在線監檢測金屬焊接接頭部位電偶腐蝕敏感性的無損檢測裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及無損檢測技術領域，具體是通過采集焊接接頭部位表面的電流信號進行繪圖得到電流分布圖，進而得到試樣表面的電偶腐蝕敏感性信息。
【背景技術】
[0002]電偶腐蝕(也稱接觸腐蝕)，是指當兩種或兩種以上不同金屬在導電介質中接觸后，由于各自電極電位不同而構成腐蝕原電池。自腐蝕電位較正的金屬為陰極，發生陰極反應，導致其腐蝕過程受到抑制；而電位較負的金屬為陽極，發生陽極反應，導致其腐蝕過程加速，特別是當陽極面積較小時會形成小陽極大陰極的電偶對，腐蝕加劇。目前航標中依據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節，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焊接接頭的組織產生影響，所以即使兩個連接部件和焊材都是同種材料，焊接接頭也會因為組織不均勻在腐蝕環境中發生電偶腐蝕。
[0004]研究金屬焊接接頭部位腐蝕的方法主要有:鹽霧試驗，浸泡實驗法(全浸、間浸等)和電化學實驗法(電位測量、電偶電流測量、極化測量、電化學阻抗測量等)。這些往往只能得到失重數據和表面腐蝕形貌，無法得到腐蝕電流數據。并且耗時長。電化學方法雖然能得到電化學信息，但大多局限于分別研究單一區域，很難得到發生電偶腐蝕時的實時電流等腐蝕信息，也不能實現在線無損檢測。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種在線監檢測金屬焊接接頭部位電偶腐蝕敏感性的無損檢測裝置。該裝置可以在線檢測出金屬焊接接頭表面各區域的腐蝕電偶電流，從而判斷陽極區和陰極區，得到各區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]本發明的目的在于提供一種在線監檢測金屬焊接接頭部位電偶腐蝕敏感性的無損檢測方法。此方法能夠在線監檢測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]本發明的目的通過下述技術方案予以實現。
[0008]在線監檢測金屬焊接接頭部位電偶腐蝕敏感性的無損檢測裝置，包括待測焊接接頭試樣(待測焊接接頭部位試樣)，導通膜，電解質溶液容器，參比電極，多通道電極探頭，電化學測量裝置和計算機，所述待測焊接接頭試樣包括焊接接頭母材區和焊接接頭焊縫區，所述焊接接頭焊縫區居于所述待測焊接接頭的中間位置，所述焊接接頭焊縫區表面與所述焊接接頭母材區平行，所述多通道電極探頭的面積大于所述焊接接頭焊縫區的面積，所述多通道電極探頭設置在所述待測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，所述電解質溶液容器包括兩個相同的第一電解質溶液容器和第二電解質溶液容器，所述第一電解質溶液容器和所述第二電解質溶液容器分別對稱設置在所述待測焊接接頭試樣的兩側，在所述多通道電極探頭的底端即探頭檢測端和所述待測焊接接頭試樣的上表面之間設置有所述導通膜，所述導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焊接接頭試樣的上表面緊密接觸，且所述導通膜的兩側端分別浸潤在所述第一電解質溶液容器和所述第二電解質溶液容器的電解質溶液中，所述參比電極的一端通過鹽橋放置在所述第二電解質溶液容器的電解質溶液中，所述多通道電極探頭的頂端即信號接頭端、所述參比電極、所述焊接接頭焊縫區的底面分別通過導線與所述電化學測量裝置的信號采集端、標定參比電極端和接地端相連，所述電化學測量裝置包括零電阻電路，所述電化學測量裝置的信號輸出端與所述計算機相連。
[0009]在上述技術方案中，對于表面形狀復雜的檢測表面，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成適合于測試工件表面形狀的曲面束。
[0010]在上述技術方案中，選用飽和甘汞電極作為參比電極。
[0011 ] 在上述技術方案中，所述第一電解質溶液容器以及所述第二電解質溶液容器內均裝有3.5% NaCl溶液。
[0012]在上述技術方案中，所述離子導通膜為能夠導通離子，但無法導通電子，例如海綿、木材、濾紙、竹子，優選浸有3.5% NaCl溶液的濾紙作為離子導通膜。
[0013]在上述技術方案中，所述金屬電極棒米用Q235型號的碳鋼，所述金屬電極棒的直徑為 1.0-1.5_，優選 1.2_。
[0014]其中，以多通道電極探頭由100根Q235型號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，電化學測量裝置的信號采集端包括100個信號采集接點(圖中未標出)。
