(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210605437.2 (22)申请日 2022.05.31 (71)申请人 中国船舶重 工集团公司第七二五研 究所 地址 266071 山东省青岛市 市南区金湖路 12号甲 (72)发明人 黄哲华　张慧霞　郭云峰　白双锋　 王鑫　李相波　侯健　 (74)专利代理 机构 青岛高晓专利事务所(普通 合伙) 37104 专利代理师 白莹　于正河 (51)Int.Cl. G01N 3/02(2006.01) G01N 3/18(2006.01) (54)发明名称 一种温控应力腐蚀电解槽及其使用方法 (57)摘要 本发明属于金属力学性能和应力腐蚀技术 领域， 具体涉及一种温控应力腐蚀电解槽及其使 用方法， 能够对施加阴极保护的金属材料慢应变 速率拉伸试验过程中的三电极体系进行电磁保 护、 对电解槽内的腐蚀介质进行精确控温， 对金 属拉伸试样的断口进行及时保护， 使断后延伸 率、 断面收缩率以及宏观、 微观断口形貌等力学 性能指标和应力腐蚀敏 感性等更加精确， 解决了 施加阴极保护状态下金属材料应力腐蚀中存在 的控温精度低、 试验周边和电解槽内部电磁信号 对三电极体系的干扰以及金属拉伸试样断裂后 断口持续被腐蚀介质侵蚀而造成的断口清洗时 间过长和微观形貌遭受破坏等问题， 具有良好的 经济价值， 在金属材料和海洋装 备技术领域具有 广阔的应用前 景。 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 CN 115032054 A 2022.09.09 CN 115032054 A 1.一种温控应力腐蚀电解槽， 主体结构包括槽体1、 槽体1顶部设置的顶盖以及槽体侧 部设置的进 水口和出水口； 其特征在于， 槽体内设置有内槽体， 内槽体将槽体的内部空间完 全隔离成相互独立外腔室和内腔室， 内腔室内设置有环状结构的台阶， 内槽体与台阶之间 的内腔室中设置有热电偶传感器， 台阶之间的内腔室中设置有三电极体系， 台阶的内部设 置有环状结构的电磁信号屏蔽件。 2.根据权利要求1所述的一种温控应力腐蚀电解槽， 其特征在于， 进水口和出水口均与 外腔室连通， 且进水口 的垂直高度低于出 水口的垂直高度。 3.根据权利要求2所述的一种温控应力腐蚀电解槽， 其特征在于， 热电偶传感器位于 内 腔室内台阶的外 部， 热电偶传感器的电场被电磁信号屏蔽件屏蔽。 4.根据权利要求3所述的一种温控应力腐蚀电解槽， 其特征在于， 三电极体系由工作电 极、 参比电极和对电极组成， 其中， 工作电极的顶端伸出顶盖， 底端伸出槽体的底部， 参比 电 极和对电极的顶端均伸出顶盖 。 5.根据权利要求4所述的一种温控应力腐蚀电解槽， 其特征在于， 电磁信号屏蔽件为铁 片或铅片， 设置 于台阶底部开设的环状结构的沟槽内， 为 三电极体系提供电磁屏蔽功能。 6.根据权利要求1 ‑5中任一项所述的一种温控应力腐蚀电解槽， 其特征在于， 使用时， 将金属拉伸试样作为工作电极； 将进水 口和出水 口分别与循环水浴水槽连接， 在进水 口与 循环水浴水槽之间设置循环水浴水泵， 在循环水浴水槽上覆盖保鲜膜以减少循环水的蒸 发； 将热电偶传感器与循环水浴水槽内设置的电加热偶连接， 在热电偶传感器与电加热偶 之间设置负反馈温控器； 将 工作电极的两端分别与拉伸机连接， 并将工作电极、 参比 电极和 对电极分别与电化学工作站连接； 通过腐蚀介质水管将 内腔室与腐蚀介质水槽连接， 在腐 蚀介质水管上设置腐蚀介质水泵， 通过力学信号继电器将拉伸机与腐蚀介质水泵连接； 启 动循环水浴水泵， 循环水 由循环水浴水槽经进水 口进入外腔室， 经出水 口回流到循环水浴 水槽， 实现循环水的持续流动； 启动腐蚀介质水泵， 腐蚀介质由腐蚀介质水槽经腐蚀介质水 