[发明专利]精确模拟焊接接头的模块化阵列电极及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及腐蚀电化学测试技术领域，特别涉及一种能够精确模拟实际焊接接头的模块化阵列电极及其制备方法。

背景技术

压力容器和管道在安装过程中大都需要通过焊接进行连接，以组成一个具有明确使用功能的工程系统。而在压力容器和管道内部的工艺腐蚀环境中，由于焊接导致的材料的组织、成分以及应力状态的不均一性，往往使得由焊缝金属、焊接热影响区及母材共同组成的焊接接头成为流程工业和管线工程最为薄弱的环节。国内外由于焊接接头的局部腐蚀而导致的失效事故屡见不鲜、不胜枚举。针对这一腐蚀问题，国内外已开展了大量卓有成效的研究工作，结果表明焊接接头的腐蚀大多是由其不同组成部分之间的电偶腐蚀引发的严重局部腐蚀。

目前，主要采用室内模拟加速、电化学测试并配合理化分析手段来进行焊接接头的局部腐蚀研究，考察其各个组成部分，例如焊缝金属、焊接热影响区、熔合区或母材的成分、显微组织与焊接接头腐蚀行为的关系，这在一定程度上推动了焊接接头局部腐蚀研究的发展。但是，由于焊接接头是一个典型的非均相多电极系统，腐蚀过程高度局部化并随时间而变化和转移，迄今为止，这种多电极耦合条件下的电偶腐蚀效应对局部腐蚀的加速机制还很少得到深入研究，也缺乏一些直接的电化学证据。传统的极化曲线、电化学阻抗谱等经典电化学测试技术仅能获得焊接接头某一组成部分的统计和面积平均的电极-溶液界面信息，无法做到定域测量或扫描电极表面不同位置的电化学特性，更难以直接、准确地表征这种具有多相、多界面、高度局部化的腐蚀过程的电化学信息差异、分布及其动态变化，而焊缝金属、焊接热影响区、熔合区和母材的多相共存也给焊接接头的电偶腐蚀测试带来很大挑战，因此，对焊接接头的局部腐蚀演化过程仍缺乏深入、有效的研究，对其电化学机制的认识也十分有限，有必要发展新的思路和方法来克服和突破焊接接头局部腐蚀研究中的障碍和壁垒，深刻认识和解答焊缝金属/熔合区/焊接热影响区/母材电偶腐蚀效应及其时空演化过程对焊接接头局部腐蚀的影响这一关键科学问题。

发明内容

本发明针对在现有焊接接头局部腐蚀测量时存在的上述问题，提供了一种模块化阵列电极及其制备方法，所述的模块化阵列电极能够实现对焊接接头的精确模拟和焊接接头局部腐蚀的准确测量及表征，且其制备方法能够实现焊接接头各组成部分的构成及面积比例的调整、以及对局部腐蚀测量的精度控制。

本发明的技术方案是：一种精确模拟焊接接头的模块化阵列电极，所述模块化阵列电极包括母材模块、焊接热影响区模块和焊缝金属模块三种微电极模块，焊接热影响区模块位于母材模块和焊缝金属模块之间。

优选的是，所述模块化阵列电极的组合次序由外至内依次为母材模块、焊接热影响区模块、焊缝金属模块。

优选的是，所述模块化阵列电极的组合次序依次为母材模块、焊接热影响区模块、焊缝金属模块、焊接热影响区模块、母材模块，并以焊缝金属模块为中心对称排列。

进一步的，所述的焊接热影响区模块与焊缝金属模块之间还设置有熔合区模块。

优选的是，所述模块化阵列电极的组合次序由外至内依次为母材模块、焊接热影响区模块、熔合区模块、焊缝金属模块。

优选的是，所述模块化阵列电极的组合次序依次为母材模块、焊接热影响区模块、熔合区模块、焊缝金属模块、熔合区模块、焊接热影响区模块、母材模块，并以焊缝金属模块为中心对称排列。

优选的是，焊接热影响区模块为过热区模块、正火区模块、部分相变区模块中的一种、两种或三种及其组合；其中，焊接热影响区为过热区模块、正火区模块、部分相变区模块中的两种组合时，其组合次序由外至内为正火区模块、过热区模块，或者部分相变区模块、正火区模块，或者部分相变区模块、过热区模块；焊接热影响区为过热区模块、正火区模块、部分相变区模块中的三种组合时，其组合次序由外至内依次为部分相变区模块、正火区模块、过热区模块。

本发明的另一目的在于提供了一种模块化阵列电极的制备方法，其制备步骤为：

（1）在焊接接头实体上，沿焊缝方向并垂直于接头表面对母材与焊缝金属分别进行切割、取样，得到形状和尺寸完全相同、横截面为矩形的薄片状母材微电极与焊缝金属微电极，其厚度均为0.3mm-1.5mm。

（2）根据所述焊接接头的焊接工艺确定的焊接热影响区焊接参数，另取一部分母材微电极，采用焊接热模拟机对其进行热循环处理得到焊接热影响区微电极。