一种管流式动态电偶腐蚀试验夹具装置

1.一种管流式动态电偶腐蚀试验夹具装置，所述夹具装置为筒型结构，包括左端盖、右端盖、阴极绝缘套筒、阳极绝缘套筒和中间绝缘筒，中间绝缘筒位于阴极绝缘套筒和阳极绝缘套筒之间，所述左端盖和右端盖采用绝缘材料加工而成，在左端盖和右端盖的外侧各加工一段螺纹管，以方便与外部管道的连接，其特征是：所述阴极绝缘套筒和阳极绝缘套筒采用绝缘材料加工而成，套筒内部安装管状试样，所述阴极绝缘套筒的左端通过密封垫片和紧固螺栓与左端盖密闭连接，其右端通过所述密封垫片与中间绝缘筒密闭连接，所述阳极绝缘套筒的右端通过所述密封垫片和紧固螺栓与右端盖密闭连接，其左端通过所述密封垫片与中间绝缘筒密闭连接，在所述阴极绝缘套筒和阳极绝缘套筒上各镶嵌一支能够与管状试样紧密接触的金属电极，金属电极上的另一端通过一个导线分别与外部的电偶腐蚀测量仪相连接。
2.根据权利要求1所述的管流式动态电偶腐蚀试验夹具装置，其特征是：中间绝缘筒上加工有参比电极安装孔，在参比电极安装孔上设有参比电极，参比电极由两个螺栓和固定板固定在中间绝缘筒上，并通过垫片实现密封。

一种管流式动态电偶腐蚀试验夹具装置\n[0001] 技术领域：\n[0002] 本发明涉及一种试验装置，具体涉及一种新的管流式电偶腐蚀试验夹具装置，尤其是一种动态电偶腐蚀试验夹具装置， 用于任意两种金属材料之间在溶液介质中发生电偶腐蚀的试验研究。\n[0003] 背景技术：\n[0004] 目前金属材料广泛应用于船舶、港口等海洋工程结构领域，在苛刻的海洋腐蚀环境中，为了满足构件的强度、刚度和使用要求，往往需要采用不同种类的金属材料，这将导致电偶腐蚀的发生。电偶腐蚀除可使阳极构件的腐蚀加速破坏外，还可诱导甚至加速应力腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、氢脆等情况的发生，不仅会造成重大经济损失，甚至会产生人员伤亡事故。为了准确判定体系中电偶腐蚀发生的速率，科研人员研制了不同种类的电偶腐蚀实验装置。现有的实验室内的电偶腐蚀试验大多数采用静态海水作为腐蚀介质，该试验装置简单，易于实现；但实海环境中海水具有一定的流速、流态，海水冲刷条件下材料的腐蚀程度要比静态海水中严重的多，由静态海水获取的实验数据难以真正反映材料间真实的电偶腐蚀倾向及程度；而且，在电偶腐蚀的研究过程中，材料之间( 阴阳极) 的面积比是影响电偶腐蚀的重要因素，但是一直没有一种能精确确定面积比来研究电偶腐蚀的试验装置；因此，需要设计一种既能够模拟动态溶液环境中的电偶腐蚀，又能够容易确定阴阳极面积比的试验夹具装置。现有技术中模拟动态溶液环境的试验方法有旋转冲刷、管流冲刷、喷射式冲刷等，例如发明专利201010603782.X “一种模拟管道内壁冲刷腐蚀的旋转式试验装置” 采用饼状或者圆筒状试样，试样的工作面朝向不一，不利于电偶电流的传输，不能很好地模拟流体沿管道内壁的轴向的冲刷腐蚀行为；发明专利200720014413.0 “喷射式液固双相流冲刷腐蚀试验装置”和200810249618.6 “多功能液下喷射式空蚀试验装置” 可以精确控制冲击液流的流速、可以改变冲刷的攻角，模拟不同压力条件，但是不能很好地模拟实际工况条件，冲刷强度比实际情况大，与泵、管道的实际冲刷腐蚀条件有一定的差距。发明专利 \n201310248151.4“管流式内壁冲刷腐蚀试验装置”，用于对实际管材的耐冲刷腐蚀性能做出评价，解决了传统的管流式冲刷腐蚀实验装置建造成本高的问题，能够较好地模拟流体沿管道内壁的轴向冲刷腐蚀行为，但现有的管流式装置试样的安装、拆卸复杂，试样位置不容易固定，系统不稳定，难以控制阴、阳极试样间的面积比，外界因素干扰大。\n发明内容\n[0005] 本发明针对现有技术的不足，提出了一种管流式动态电偶腐蚀试验夹具装置。传统的电偶腐蚀试验存在的试样安装、拆卸复杂，试样位置不易固定，外界因素干扰大，本发明在自制流动式水槽冲刷条件下，提供一种任意两种不同金属材料之间发生电偶腐蚀的管流式试验装置，突破现有只能在静态海水中进行电偶腐蚀试验的局限，实现在海水冲刷的动态环境条件下进行不同材料间的电偶腐蚀测试。该装置能够进行阴阳面积相同和不同面积比的电偶腐蚀试验，也可以进行相同或不同面积比的电偶腐蚀浸泡失重试验（控制流速为0 m/s）。改善以往电偶腐蚀试验时阴阳极面积比不精确、制做工作电极复杂、且试验不稳定的局面。试验所用试样为管状，直接安装，不用封样，装置带有金属阴、阳电极、参比电极可直接与电偶腐蚀测量仪相连接。