管进入内腔室， 热电偶传感器对腐蚀介质的温度进行监测， 当腐蚀介质的温度高于试验要 求的温度时， 负反馈温控器发出指令使电加热偶停止工作， 当腐蚀介质的温度低于试验要 求的温度时， 负反馈温控器发出指 令使电加热偶持续工作， 以提高循环水的温度， 对腐蚀介 质的温度进 行高精度控制； 启动拉伸机， 工作电极断裂后， 拉伸机内置的力学传感器接收到 的力学信号为零， 并将力学信号发送至力学信号继电器， 力学信号继电器启动腐蚀介质水 泵再次开启， 将 内腔室内直接接触三电极体系的腐蚀介质抽回至腐蚀介质水槽， 以使工作 电极的断口暴露于空气中。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115032054 A 2一种温控应力腐蚀电解槽及其使用方 法 技术领域： [0001]本发明属于金属力学性能和应力腐蚀技术领域， 具体涉及一种温控应力腐蚀电解 槽及其使用方法， 具有断口自保护作用， 用于研究金属拉伸试样在不同阴极极化状态下和 温度状态下的力学性能和应力腐蚀。 背景技术： [0002]随着海洋资源不断的开发与利用， 与海洋资源和空间相关的海洋渔业、 海洋船舶 业和海洋运输业等产业也得到了极大 的发展， 各类船舶舰艇、 海上压力容器以及海水处理 装置的生产量和需求量激增， 为了降低其发生局部腐蚀和应力腐蚀的风险， 保护船舶舰艇 和海上压力容器并降低其腐蚀成本的阴极保护技术得到了广泛的应用。 对于不同海域和不 同金属材料施加的阴极保护电位有所不同， 对金属材料施加不同阴极保护电位下的应力腐 蚀研究比比皆是， 但是， 却没有研究金属拉伸试样在特定温度下 的配套电解槽或应力腐蚀 装置。 [0003]现有技术中用于研究金属材料在特定温度和施加阴极保护电位条件下的三电极 体系电解槽大多采用亚克力板按照所要研究的拉伸试样尺寸大小订制而成， 试验时， 在电 解槽中充满腐蚀介质后将其置于水浴锅中保温或直接加热腐蚀介质， 但是， 从水浴锅到电 解池中的金属材料表面存在距离， 从而出现了温度梯度， 导致实际设定的水浴锅温度并不 等同于金属材料表面附近的腐蚀介质温度， 使得试验温度难以得到精确控制 。 用于金属拉 伸试样的电解槽不仅存在上述问题， 在 采用慢应变速率拉伸试验研究金属拉伸试样的应力 腐蚀时， 因实验人员无法预知金属试样的断裂时间， 导致金属拉伸试样断裂后的新鲜断口 持续浸泡在腐蚀介质中， 使得新鲜断口的微观断口形貌遭到破坏， 而且， 在进 行大量慢应变 速率拉伸试验时， 不能保证新鲜断口在腐蚀介质中的浸泡时间的一致性， 从而难以确定清 除后续断口腐蚀产物的处 理时间。 [0004]采用电子显微镜拍摄高倍数断口微观形貌特征是研究金属材料应力腐蚀的主要 方法之一， 基于此， 断口的保护 在整个试验和表征过程中是不可忽视且极其重要， 有必 要对 金属拉伸试样在慢应变速率拉伸试验的电解槽进 行关于温度调控和断口保护的创新设计， 以解决利用慢应变速率拉伸试验研究金属拉伸试样的力学性能和应力腐蚀敏感性时， 特别 是三电极体系对拉伸试样进行阴极保护的条件下， 存在的三电极体系受外界电磁信号干扰 而导致的保护电流紊乱问题和拉伸试样新鲜断口在试样拉断后持续浸泡在腐蚀介质中导 致的过度腐蚀问题， 以及在设定温度下进行慢应变速率拉伸试验时， 出现的金属拉伸试样 标距段表面的腐蚀介质温度不达的问题， 研发设计一种电解槽， 使其既能为三电极体系提 供稳定的电磁环境， 又能精确控制腐蚀介质的温度， 还能在拉伸试样拉断后及时将新鲜断 口试样从腐蚀介质中脱离出来， 从而为新鲜断口试样在后续的腐蚀产物清洗、 宏观和微观 形貌观察以及保存等工作提供极大的便利， 显著 提高试验结果的精确性， 带来经济价值， 具 有重大意 义和应用前 景。说　明　书 1/3 页 3 CN 115032054 A 3