[发明专利]一种可监测焊缝局部应力及非均匀腐蚀的装置及方法

说明书

本发明公开了一种可监测焊缝局部应力及非均匀腐蚀的装置及方法，本装置包括拉伸支架、试验容器、焊缝试件、腐蚀监测系统和应力监测系统，所述焊缝试件的两端分别可拆卸地固定在拉伸支架的内侧，所述试验容器用于贮存腐蚀介质，其上设有溶液进口和溶液出口，所述试验容器设有若干开口，所述焊缝试件的中部通过固定压板紧靠在试验容器的开孔上，所述腐蚀监测系统和应力监测系统均连接在所述焊缝试件远离试验容器一面的中部。本发明通过电阻法能够在线、准确监测焊缝结构的非均匀腐蚀情况，并通过结合应力监测结果，全面分析焊缝结构的服役状态。

技术领域

本发明涉及焊接结构腐蚀状态监测领域，尤其涉及一种可监测焊缝局部应力及非均匀腐蚀的装置及方法。

背景技术

焊接结构普遍存在于海洋工程中。焊缝结构的元素成分和微观结构复杂，且存在较大的焊接残余应力，在严苛的服役环境中面临着严峻的非均匀腐蚀问题。由于焊缝区域的组成和结构复杂性，针对焊缝区域的应力及非均匀腐蚀监测尤为重要。

中国专利文献CN 107505256 A公开了一种可模拟受力状态下的焊缝腐蚀监测装置及其监测方法，所述装置包括：四点弯曲加力装置、零电阻电流计、电化学工作站、焊缝电阻-多电极腐蚀传感器、参比电极、辅助电极、微欧计和信号采集控制系统。四点弯曲加力装置通过调节长条电极试片的挠度改变其应力大小。焊缝电阻-多电极腐蚀传感器通过继电器开关与微欧计连接，用来进行各元件电阻的测量。所有传感器腐蚀元件各自连接一个继电器开关与电化学测试系统相连，在进行电化学测试前断开多电极系统的继电器开关，连接上电化学测试的继电器开关进行三个腐蚀元件的电化学测试。该发明能够全面、准确监测管道焊缝区域的腐蚀情况，实现测量焊缝区总腐蚀深度与腐蚀速率，测量电化学腐蚀速率，监测焊缝不同区域阴阳极电流，模拟焊缝节点的受力工况。

然而，焊缝结构的应力状态与腐蚀行为有着密切的关系，焊缝的局部应力集中往往加速非均匀腐蚀的发生。目前能同时监测焊缝应力分布及非均匀腐蚀状态的装置和方法还较少。所以，在含拉力载荷情况下进行准确的焊缝局部应力及非均匀腐蚀监测方案的设计变得十分必要。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种可监测焊缝局部应力及非均匀腐蚀的装置及方法。本发明采用的技术手段如下：

一种可监测焊缝局部应力及非均匀腐蚀的装置，包括拉伸支架、试验容器、焊缝试件、腐蚀监测系统和应力监测系统，所述焊缝试件的两端分别可拆卸地固定在拉伸支架的内侧，所述试验容器用于贮存腐蚀介质，其上设有溶液进口和溶液出口，所述试验容器设有若干开口，所述焊缝试件的中部通过固定压板紧靠在试验容器的开孔上，所述腐蚀监测系统和应力监测系统均连接在所述焊缝试件远离试验容器一面的中部。

进一步地，所述拉伸支架为矩形框架，其中内侧中一端设有固定连接在其上的第一夹紧块，所述矩形框架的另一端开设通孔，螺纹拉杆可拆卸地连接在该通孔内，所述螺纹拉杆靠近于第一夹紧块的端部设有固定在其上的第二夹紧块，另一端连接有梯形螺母，所述梯形螺母用于对夹持在第一夹紧块与第二夹紧块之间的焊缝试件施加预紧力。

进一步地，所述第一夹紧块和第二夹紧块的主体部分规格相同，其上开设匹配焊缝试件厚度的定位槽，所述焊缝试件的两端均设有焊缝试件定位孔，所述第一夹紧块和第二夹紧块均开设夹紧块定位孔，焊缝试件通过定位销和夹紧块定位孔安装在第一夹紧块和第二夹紧块上。

进一步地，所述试验容器由4组紧固螺栓将前端盖、筒身以及后端盖连接紧固，筒身顶部布置所述溶液进口及溶液出口，筒身顶部布置有温度探头及pH探头；所述焊缝试件通过固定压板紧靠在带开孔的后端盖上。

进一步地，所述焊缝试件取材于完整焊缝结构，并通过线切割将试件拉伸段的母材区、热影响区以及焊趾区进行空间上的分离。