在線監(jiān)檢測(cè)金屬焊接接頭部位電偶腐蝕敏感性的無損檢測(cè)裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無損檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體是通過采集焊接接頭部位表面的電流信號(hào)進(jìn)行繪圖得到電流分布圖，進(jìn)而得到試樣表面的電偶腐蝕敏感性信息。
【背景技術(shù)】
[0002]電偶腐蝕(也稱接觸腐蝕)，是指當(dāng)兩種或兩種以上不同金屬在導(dǎo)電介質(zhì)中接觸后，由于各自電極電位不同而構(gòu)成腐蝕原電池。自腐蝕電位較正的金屬為陰極，發(fā)生陰極反應(yīng)，導(dǎo)致其腐蝕過程受到抑制；而電位較負(fù)的金屬為陽極，發(fā)生陽極反應(yīng)，導(dǎo)致其腐蝕過程加速，特別是當(dāng)陽極面積較小時(shí)會(huì)形成小陽極大陰極的電偶對(duì)，腐蝕加劇。目前航標(biāo)中依據(jù)電偶電流大小來判斷電偶腐蝕敏感程度。
[0003]焊接是工程制造中的重要工藝環(huán)節(jié)，許多零部件都是通過焊接連接在一起。由于焊接過程中不可避免對(duì)焊接接頭的組織產(chǎn)生影響，所以即使兩個(gè)連接部件和焊材都是同種材料，焊接接頭也會(huì)因?yàn)榻M織不均勻在腐蝕環(huán)境中發(fā)生電偶腐蝕。
[0004]研究金屬焊接接頭部位腐蝕的方法主要有:鹽霧試驗(yàn)，浸泡實(shí)驗(yàn)法(全浸、間浸等)和電化學(xué)實(shí)驗(yàn)法(電位測(cè)量、電偶電流測(cè)量、極化測(cè)量、電化學(xué)阻抗測(cè)量等)。這些往往只能得到失重?cái)?shù)據(jù)和表面腐蝕形貌，無法得到腐蝕電流數(shù)據(jù)。并且耗時(shí)長。電化學(xué)方法雖然能得到電化學(xué)信息，但大多局限于分別研究單一區(qū)域，很難得到發(fā)生電偶腐蝕時(shí)的實(shí)時(shí)電流等腐蝕信息，也不能實(shí)現(xiàn)在線無損檢測(cè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種在線監(jiān)檢測(cè)金屬焊接接頭部位電偶腐蝕敏感性的無損檢測(cè)裝置。該裝置可以在線檢測(cè)出金屬焊接接頭表面各區(qū)域的腐蝕電偶電流，從而判斷陽極區(qū)和陰極區(qū)，得到各區(qū)域的電偶腐蝕程度和腐蝕變化情況，從而判斷出其電偶腐蝕敏感性。
[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種在線監(jiān)檢測(cè)金屬焊接接頭部位電偶腐蝕敏感性的無損檢測(cè)方法。此方法能夠在線監(jiān)檢測(cè)金屬焊接接頭部位表面的腐蝕電偶電流，從而得到金屬焊接接頭各部位電偶腐蝕的敏感性。
[0007]本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。
[0008]在線監(jiān)檢測(cè)金屬焊接接頭部位電偶腐蝕敏感性的無損檢測(cè)裝置，包括待測(cè)焊接接頭試樣(待測(cè)焊接接頭部位試樣)，導(dǎo)通膜，電解質(zhì)溶液容器，參比電極，多通道電極探頭，電化學(xué)測(cè)量裝置和計(jì)算機(jī)，所述待測(cè)焊接接頭試樣包括焊接接頭母材區(qū)和焊接接頭焊縫區(qū)，所述焊接接頭焊縫區(qū)居于所述待測(cè)焊接接頭的中間位置，所述焊接接頭焊縫區(qū)表面與所述焊接接頭母材區(qū)平行，所述多通道電極探頭的面積大于所述焊接接頭焊縫區(qū)的面積，所述多通道電極探頭設(shè)置在所述待測(cè)焊接接頭試樣的上表面，所述多通道電極探頭由酚醛樹脂和金屬電極棒組成，所述金屬電極棒呈MSN列等距的分布在所述酚醛樹脂中，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，所述電解質(zhì)溶液容器包括兩個(gè)相同的第一電解質(zhì)溶液容器和第二電解質(zhì)溶液容器，所述第一電解質(zhì)溶液容器和所述第二電解質(zhì)溶液容器分別對(duì)稱設(shè)置在所述待測(cè)焊接接頭試樣的兩側(cè)，在所述多通道電極探頭的底端即探頭檢測(cè)端和所述待測(cè)焊接接頭試樣的上表面之間設(shè)置有