一种用于测量不锈钢管外表面临界点蚀温度的夹具

摘要

本发明公开了一种用于测量不锈钢管外表面临界点蚀温度的夹具，包括上夹具机构和下夹具机构，上夹具机构包括第一卡套和第一卡套底座，第一卡套底座的底部设有卡环，卡环螺纹连接于第一卡套内，当卡环逐步深入连接于第一卡套内时，卡环逐步向内收缩；第一卡套底座内还设有接触片，第一卡套底座的顶部设有引出导线座，接触片与引出导线座内的引出导线电连接；第一卡套的下部内侧面中设有冲洗沟槽，第一卡套的下部还设有水流通道。本发明的夹具和检测装置可以准确地测得不锈钢管样品的外表面进行临界点蚀温度，并可以避免缝隙腐蚀的影响，解决了本领域长期存在但始终没有解决的技术难题，具有开创性的意义。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于测量不锈钢管外表面临界点蚀温度的夹具，属于电化学测试技术领域。

背景技术

不锈钢是指的是以重量计，铬含量超过12%的铁基合金，由于铬对氧的亲和力较大，在常温下能在空气中被氧化而生成一层致密的氧化铬膜即钝化膜，保护钢材不会被继续氧化诱蚀，因此被称为不锈钢。由于不锈钢具有优异的化学、力学性能，在石油、化工、机械、造船、核电、军工、建筑、生活用品等工业部门中获得广泛应用成为国民经济重要部门的基础材料。

根据组织的差异对不锈钢进行分类，可分为铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、马氏体不诱钢、奥氏体铁素体双相不锈钢、沉淀硬化不诱钢五种类型。其中，双相不诱钢是指在其固溶组织由铁素体与奥氏体双相组成，而且其中一相比例约为45~55%（量少相至少占30%）的不锈钢。由于两相组织的特征使双相不锈钢兼有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的优点，与铁素体不锈钢比，其韧性高、脆性转变温度低、耐晶间腐蚀和焊接性能好。同时保留了铁素体钢导热系数高、膨胀系数小的优点。双相不锈钢发展开始于世纪年代，至今双相不锈钢己经发展了三代。随着世界范围出现资源短缺、镍的市场价格高昂，促使开发了低成本，节镍型双相不诱钢如DSS2001，2101，2304等，由于氮和钼的添加，此类不锈钢成本显着降低而耐蚀性能依然出色。

然而，由于双相不锈钢包含铁素体和奥氏体两种铁的同素异形体相，具有铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢的优点，但同时也容易在加工过程中产生有害二次相，是不锈钢中最复杂、最难加工的钢种。特别在进行焊接作业以后，双相不诱钢的焊缝组织演变对其耐蚀性有决定性影响。因此研究不同工况下双相不锈钢腐蚀行为及找到提高其耐蚀性能的方法对实际生产和科学研究都有显著的意义。

另一方面，腐蚀是指材料受环境介质的化学、电化学作用而破坏的现象。目前腐蚀问题己经遍及我国国民经济和国防建设的各个部门，造成相当大的直接和间接损失。腐蚀分为独立过程腐蚀（均匀腐蚀、局部腐蚀、熔融熔盐腐蚀和微生物腐蚀等）与外界因素作用的腐蚀（机械促进失效和环境导致开裂）两大类。其中，局部腐蚀是在与环境接触的金属集体上局限于某些区域发生的腐蚀破坏，常以点坑、裂纹、沟槽等形状出现。局部腐蚀是在表面随机发生，难以预测，并可能引发恶性失效导致难以预防的突发性危害。工程应用中发现不诱钢表面常见的局部腐蚀形式有点蚀、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、电偶腐蚀和应力腐蚀开裂等几种。

由于不锈钢的腐蚀失效可能会给生产、生活带来严重的危害，因此，人们意识到了理解不诱钢腐蚀的产生、发生机理以及如何预测和抑制其发生的重要性；尤其是点蚀和缝隙腐蚀这两类最重要、最复杂的的局部腐蚀行为。通过深入研究它们的表象规律和发生机制，理解局部腐蚀的本质并找到预防局部腐蚀的措施，以减少国民经济的损失。表象规律又分为内因和外因两类。内因指不诱钢的合金成分（铬、镍、钼、碳、氮等元素）和组织结构（夹杂物、晶界、晶粒尺寸、二次析出相），而外因是环境介质成分（如卤素离子）和温度变化。为了表征这些因素对于局部腐蚀的影响，需要采取快速、方便、精确的电化学方法。

