[发明专利]能加载应力的高温高压声发射电化学模拟实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及无损检测技术领域，具体涉及一种能加载应力的高温高压声发射电化学模拟实验装置。

背景技术

石油、石化、核工业、电力等工业领域的设备管线长期应用于高温、高压、多腐蚀介质环境，设备管线的电化学腐蚀和应力腐蚀开裂(SCC)是引发损伤的主要原因，所导致的减薄、穿孔、裂纹、破裂等可能造成有毒、高温、易燃、易爆、辐射介质的泄漏，进而引起火灾爆炸、环境污染、人员伤亡、财产损失等事故，严重的威胁到企业的安全生产。

电化学技术作为腐蚀研究的主要手段，经过两百多年的发展，已经在腐蚀、裂纹的形成机理、监测检测、控制防护等方面形成比较完备的体系。而声发射(AE)检测是根据腐蚀、裂纹的声发射特征进行缺陷定位和定量的一种无损检测技术，由于其可以实现连续、在线、原位、无损和快速检测，近年来在设备管线腐蚀和裂纹检测方面取得了广泛应用。但是由于目前在实际工况下声发射信号与电化学腐蚀速率的关系及声发射信号与电化学信号的关系研究尚不透彻，加之声发射特征参数众多，在表征信号特征时缺少统一标准，严重的限制了声发射在腐蚀和裂纹监测中的应用。在实际高温、高压、应力下研究声发射信号与电化学腐蚀过程的对应关系是声发射能够监测电化学腐蚀和应力腐蚀开裂过程的应用基础，然而，目前还没有高温、高压、应力下研究声发射信号与电化学腐蚀过程的对应关系的系统研究。

公知的电化学中的电极电位测试、电化学噪声、电化学阻抗、极化曲线等技术在监测与解释均匀腐蚀、点蚀、钝化膜破坏、裂纹萌发、裂纹生长等腐蚀裂纹现象具有比较成熟的理论。但是目前在实际生产工况(高温、高压、应力)环境下的声发射信号与电化学腐蚀速率的关系及声发射信号与电化学信号的关系研究方面较为匮乏，严重限制了声发射在腐蚀和裂纹监测中的应用，究其原因是目前缺少能模拟实际工况下材料所受高温、高压、应力腐蚀环境并同时进行声发射检测和电化学测试的实验装置。

发明内容

本发明提供一种能加载应力的高温高压声发射电化学模拟实验装置，以解决实际生产工况(高温、高压、应力)下，不能得到的声发射信号与电化学腐蚀速之间的关系的问题。

为此，本发明提出一种能加载应力的高温高压声发射电化学模拟实验装置，所述能加载应力的高温高压声发射电化学模拟实验装置包括：

压力釜，所述压力釜具有内腔，所述内腔中设有试件；

拉伸测试系统，安装在所述试件的两端，拉伸所述试件，测试和获取所述试件的拉力和应变信号；

溶液循环充气系统，与所述压力釜的内腔连接，向所述压力釜提供实验所需的溶液；

声发射探头，设置在所述试件两端，测试所述试件的声学信号；

电化学测试系统，与试件和所述压力釜连接，对所述试件施加极化电流进行极化并测试和获得电化学信号；

数据采集器，采集同时测量的拉力和应变信号、电化学信号和声发射信号。

进一步地，所述能加载应力的高温高压声发射电化学模拟实验装置还包括：电脑，与数据采集器连接，并且所述电脑与所述拉伸测试系统连接，所述电脑根据获取的拉力和应变信号，控制所述拉伸测试系统对所述试件的拉伸。

进一步地，所述压力釜包括：釜体、和设置在所述釜体上的釜盖，所述釜盖上设有安装所述试件的安装孔，所述安装孔上设有密封所述釜盖的试件密封圈以及抵压在试件密封圈上的压盖，所述拉伸测试系统包括：夹持所述试件两端的夹头，所述夹头通过内衬与所述试件接触，所述釜体、所述釜盖、所述压盖、所述试件密封圈、以及所述夹头的内衬全部采用玻璃钢。

进一步地，所述声发射探头通过耦合剂与试件的端面接触。

进一步地，所述拉伸测试系统还包括：电机，与所述夹头连接；伺服控制器，连接所述电机和所述电脑，所述电脑根据获取的拉力和应变信号，控制所述伺服控制器，从而控制控制电机的启停和转速，控制对所述试件的拉伸。

进一步地，所述电化学测试系统包括：连接在所述压力釜上的工作电极、辅助电极和银/氯化银参比电极，所述工作电极为所述试件。

进一步地，所述试件的两端分别设有与所述试件螺纹连接的试件头，所述试件头套设在所述试件的两端，所述夹头通过夹持所述试件头夹持所述试件。

进一步地，所述声发射探头套设在塑料螺纹圈中并安装在所述拉伸测试系统上。

进一步地，所述溶液循环充气系统向所述压力釜提供实验所需的溶液的温度为20～150℃，压力为1～16MPa。