所述導(dǎo)通膜，所述導(dǎo)通膜的膜面分別與所述多通道電極探頭的底端和所述待測(cè)焊接接頭試樣的上表面緊密接觸，且所述導(dǎo)通膜的兩側(cè)端分別浸潤在所述第一電解質(zhì)溶液容器和所述第二電解質(zhì)溶液容器的電解質(zhì)溶液中，所述參比電極的一端通過鹽橋放置在所述第二電解質(zhì)溶液容器的電解質(zhì)溶液中，所述多通道電極探頭的頂端即信號(hào)接頭端、所述參比電極、所述焊接接頭焊縫區(qū)的底面分別通過導(dǎo)線與所述電化學(xué)測(cè)量裝置的信號(hào)采集端、標(biāo)定參比電極端和接地端相連，所述電化學(xué)測(cè)量裝置包括零電阻電路，所述電化學(xué)測(cè)量裝置的信號(hào)輸出端與所述計(jì)算機(jī)相連。
[0009]在上述技術(shù)方案中，對(duì)于表面形狀復(fù)雜的檢測(cè)表面，則電極棒每根分別涂刷酚醛樹脂，密封電極棒非工作面，只露出頭部工作面，每一根電極棒工作面面積相同，將電極棒束工作面構(gòu)成適合于測(cè)試工件表面形狀的曲面束。
[0010]在上述技術(shù)方案中，選用飽和甘汞電極作為參比電極。
[0011 ] 在上述技術(shù)方案中，所述第一電解質(zhì)溶液容器以及所述第二電解質(zhì)溶液容器內(nèi)均裝有3.5% NaCl溶液。
[0012]在上述技術(shù)方案中，所述離子導(dǎo)通膜為能夠?qū)x子，但無法導(dǎo)通電子，例如海綿、木材、濾紙、竹子，優(yōu)選浸有3.5% NaCl溶液的濾紙作為離子導(dǎo)通膜。
[0013]在上述技術(shù)方案中，所述金屬電極棒米用Q235型號(hào)的碳鋼，所述金屬電極棒的直徑為 1.0-1.5_，優(yōu)選 1.2_。
[0014]其中，以多通道電極探頭由100根Q235型號(hào)的碳鋼棒等間距固定在酚醛樹脂中為例，金屬電極棒呈10行10列，等間隔0.2mm排列于酚醛樹脂中，電化學(xué)測(cè)量裝置的信號(hào)采集端包括100個(gè)信號(hào)采集接點(diǎn)(圖中未標(biāo)出)。
[0015]多通道電極探頭的頂端與電化學(xué)測(cè)量裝置的信號(hào)采集端的具體連接方式為:多通道電極探頭的100根金屬電極棒通過100根導(dǎo)線分別與電化學(xué)測(cè)量裝置的信號(hào)采集端的100個(gè)信號(hào)采集接點(diǎn)連接。
[0016]電化學(xué)測(cè)量裝置由嵌入其中的單片機(jī)控制，根據(jù)100根金屬電極棒的位置，依次順序采集100個(gè)信號(hào)采集點(diǎn)的電流信號(hào)。
[0017]在上述技術(shù)方案中，待測(cè)焊接接頭試樣為Q235鋼的焊接接頭，整個(gè)焊接接頭部分的表面面積為15*15mm。
[0018]連接好整個(gè)裝置后，待測(cè)焊接接頭試樣通過與浸潤有3.5% NaCl溶液的導(dǎo)通膜接觸，其表面會(huì)發(fā)生腐蝕。檢測(cè)時(shí)，使待測(cè)焊接接頭試樣的焊接接頭焊縫區(qū)與電化學(xué)測(cè)試裝置接地端導(dǎo)通，以及參比電極與電化學(xué)測(cè)量裝置的標(biāo)定參比電極端導(dǎo)通；通過電化學(xué)測(cè)量裝置內(nèi)嵌的單片機(jī)控制，使多通道電極探頭的各個(gè)金屬電極棒分別在不同時(shí)刻與待測(cè)焊接接頭試樣導(dǎo)通并采集對(duì)應(yīng)的電流信號(hào)，并將采集的電流信號(hào)輸給與電化學(xué)測(cè)量裝置相連的計(jì)算機(jī)；計(jì)算機(jī)對(duì)采集的電流信號(hào)進(jìn)行分析處理，輸出電流分布圖。根據(jù)電流分布圖可以確定焊接接頭試樣表面的陰陽極區(qū)域并判斷焊接接頭各部位的電偶腐蝕敏感性強(qiáng)弱。
[0019]在線監(jiān)檢測(cè)金屬焊接接頭部位電偶腐蝕敏感性的無損檢測(cè)方法，按照下述步驟進(jìn)行:
[0020]步驟1:將導(dǎo)通膜置于待測(cè)焊接接頭試樣以及由酚醛樹脂和金屬電極棒組成的多通道電極探頭之間，在所述多通道電極探頭的底端即探頭檢測(cè)端和所述待測(cè)焊接接頭試樣的上表面之間設(shè)置有所述導(dǎo)通膜，所述金屬電極棒通過所述導(dǎo)通膜有序的排放在所述待測(cè)焊接接頭試樣上表面，所述金屬電極棒呈MSN列等距的分布在所述酚醛樹脂中，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20，參比電極表面處理備用；