目前，国际上评价不锈钢点蚀性能的方法主要有两种：化学浸泡法和电化学方法。其中，电化学方法可以参见ASTMG150-99，包含动电位极化曲线确定点蚀电位和临界点蚀温度。点蚀电位是在特定的合金/介质体系中得到，即点蚀发生所需的最低电位。测量破裂电位较为简便但有精度低、重复性差等缺陷，往往需要对同一种试样重复进行多次测量。考虑到点蚀电位评价的局限性，出现了临界点蚀温度的概念，目前已经被广泛应用在含钼高合金不锈钢的点蚀评价体系当中。目前存在几种利用电化学方法进行不锈钢产品临界点蚀温度测试的方法和器具，比如在ASTMG150“StandardTestMethodforElectrochemicalCriticalPittingTemperatureTestingofStainlesssteels”中附录X2提到的一种参考设备”FlushedPortCell”（冲刷端口电解池），这种电解池可以在避免缝隙腐蚀发生的情况下测量平面样品的临界点蚀温度。

然而，上述电解池只能测试平面状的样品。而目前有相当多种类的不锈钢管材产品，对于这些不锈钢管材产品，目前并没有办法检测其管材的外表面材料临界点蚀温度。因此，开发一种专门用于测量不锈钢管外表面临界点蚀温度的夹具，以在避免缝隙腐蚀发生的情况下对不锈钢管样品的外表面进行临界点蚀温度测试，显然具有开创性的伟大意义。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种用于测量不锈钢管外表面临界点蚀温度的夹具。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种用于测量不锈钢管外表面临界点蚀温度的夹具，包括上夹具机构和下夹具机构，

所述上夹具机构包括第一卡套和第一卡套底座，所述第一卡套底座的底部设有卡环，卡环螺纹连接于第一卡套内，当卡环逐步深入连接于第一卡套内时，卡环逐步向内收缩；

所述第一卡套底座内还设有接触片，第一卡套底座的顶部设有引出导线座，接触片与引出导线座内的引出导线电连接；

所述第一卡套的下部内侧面中设有冲洗沟槽，第一卡套的下部还设有水流通道，该水流通道的一端与所述冲洗沟槽连通，另一端位于第一卡套的外侧面；所述冲洗沟槽内设有密封圈；

所述第一卡套的底部内侧面中还设有环形连通槽，环形连通槽的顶部与所述冲洗沟槽连通，其底部与所述第一卡套的底部平齐；

所述下夹具机构包括第二卡套和第二卡套底座，所述第二卡套底座的顶部设有卡环，卡环螺纹连接于第二卡套内，当卡环逐步深入连接于第二卡套内时，卡环逐步向内收缩；

所述第二卡套的上部内侧面中设有冲洗沟槽，第二卡套的上部还设有水流通道，该水流通道的一端与所述冲洗沟槽连通，另一端位于第二卡套的外侧面；所述冲洗沟槽内设有密封圈；所述第二卡套的顶部内侧面中还设有环形连通槽，环形连通槽的底部与所述冲洗沟槽连通，其顶部与所述第二卡套的顶部平齐。

上文中，所述上夹具机构主要用来夹持不锈钢管，具体的，先将不锈钢管插入卡环内，然后套上卡套并旋转，使得卡环逐步向内收缩，即可夹紧不锈钢管。所述下夹具机构的原理也是如此。

所述第一卡套底座内还设有接触片，接触片是用来和不锈钢管接触并实现电连接，最终通过引出导线与工作电极连接。

所述冲洗沟槽是用来流动蒸馏水，以冲洗不锈钢管外表面，防止其接触处发生缝隙腐蚀，所述蒸馏水由水流通道处泵入。

本发明的夹具属于临界点蚀温度测试器具的一个组成部分，主要用来夹持不锈钢管，其与现有的机构配合，可以组成临界点蚀温度测试器具。

上述技术方案中，所述上夹具机构和下夹具机构上下对称设置。

上述技术方案中，所述第一卡套的冲洗沟槽和第二卡套的冲洗沟槽均为环形沟槽。

上述技术方案中，所述第一卡套的冲洗沟槽和第二卡套的冲洗沟槽的体积大于等于10立方毫米。

优选的，所述第一卡套内，所述密封圈位于冲洗沟槽的顶部。

优选的，所述第二卡套内，所述密封圈位于冲洗沟槽的底部。

本发明同时请求保护一种用于测量不锈钢管外表面临界点蚀温度的检测装置，包括上述夹具和三电极体系，

所述三电极体系包括工作电极、参比电极和对电极，所述对电极呈环形，且环绕设于由所述夹具夹持的不锈钢管的外围。

环形对电极有如下好处：由于测试样品（工作电极）是圆柱形，且测试溶液本身存在电阻，使用环形对电极可以使（样品表面）工作电极和对电极之间的距离近似相等，因此工作电极和对电极之间电位差分布更为均匀，减小测量误差。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1、本发明开发了一种新的用于测量不锈钢管外表面临界点蚀温度的夹具，专门用来测量不锈钢管材曲面样片，实验证明，本发明的夹具和检测装置可以准确地测得不锈钢管样品的外表面进行临界点蚀温度，并可以避免缝隙腐蚀的影响，解决了本领域长期存在但始终没有解决的技术难题，具有开创性的伟大意义；