[0015]多通道電極探頭的頂端與電化學測量裝置的信號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根導線分別與電化學測量裝置的信號采集端的100個信號采集接點連接。
[0016]電化學測量裝置由嵌入其中的單片機控制，根據100根金屬電極棒的位置，依次順序采集100個信號采集點的電流信號。
[0017]在上述技術方案中，待測焊接接頭試樣為Q235鋼的焊接接頭，整個焊接接頭部分的表面面積為15*15mm。
[0018]連接好整個裝置后，待測焊接接頭試樣通過與浸潤有3.5% NaCl溶液的導通膜接觸，其表面會發生腐蝕。檢測時，使待測焊接接頭試樣的焊接接頭焊縫區與電化學測試裝置接地端導通，以及參比電極與電化學測量裝置的標定參比電極端導通；通過電化學測量裝置內嵌的單片機控制，使多通道電極探頭的各個金屬電極棒分別在不同時刻與待測焊接接頭試樣導通并采集對應的電流信號，并將采集的電流信號輸給與電化學測量裝置相連的計算機；計算機對采集的電流信號進行分析處理，輸出電流分布圖。根據電流分布圖可以確定焊接接頭試樣表面的陰陽極區域并判斷焊接接頭各部位的電偶腐蝕敏感性強弱。
[0019]在線監檢測金屬焊接接頭部位電偶腐蝕敏感性的無損檢測方法，按照下述步驟進行:
[0020]步驟1:將導通膜置于待測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端和所述待測焊接接頭試樣的上表面之間設置有所述導通膜，所述金屬電極棒通過所述導通膜有序的排放在所述待測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容器的電解質溶液中，所述導通膜的兩端同時浸潤在所述第一電解質容器和第二電解質容器的電解質溶液中；
[0022]步驟3:采用具有零電阻電路的電化學測量裝置采集電流信號，其中所述多通道電極探頭與所述電化學測量裝置工作端相連，所述待測焊接接頭試樣下表面與所述電化學測試裝置接地端相連，所述參比電極(加鹽橋)與所述電化學測試裝置內設置的參比電極端相連；
[0023]步驟4:多通道電極探頭的各個金屬電極棒分別在不同時刻與待測焊接接頭試樣導通組成電偶對，并采集對應的電流信號，直到所有金屬電極棒采樣結束；
[0024]步驟5:對采集的電流信號進行分析處理，輸出電流分布圖，在電流分布圖中，每一根電極都對應著一個二維坐標，即電流分布圖展現呈MSN列等距分布的金屬電極棒陣列所對應的待測焊接接頭試樣表面的電流分布，通過電流分布圖坐標分辨出不同腐蝕電流坐標對應的待測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；如第一根電極對應著坐標(1，1)，第二根電極對應坐標(1，2)，一直到第十根電極對應坐標(1，10);但從第十一根電極開始橫坐標進行改變，對應著坐標(2，1)，同理一直到第二十根電極對應坐標(2，10)，然后橫坐標又改變。即每隔十根電極，橫坐標改變一次，一直到第100根電極對應(10，10)，確定試樣表面的陰陽極區域并判斷焊接接頭各部位的電偶腐蝕敏感性強弱。
[0025]選用飽和甘汞電極作為參比電極。
[0026]所述第一電解質溶液容器以及所述第二電解質溶液容器內均裝有3.5% NaCl溶液。
[0027]選用濾紙作為導通膜。
[0028]所述金屬電極棒采用Q235型號的碳鋼，所述金屬電極棒的直徑為1.0-1.5mm，優選 1.2mm ο
[0029]所述多通道電極探頭表面與所述待測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焊接接頭試樣的表面面積。
[0030]本發明通過電化學手段可以在線實時采集焊接接頭在腐蝕環境中各部分的腐蝕電流，得到電流分布圖，判斷電偶腐蝕發生的陽極區和陰極區，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弱，具有結果簡單，操作方便、測量精度高，測量結果直觀清晰等優點。
[0031]本發明提出的一種在線監檢測金屬焊接接頭部位電偶腐蝕敏感性的無損檢測方法，為焊接接頭部位電偶腐蝕敏感性的在線監檢測提供了一種新方法。此方法可以在線檢測出金屬焊接接頭表面各區域的腐蝕電流，從而判斷陽極區和陰極區，得到各區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。與傳統的無損檢測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、測量精度高、準確性高，生產效率高，方便易用、實時性高的優點，特別適合現場金屬焊接接頭部位電偶腐蝕敏感性的在線監檢測。
【附圖說明】
[0032]圖1是本發明的結構示意圖；