有探头采样结束。
[0106]步骤6:对采集的电位和电流信号进行分析处理，输出电位和电流分布图，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。本实施例中采集后的电流和电位数据采用Matlab自编差值程序进行处理绘图。为了表现本发明方法的测量准确度，该具体实施例只列出焊接接头部位腐蚀lOmin后的电位和电流分布图。
[0107]参见图4本发明具体实施例中计算机分析处理腐蚀电流数据得到的腐蚀lOmin后的电流分布图，可以看到电流较大区域即两侧母材，对应电位较小区域并对应腐蚀形貌图中的腐蚀区域，这些区域作为阳极会发生优先腐蚀；电流值较小区域即中间焊缝区，对应电位较大区域并对应腐蚀形貌图中的未腐蚀区域，这些区域作为阴极未发生腐蚀。结果表明该焊接接头部位在3.5% NaCl电解质溶液中会发生母材和焊缝的电偶腐蚀，母材作为阳极发生腐蚀，而焊缝作为阴极被保护，这与图3腐蚀形貌图结果一致。参见图4腐蚀电流分布图，最大电偶腐蚀电流值在2 μ A/cm2到3 μA/Cm2之间，根据按航标HB5374-1987中依据电偶电流大小判断电偶腐蚀敏感程度，焊缝和母材电偶对的腐蚀等级属C级。参见图4可以看到红色越深的区域腐蚀电流值越大，即电偶腐蚀敏感性越强。
[0108]综上所述，本发明实施例中的方法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。这为在线实时监检测金属焊接接头部位的电偶腐蚀敏感性提供了一种重要的方法，且操作简单、测量精度高，具有重要的实际意义。
[0109]以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。
【主权项】
1.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，其特征在于:包括待测焊接接头试样，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Ν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。2.根据权利要求1所述的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，其特征在于:选用饱和甘汞电极作为参比电极，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，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。3.根据权利要求1所述的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，其特征在于: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。4.根据权利要求1所述的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，其特征在于:所述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:所述金属电极棒分别通过导线与所述电化学测量装置的信号采集端的各个信号采集接点连接。5.利用如权利要求1所述的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的检测方法，其特征在于:按照下述步骤进行: 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； 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； 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； 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； 步骤5:计算机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。6.根据权利要求5所述的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，其特征在于:选用饱和甘汞电极作为参比电极。7.根据权利要求5所述的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，其特征在于: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。8.根据权利要求5所述的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，其特征在于: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。9.根据权利要求5所述的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，其特征在于: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。10.根据权利要求5所述的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，其特征在于: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。
【专利摘要】本发明公开了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，首先根据焊缝区域表面形状和材料选取合适的电极探头束和调整探头束曲面。根据电解质溶液选取合适的参比电极和盐桥，采用合适装置将探头束和参比电极固定。然后采用具有零电阻电路的装置采集电位和电流信号，对所有电极探头束的探头依次采样。最后对采集的电流信号进行分析处理，输出电流分布图，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。此方法能够实现连续在线监检测金属焊接接头各部位电偶腐蚀敏感性强弱，确保了在无损状态下对金属焊接接头部位电偶腐蚀敏感性检测的准确性，进而大大提升了金属焊接接头寿命评估的可靠性和准确性。
【IPC分类】G01N17/02
【公开号】CN105319158
【申请号】CN201510087246
【发明人】高志明, 韩连恒, 康蔚蔚, 夏大海, 修妍, 刘永长, 李会军
【申请人】天津大学
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年2月25日