過步驟實(shí)現(xiàn):
[0101]步驟1:根據(jù)焊縫區(qū)域表面形狀和材料選取合適的電極探頭束和調(diào)整探頭束曲面。本實(shí)施例中測(cè)試試樣為Q235鋼的焊接接頭，焊縫區(qū)域較小居于中間，表面與母材平行。整個(gè)焊接接頭部分的表面面積為15*15mm，因此選用的電極探頭束如圖2所示，探針材料采用Q235碳鋼，10*10平行陣列排列，探針直徑1.2mm，間距為0.2mm。
[0102]步驟2:根據(jù)電解質(zhì)溶液選取合適的參比電極和鹽橋。因?yàn)殡娊赓|(zhì)溶液為3.5%NaCl,因此參比電極選用飽和甘汞電極加鹽橋。
[0103]步驟3:采用合適裝置將探頭束和參比電極固定，其中電極探頭束通過離子導(dǎo)通膜與測(cè)試試樣接觸，參比電極通過鹽橋放置在電解質(zhì)溶液中，離子導(dǎo)通膜浸潤(rùn)在電解質(zhì)溶液中。本實(shí)施例中采用如圖1所示裝置測(cè)量焊接接頭表面的腐蝕電位和電流。離子導(dǎo)通膜兩端浸潤(rùn)在電解質(zhì)溶液中，電極探頭束放置于焊接接頭上方通過離子導(dǎo)通膜與測(cè)試試樣接觸，參比電極通過鹽橋放置在3.5% NaCl電解質(zhì)溶液中，最后采用固定裝置將探頭束和參比電極固定。
[0104]步驟4:采用具有零電阻電路的裝置采集電流信號(hào)，其中電極探頭束與電化學(xué)測(cè)量裝置工作端連接，測(cè)試試樣與電化學(xué)測(cè)試裝置接地端連接，參比電極(加鹽橋)與電化學(xué)測(cè)試設(shè)備儀器參比電極端連接。
[0105]步驟5:每一根探頭分別按位置與待測(cè)材料組成電偶對(duì)，根據(jù)材料的特點(diǎn)確定采樣時(shí)刻，采樣結(jié)束后，換下一根探頭，直到所有探頭采樣結(jié)束。
[0106]步驟6:對(duì)采集的電位和電流信號(hào)進(jìn)行分析處理，輸出電位和電流分布圖，確定試樣表面的陰陽(yáng)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。本實(shí)施例中采集后的電流和電位數(shù)據(jù)采用Matlab自編差值程序進(jìn)行處理繪圖。為了表現(xiàn)本發(fā)明方法的測(cè)量準(zhǔn)確度，該具體實(shí)施例只列出焊接接頭部位腐蝕lOmin后的電位和電流分布圖。
[0107]參見圖4本發(fā)明具體實(shí)施例中計(jì)算機(jī)分析處理腐蝕電流數(shù)據(jù)得到的腐蝕lOmin后的電流分布圖，可以看到電流較大區(qū)域即兩側(cè)母材，對(duì)應(yīng)電位較小區(qū)域并對(duì)應(yīng)腐蝕形貌圖中的腐蝕區(qū)域，這些區(qū)域作為陽(yáng)極會(huì)發(fā)生優(yōu)先腐蝕；電流值較小區(qū)域即中間焊縫區(qū)，對(duì)應(yīng)電位較大區(qū)域并對(duì)應(yīng)腐蝕形貌圖中的未腐蝕區(qū)域，這些區(qū)域作為陰極未發(fā)生腐蝕。結(jié)果表明該焊接接頭部位在3.5% NaCl電解質(zhì)溶液中會(huì)發(fā)生母材和焊縫的電偶腐蝕，母材作為陽(yáng)極發(fā)生腐蝕，而焊縫作為陰極被保護(hù)，這與圖3腐蝕形貌圖結(jié)果一致。參見圖4腐蝕電流分布圖，最大電偶腐蝕電流值在2 μ A/cm2到3 μA/Cm2之間，根據(jù)按航標(biāo)HB5374-1987中依據(jù)電偶電流大小判斷電偶腐蝕敏感程度，焊縫和母材電偶對(duì)的腐蝕等級(jí)屬C級(jí)。參見圖4可以看到紅色越深的區(qū)域腐蝕電流值越大，即電偶腐蝕敏感性越強(qiáng)。
[0108]綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例中的方法可以在線實(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(yáng)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。這為在線實(shí)時(shí)監(jiān)檢測(cè)金屬焊接接頭部位的電偶腐蝕敏感性提供了一種重要的方法，且操作簡(jiǎn)單、測(cè)量精度高，具有重要的實(shí)際意義。
[0109]以上對(duì)本發(fā)明做了示例性的描述，應(yīng)該說明的是，在不脫離本發(fā)明的核心的情況下，任何簡(jiǎn)單的變形、修改或者其他本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠不花費(fèi)創(chuàng)造性勞動(dòng)的等同替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.在線監(jiān)檢測(cè)金屬焊接接頭部位電偶腐蝕敏感性的無(wú)損檢測(cè)裝置，其特征在于:包括待測(cè)焊接接頭試樣，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Ν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(rùn)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。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線監(jiān)檢測(cè)金屬焊接接頭部位電偶腐蝕敏感性的無(wú)損檢測(cè)裝置，其特征在于:選用飽和甘汞電極作為參比電極，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，所述離子導(dǎo)通膜為能夠?qū)x子，但無(wú)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。