该发明操作简单，拆卸方便，密封性好，应用前景广泛。\n[0006] 本发明技术方案为：一种管流式动态电偶腐蚀试验夹具装置，所述装置为筒型结构，包括由左端盖、右端盖、阴极绝缘套筒、阳极绝缘套筒、中间绝缘筒五个部分，各部分通过四根紧固螺栓连接固定在一起；阴、阳极绝缘套筒内部安装管状试样，阴极绝缘套筒、阳极绝缘套筒的两端通过密封垫片分别与左、右端盖和中间绝缘筒紧密连接，阴、阳极绝缘套筒上各镶嵌一支能够与管状试样紧密接触的金属电极，在金属电极的顶端引出导线分别与电偶腐蚀测量仪相连接；中间绝缘筒上加工有参比电极安装孔，参比电极可为锌棒，由两螺栓和固定板固定在中间绝缘筒上，并通过垫片实现密封。\n[0007] 本夹具装置的工作过程如下：在阴、阳极绝缘套筒的通孔内放置两个管状试样，通过四根螺栓给排放在两侧的左端盖和右端盖施加压力实现对两个试验试样的夹持和固定，最后安装上金属电极和参比电极，通过导线与电偶腐蚀测量仪相连接；将左右端盖与外管路相连接，在介质流动的动态环境下，进行不同材料间的电偶腐蚀测试试验。\n[0008] 本发明具有以下有益效果：\n[0009] 1）可根据研究过程的需要，调节装置尺寸，能够进行阴阳极面积相同和不同面积比的电偶腐蚀试验；管状试样根据尺寸要求直接加工成形即可，试样非工作面在绝缘套筒内部，密封可靠，不需要额外的封闭和隔离；而且参比电极固定在两试样中间，可有效保证试验数据的准确性；另外试样通过金属电极引出导线与电偶腐蚀测量仪连接，制做工作电极方便可靠；并且由于中间绝缘筒的存在，能很容易的将两试验试样固定于一个准确的间距并保持不变。\n[0010] 2）本发明操作简单，拆卸方便，密封性好，成本低，试验结果稳定，重现性强，可广泛应用于试验研究中。\n附图说明\n[0011] 图1为本发明夹具装置的主视全剖图；\n[0012] 图2为本发明夹具装置的左视图；\n[0013] 图3为本发明夹具装置阴极绝缘套筒的主视全剖图；\n[0014] 图4为本发明夹具装置中间绝缘筒的俯视图；\n[0015] 图5为本发明夹具装置中间绝缘筒剖视图；\n[0016] 图6为本发明夹具装置参比电极固定板的俯视放大图。\n[0017] 图中：1、密封垫片Ⅰ；2、紧固螺栓Ⅰ；3、左端盖；4、金属电极；5、阴极绝缘套筒；6、中间绝缘筒；7、紧固螺栓Ⅱ；8、固定板；9、参比电极；10、密封垫片Ⅱ；11、阳极绝缘套筒；12、右端盖；13、导线；14、导线；15、试样一；16、试样二；17、参比电极安装孔。\n[0018] 具体实施方式：\n[0019] 结合附图详细描述本发明夹具装置的实施过程。如图1-图6所示，电偶腐蚀试验装置的主要支撑为四根紧固螺栓Ⅰ2，螺栓对称分布，固定在装置的四周（图2）；阴极绝缘套筒5上方制有螺纹孔，以实现与金属电极的螺纹连接（图3）；中间绝缘筒6为扁圆筒形（图4），长度根据式样一15跟式样二16间距的要求进行截取；绝缘筒中部加工有参比电极安装孔17，如图5所示，底部阶梯孔高为3mm，孔径为φ5mm，可有效保证参比电极9与电解质的导通性。\n[0020] 夹具安装过程：首先将左端盖3放置在四根紧固螺栓Ⅰ2的一端；左侧安装上螺母进行固定，将密封垫片Ⅰ1放置于左端盖3边缘的凹槽处，试样一15放置于阴极绝缘套筒5的通孔内，使阴极绝缘套筒5边缘与左端盖3有密封垫片Ⅰ1的一端平稳接触，阴极绝缘套筒5的另一端紧贴中间绝缘筒6，接触的两端通过密封垫片Ⅰ1进行密封；同理对阳极绝缘套筒11和右端盖12进行安装，然后拧紧螺栓两端的螺母，即可完成主轴方向的安装。将金属电极4与阴、阳级绝缘套筒进行螺纹连接，保证底端与试样接触达到导通，并从金属电极顶端引出电极导线13；将参比电极9通过密封垫片Ⅱ10密封，固定在中间绝缘筒6的参比电极安装孔17内，先安装紧固螺栓Ⅱ7和电极固定板8进行略微固定，再在参比电极9顶端与固定板接触面处引出电极导线14后拧紧，使导线14与参比电极9顶端紧密接触。参比电极9固定板两侧的螺纹孔，对称分布（图6）。\n[0021] 最后用万用表检测阴、阳电极的导通性，便可连接外管路。外管路可采用流动式水槽冲刷腐蚀试验装置，动力泵放在水槽内，与通水管道相连接，通过变频器调节流速以满足试验测试要求，流速可为0m/s ～ 7m/s，并通过流量计进行监测，待水流平稳后，连接每组电偶对测试试样；管路中可依次连接多套试样夹具装置(平行试样)，各装置试样通过三电极导线连接多通道电偶腐蚀测量仪的不同通道，测试各材料的电位、偶合电位和偶合电流的数值并进行记录，然后待试验测试完成后，拍照，清洗腐蚀产物并称重。