2、本发明的结构简单，易于操作，适于推广应用。

附图说明

图1是本发明实施例一中夹具和不锈钢管的组装示意图。

图2是本发明实施例一中上夹具机构的剖视图。

图3是本发明实施例一中下夹具机构的剖视图。

图4是本发明实施例一中上夹具机构和不锈钢管的组装之后的剖视图。

图5是本发明实施例二的结构示意图。

其中：1、上夹具机构；2、下夹具机构；3、第一卡套；4、第一卡套底座；5、卡环；6、接触片；7、引出导线座；8、引出导线；9、冲洗沟槽；10、水流通道；11、密封圈；12、环形连通槽；13、第二卡套；14、第二卡套底座；15、不锈钢管；16、气孔；17、滤纸；18、工作电极；19、参比电极；20、对电极。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步描述。

实施例一

参见附图1~4所示，一种用于测量不锈钢管外表面临界点蚀温度的夹具，包括上夹具机构1和下夹具机构2，

所述上夹具机构包括第一卡套3和第一卡套底座4，所述第一卡套底座的底部设有卡环5，卡环螺纹连接于第一卡套内，当卡环逐步深入连接于第一卡套内时，卡环逐步向内收缩；

所述第一卡套底座内还设有接触片6，第一卡套底座的顶部设有引出导线座7，接触片与引出导线座内的引出导线8电连接；引出导线座内还设有气孔16；

测试装置的温度可能在较大范围内变化（2~120℃），需要有气孔和大气连接以平衡夹具内外的压力变化（特别是卡套之间旋紧的时候）；因此设置了气孔；

所述第一卡套的下部内侧面中设有冲洗沟槽9，第一卡套的下部还设有水流通道10，该水流通道的一端与所述冲洗沟槽连通，另一端位于第一卡套的外侧面；所述冲洗沟槽内设有密封圈11；

所述第一卡套的底部内侧面中还设有环形连通槽12，环形连通槽的顶部与所述冲洗沟槽连通，其底部与所述第一卡套的底部平齐；

所述下夹具机构包括第二卡套13和第二卡套底座14，所述第二卡套底座的顶部设有卡环，卡环螺纹连接于第二卡套内，当卡环逐步深入连接于第二卡套内时，卡环逐步向内收缩；

所述第二卡套的上部内侧面中设有冲洗沟槽，第二卡套的上部还设有水流通道，该水流通道的一端与所述冲洗沟槽连通，另一端位于第二卡套的外侧面；所述冲洗沟槽内设有密封圈；所述第二卡套的顶部内侧面中还设有环形连通槽，环形连通槽的底部与所述冲洗沟槽连通，其顶部与所述第二卡套的顶部平齐。

所述上夹具机构主要用来夹持不锈钢管15，具体的，先将不锈钢管插入卡环内，然后套上卡套并旋转，使得卡环逐步向内收缩，即可夹紧不锈钢管。所述下夹具机构的原理也是如此。

所述第一卡套底座内还设有接触片6，接触片是用来和不锈钢管接触并实现电连接，最终通过引出导线8与工作电极连接。

所述冲洗沟槽是用来流动蒸馏水，以冲洗不锈钢管外表面，防止其接触处发生缝隙腐蚀，所述蒸馏水由水流通道10处泵入，不锈钢管和密封圈之间还设有滤纸17。参见图4所示。

所述上夹具机构和下夹具机构上下对称设置。

所述第一卡套的冲洗沟槽和第二卡套的冲洗沟槽均为环形沟槽。

所述第一卡套的冲洗沟槽和第二卡套的冲洗沟槽的体积均为20立方毫米，其深度约2.2mm，长度约5.5mm。

所述第一卡套内，所述密封圈位于冲洗沟槽的顶部。所述第二卡套内，所述密封圈位于冲洗沟槽的底部。

实施例二

参见图5所示，一种用于测量不锈钢管外表面临界点蚀温度的检测装置，包括实施例一所述的夹具和三电极体系，

所述三电极体系包括工作电极18、参比电极19和对电极20，所述对电极呈环形，且环绕设于由所述夹具夹持的不锈钢管的外围。