[发明专利]同时实现紧凑拉伸加载试样腐蚀溶液环境和阴极保护试验环境的装置、方法及应用

说明书

本发明涉及同时实现紧凑拉伸加载试样腐蚀溶液环境和阴极保护试验环境的装置、方法及应用，属于金属材料测定技术领域。该方法通过组装分装式腐蚀盒、橡胶条及V形弹片，实现了紧凑拉伸试样在连续加载过程中的腐蚀溶液环境，保护试样缺口装卡的COD规在不受腐蚀的情况下精确测定紧凑拉伸试样的缺口张开位移Vsubgt;m/subgt;，同时借助电极、导线和恒流源实现试样的阴极保护环境，使金属材料环境诱导开裂门槛应力强度因子门槛值Ksubgt;IEAC/subgt;的测试工作可以有效的开展。

技术领域

本发明属于金属材料测定技术领域，涉及金属材料环境诱导开裂门槛应力强度因子门槛值K_IEAC检测，具体地，涉及同时实现紧凑拉伸加载试样腐蚀溶液环境和阴极保护试验环境的装置、方法及应用。

背景技术

环境诱导开裂门槛应力强度因子(Threshold Stress Intensity Factor forEnvironment-Assisted Cracking)K_IEAC是金属材料在慢应变速率加载和复杂服役环境(腐蚀溶液、阴极保护和充氢)作用下发生失稳扩展时应力强度因子(K)的门槛值，用于评估服役条件下含裂纹材料抵抗应力腐蚀的能力。EAC(环境致开裂)目前是国际上的一个研究热点，包括DNV-GL、ABS、LR、BV等在内的各大船级社，已经开展相关方面的研究，并将其列入海洋工程材料未来测试评价的重点方向。K_IEAC作为含缺陷材料应力腐蚀测试评价项目，将会是未来关注的重中之重。和现用标准GBT 15970.6-2007《金属和合金的腐蚀应力腐蚀试验第6部分：恒载荷或恒位移下预裂纹试样的制备和应用》推荐的K_ISCC测试相比，K_IEAC测试能更真实的模拟海洋工程材料及装备的服役环境，并且选用了更能模拟海洋工程材料服役工况的紧凑拉伸加载形式，可以实现对加载速率的实时精确控制。因此，K_IEAC测试对海洋工程装备的选材、设计及安全可靠性评价具有重要的指导意义。

开展环境诱导开裂门槛应力强度因子门槛值K_IEAC测试，需要同时满足以下四个条件：①充氢；②慢应变速率加载；③腐蚀溶液环境；④阴极保护环境。对于这四个条件，考虑到氢在金属材料中引起的是一种延迟断裂，故充氢在K_IEAC测试之前进行较为合适，且选用易行的电化学充氢即可实现；K_IEAC测试在慢拉伸应力腐蚀试验机上进行即可实现对紧凑拉伸试样的慢应变速率加载。对于剩余的条件③和④的同时实现，目前没有可行的方法。查阅相关文献和资料显示，目前对于紧凑拉伸加载试样试验环境装置及方法的公开报道只涉及到低温环境条件，该报道虽然是对浸泡在低温液体介质中的紧凑拉伸试样的加载线位移进行测量，但采用的是将紧凑拉伸试样的加载线位移通过辅助装置传递至低温液体介质液面之上，通过引伸计间接测量的方法。而K_IEAC测试需要对紧凑拉伸试样在腐蚀溶液环境中的缺口张开位移进行直接测量，因此，以上报道的方法对K_IEAC测试并无参考借鉴意义。综合以上分析，开展K_IEAC测试的关键是同时实现紧凑拉伸加载试样的腐蚀溶液环境和阴极保护环境。

发明内容

为同时实现K_IEAC测试中紧凑拉伸加载试样的腐蚀溶液环境和阴极保护环境，本发明的目的一在于提供了一种实现紧凑拉伸加载试样腐蚀溶液和阴极保护试验环境的装置、目的二在于提供所述实现紧凑拉伸加载试样腐蚀溶液和阴极保护试验环境的方法、目的三在于提供所述装置在同时实现紧凑拉伸加载试样腐蚀溶液和阴极保护试验环境的应用。该方法通过组装分装式腐蚀盒、橡胶条及V形弹片，实现了紧凑拉伸试样在连续加载过程中的腐蚀溶液环境，保护试样缺口装卡的COD规在不受腐蚀的情况下精确测定紧凑拉伸试样的缺口张开位移V_m，同时借助电极、导线和恒流源实现试样的阴极保护环境，使金属材料环境诱导开裂门槛应力强度因子门槛值K_IEAC的测试工作可以有效的开展。

为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：