Способ испытания конструкционных материалов на долговечность Советский патент 1990 года по МПК G01N17/00 

Изобретение относится к электрохимии, в частности к испытанию электрохимическими методами конструкционных материалов на долговечность при циклическом их нагружении в процессе наводороживания.

Цель изобретения - повышение достоверности и экспрессность измерений, приближение способа испытаний к условиям, близким к эксплуатационным (и расширение функциональных возможностей устройства.

На чертеже показано устройство, поясняющее данный способ.

Устройство выполнено в виде полого цилиндра 1 из оргстекла, зактыто- го с одной стороны дном 2, а с другой стороны - крышкой 3 с накидной гайкой. Дно крепится к цилиндру четырьмя болтами Ц. Для обеспечения герметичности соединения дно входит во внутреннюю полость цилиндра на тугую посадку и имеет кольцевой паз Ч с вклеенным в него уплотнением из вакуумной резины. Крышка 3 навинчивается на цилиндр 1 с помощью трубной резьбы, нарезанной на цилиндре и крышке. В этом случае уплотнение создается с помощью резиновой прокладки 6, насаживаемой на ось стержня 7 и металлической шайбы - прокладки 8.

Кроме того, уплотнение в этой части устройства создается с помощью поршня 9, соединенного со стержнем 7

ЬП

Jb

со

00

о ел

шпонкой 10, на котором сделано две кольцевые проточки 11 со вставленной в них вакуумной резиной. Во внутренней полости цилиндра 1 размещено три тонкостенных цилиндра 12-1 из оргстекла, которые заполняются электролитом, и два держателя электродов 15. Для удобства сборки указанные цилиндры и оба держателя электродов имеют продольный паз под монорельс 16 из оргстекла по которому они перемещаются при сборке устройства. Цилиндр 12 имеет прорезь под стеклянный электрод 17, электрод 18 сравнения и цилиндр 13 отверстие под приспособление 19 для соединения с манометром для измерения давления в рабочей камере устройства. Приспособление

19и токопроводы 20, 21 для подвода поляризующего тока соответственно к рабочему и вспомогательному электродам проходят через отверстия с резьбой в теле цилиндра 1. Уплотнение

в отверстиях осуществляется в местах соприкосновения конических частей указанных приспособлений с конической частью отверстий в теле цилиндра 1. Уплотнение при установке измерительных электродов 17 и 18 осуществляется с помощью эпоксидной шпатлевки либо другим способом. Держатели электродов состоят из двух шайб из оргстекла, которые соединяются при помощи шпонок и латунного зажима 22, осуществляющего электрический контак рабочего или вспомогательного электрода со стержнями 2} токоподводов

20и 21. Надежность контакта обеспечивается пружинами 2. Электроды представляют собой: рабочий 25 - из фольги исследуемого материала, вспомогательный 26 - в виде спирали из платиновой проволоки либо сетки из нержавеющей стали.

Подсоединение источника питания электролитической ячейки и измерителных приборов осуществляется через токоподводы и токосъем с помощью болтов 27. Прогиб электрода измеряется приспособлением 28.

Сборка устройства осуществляется в следующей последовательности.

Вначале к цилиндру 1 крепится дно 2 и вставляется монорельс 16 с крепленным на нем приспособлением 28. Затем собирается рабочий и вспомогательный электроды, после чего по монорельсу задвигаются: цилиндр 12 и

з

10

20

25

|5

ь30

35

40

45

50

а- 55

рабочий электрод в держателе. Затем завинчивается токосъем с проверкой надежности контакта между рабочим электродом и токопроводом к нему, задвигается цилиндр 1, поршень 9 и навинчивается крышка 3. После выполнения этих операций производится заполнение устройства электролитом: полость цилиндра 12 заполняется через отверстия под электроды 17, 18, а полость цилиндров 13 и 1А - через отверстие под приспособление 19. Уровень заливки электролита проверяется визуально и через вышеуказанные отверстия с помощью полости фильтровальной бумаги. Затем устанавливаются и уплотняются измерительные электроды 17, 18 и завинчивается приспособление 19. Болтами 27 производится подсоединение устройства к источнику питания, а измерительные электроды 17, 18 подсоединяются к рН-мбтру, после чего устройство готово к работе.

Образец герметично закрепляют в электролитической ячейке, наводора- живают его при электролизе при одновременном циклическом его нагружении и измеряют скачок концентрации водородных ионов (рН раствора) у поверхности образца, находящейся за пределами межэлектродного пространства, отвечающий начальной стадии разрушения конструкционного материала, а долговечность материала оценивают по продолжительности наводораживания до появления скачка.

Электрическая ячейка при этом снабжена поршнем, совершающим возвратно-поступательное движение и изменяющим периодически гидростатическое давление, деформирующее циклически испытуемый образец. Электролитическая ячейка снабжена также манометром. В качестве электролита используют 15-20%-ный (вес %) водный раствор К7СОЭ.

Поскольку в процессе электролиза выделяется как водород, так и кислород, причем оба газа насыщают электролит, то с целью повышения взрыво- безопасности устройства, поверхность вспомогательного электрода берется на порядок больше поверхности рабочего электрода.

Способ позволяет подвергать испытуемый образец наводораживанию при одновременном его деформационном циклическом нагружении в среде элект

ролита, мто повышает экспрессность и достоверность оценки долговечности конструкционных материалов, приближая условия испытаний к эксплуатационным.

Формула изобретения

Способ испытания конструкционных материалов на долговечность, включающий циклическое нагружение образцов из фольги или пленок, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и экспрессности

.

5 33056

испытаний, путем приближения их к

эксплуатационным условиям, образец размещают в герметизированной элект рохимической ячейке, наводораживают образец в процессе электролиза при одновременном циклическом нагружении и измеряют концентрацию ионов водорода у нерабочей поверхности образца, находящейся за пределами межэлектрод- ного пространства, причем долговечность определяют по появлению скачка концентрации ионов водорода.

10

Изобретение относится к электрохимии, в частности к испытанию электрохимическими методами конструкционных материалов на долговечность при циклической двуосной деформации в процессе наводороживания. Цель изобретения - повышение достоверности и экспрессности испытаний. При наводороживании испытуемого образца и одновременной циклической его деформации происходит охрупчивание материала образца и появление на нем трещин. В момент появления трещин, являющихся начальной стадией разрушения образца, ионы водорода проникают на нерабочую поверхность образца, создавая на границе раздела образец - электролит, находящейся за пределами межэлектродного пространства, скачок концентрации ионов водорода ΔС_H(РНраствора). Продолжительность обработки образца до появления трещин, фиксируемое PH-метром, служит своеобразным критерием долговечности конструкционного материала. 1 ил.