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線監(jiān)檢測(cè)金屬焊接接頭部位電偶腐蝕敏感性的無(wú)損檢測(cè)裝置，其特征在于: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。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線監(jiān)檢測(cè)金屬焊接接頭部位電偶腐蝕敏感性的無(wú)損檢測(cè)裝置，其特征在于:所述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:所述金屬電極棒分別通過導(dǎo)線與所述電化學(xué)測(cè)量裝置的信號(hào)采集端的各個(gè)信號(hào)采集接點(diǎn)連接。5.利用如權(quán)利要求1所述的在線監(jiān)檢測(cè)金屬焊接接頭部位電偶腐蝕敏感性的無(wú)損檢測(cè)裝置的檢測(cè)方法，其特征在于:按照下述步驟進(jìn)行: 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； 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(rùn)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； 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； 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)； 步驟5: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，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)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的在線監(jiān)檢測(cè)金屬焊接接頭部位電偶腐蝕敏感性的無(wú)損檢測(cè)方法，其特征在于:選用飽和甘汞電極作為參比電極。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的在線監(jiān)檢測(cè)金屬焊接接頭部位電偶腐蝕敏感性的無(wú)損檢測(cè)方法，其特征在于: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。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的在線監(jiān)檢測(cè)金屬焊接接頭部位電偶腐蝕敏感性的無(wú)損檢測(cè)方法，其特征在于:所述離子導(dǎo)通膜為能夠?qū)x子，但無(wú)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。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的在線監(jiān)檢測(cè)金屬焊接接頭部位電偶腐蝕敏感性的無(wú)損檢測(cè)方法，其特征在于: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。10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的在線監(jiān)檢測(cè)金屬焊接接頭部位電偶腐蝕敏感性的無(wú)損檢測(cè)方法，其特征在于: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。
【專利摘要】本發(fā)明公開了在線監(jiān)檢測(cè)金屬焊接接頭部位電偶腐蝕敏感性的無(wú)損檢測(cè)裝置及方法，首先根據(jù)焊縫區(qū)域表面形狀和材料選取合適的電極探頭束和調(diào)整探頭束曲面。根據(jù)電解質(zhì)溶液選取合適的參比電極和鹽橋，采用合適裝置將探頭束和參比電極固定。然后采用具有零電阻電路的裝置采集電位和電流信號(hào)，對(duì)所有電極探頭束的探頭依次采樣。最后對(duì)采集的電流信號(hào)進(jìn)行分析處理，輸出電流分布圖，確定試樣表面的陰陽(yáng)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。此方法能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)在線監(jiān)檢測(cè)金屬焊接接頭各部位電偶腐蝕敏感性強(qiáng)弱，確保了在無(wú)損狀態(tài)下對(duì)金屬焊接接頭部位電偶腐蝕敏感性檢測(cè)的準(zhǔn)確性，進(jìn)而大大提升了金屬焊接接頭壽命評(píng)估的可靠性和準(zhǔn)確性。
【IPC分類】G01N17/02
【公開號(hào)】CN105319158
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510087246
【發(fā)明人】高志明, 韓連恒, 康蔚蔚, 夏大海, 修妍, 劉永長(zhǎng), 李會(huì)軍
【申請(qǐng)人】天津大學(xué)
【公開日】2016年2月10日
【申請(qǐng)日】2015年2月25日