[0021]步驟2:將所述參比電極通過鹽橋固定在第一電解質(zhì)容器的電解質(zhì)溶液中，所述導(dǎo)通膜的兩端同時(shí)浸潤在所述第一電解質(zhì)容器和第二電解質(zhì)容器的電解質(zhì)溶液中；
[0022]步驟3:采用具有零電阻電路的電化學(xué)測(cè)量裝置采集電流信號(hào)，其中所述多通道電極探頭與所述電化學(xué)測(cè)量裝置工作端相連，所述待測(cè)焊接接頭試樣下表面與所述電化學(xué)測(cè)試裝置接地端相連，所述參比電極(加鹽橋)與所述電化學(xué)測(cè)試裝置內(nèi)設(shè)置的參比電極端相連；
[0023]步驟4:多通道電極探頭的各個(gè)金屬電極棒分別在不同時(shí)刻與待測(cè)焊接接頭試樣導(dǎo)通組成電偶對(duì)，并采集對(duì)應(yīng)的電流信號(hào)，直到所有金屬電極棒采樣結(jié)束；
[0024]步驟5:對(duì)采集的電流信號(hào)進(jìn)行分析處理，輸出電流分布圖，在電流分布圖中，每一根電極都對(duì)應(yīng)著一個(gè)二維坐標(biāo)，即電流分布圖展現(xiàn)呈MSN列等距分布的金屬電極棒陣列所對(duì)應(yīng)的待測(cè)焊接接頭試樣表面的電流分布，通過電流分布圖坐標(biāo)分辨出不同腐蝕電流坐標(biāo)對(duì)應(yīng)的待測(cè)焊接接頭試樣表面的位置，腐蝕電流值越大，表明該位置的電偶腐蝕敏感性越強(qiáng)；如第一根電極對(duì)應(yīng)著坐標(biāo)(1，1)，第二根電極對(duì)應(yīng)坐標(biāo)(1，2)，一直到第十根電極對(duì)應(yīng)坐標(biāo)(1，10);但從第十一根電極開始橫坐標(biāo)進(jìn)行改變，對(duì)應(yīng)著坐標(biāo)(2，1)，同理一直到第二十根電極對(duì)應(yīng)坐標(biāo)(2，10)，然后橫坐標(biāo)又改變。即每隔十根電極，橫坐標(biāo)改變一次，一直到第100根電極對(duì)應(yīng)(10，10)，確定試樣表面的陰陽極區(qū)域并判斷焊接接頭各部位的電偶腐蝕敏感性強(qiáng)弱。
[0025]選用飽和甘汞電極作為參比電極。
[0026]所述第一電解質(zhì)溶液容器以及所述第二電解質(zhì)溶液容器內(nèi)均裝有3.5% NaCl溶液。
[0027]選用濾紙作為導(dǎo)通膜。
[0028]所述金屬電極棒采用Q235型號(hào)的碳鋼，所述金屬電極棒的直徑為1.0-1.5mm，優(yōu)選 1.2mm ο
[0029]所述多通道電極探頭表面與所述待測(cè)焊接接頭試樣的上表面平行，且所述多通道電極探頭表面覆蓋的工作表面積不大于所述待測(cè)焊接接頭試樣的表面面積。
[0030]本發(fā)明通過電化學(xué)手段可以在線實(shí)時(shí)采集焊接接頭在腐蝕環(huán)境中各部分的腐蝕電流，得到電流分布圖，判斷電偶腐蝕發(fā)生的陽極區(qū)和陰極區(qū)，從而直觀清晰的研究焊接接頭各部位的電偶腐蝕敏感性強(qiáng)弱，具有結(jié)果簡單，操作方便、測(cè)量精度高，測(cè)量結(jié)果直觀清晰等優(yōu)點(diǎn)。
[0031]本發(fā)明提出的一種在線監(jiān)檢測(cè)金屬焊接接頭部位電偶腐蝕敏感性的無損檢測(cè)方法，為焊接接頭部位電偶腐蝕敏感性的在線監(jiān)檢測(cè)提供了一種新方法。此方法可以在線檢測(cè)出金屬焊接接頭表面各區(qū)域的腐蝕電流，從而判斷陽極區(qū)和陰極區(qū)，得到各區(qū)域的電偶腐蝕程度和腐蝕變化情況，從而判斷出其電偶腐蝕敏感性。與傳統(tǒng)的無損檢測(cè)焊接接頭部位電偶腐蝕敏感性的方法相比，此方法能夠更加直觀清晰地觀察到金屬焊接接頭部位表面的電偶腐蝕情況，具有操作簡單、測(cè)量精度高、準(zhǔn)確性高，生產(chǎn)效率高，方便易用、實(shí)時(shí)性高的優(yōu)點(diǎn)，特別適合現(xiàn)場(chǎng)金屬焊接接頭部位電偶腐蝕敏感性的在線監(jiān)檢測(cè)。
【附圖說明】
[0032]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；