一种耐应力腐蚀性能检测装置及方法与流程

本发明涉及腐蚀性能检测技术领域，尤其是涉及一种耐应力腐蚀性能检测装置及方法。

背景技术：

材料的腐蚀失效会造成设备的泄漏、破裂，严重时将导致装置的停工以及火灾、爆炸等事故，是危及工业生产装置安全、稳定、长周期运行的重要隐患。利用现场腐蚀监检测技术，可以确定材料在现场工况条件下的腐蚀状况、耐蚀性能，反馈设备腐蚀信息，便于工程技术人员优化设备选材、制定相应的腐蚀控制措施。

在种类繁多的腐蚀监检测手段中，现场腐蚀试样试验是最基本的方法之一，也是使用最为广泛、最经济简单的方式；其实施方法是在装置停工检修期间，在装置设备内部重点腐蚀部位挂入腐蚀试样，运行一个生产周期后，在装置停工检修时取出，观察试样的腐蚀状况，测量试样腐蚀失重情况，计算腐蚀速率。现场腐蚀试样试验具有操作简单，数据可靠性高等特点，可以提供如腐蚀类型、腐蚀速率、腐蚀产物情况等信息。

目前，现场腐蚀试样试验偏重于检测材料在工业现场环境中的耐均匀腐蚀、局部腐蚀、点蚀性能，缺乏材料的耐应力腐蚀性能定性、定量检测方法及装置。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种耐应力腐蚀性能检测装置，以解决现有技术较难对材料的耐应力腐蚀性能进行检测的技术问题。

本发明提供的耐应力腐蚀性能检测装置，包括：支撑架，所述支撑架上安装有使用待检测耐应力腐蚀性能的材料制成的弯曲试样，所述弯曲试样具有弯折区域，所述弯曲试样上设置有安装孔，所述支撑架包括安装杆，所述弯曲试样通过所述安装孔套装于所述安装杆上。

优选地，所述弯曲试样为U型板，所述弯曲试样的两个侧板上的相对位置分别设置有一个安装孔，所述弯曲试样的数量为多个，多个所述弯曲试样在所述支撑架上间隔设置。

进一步地，所述安装杆具有外螺纹，所述支撑架还包括两个相对设置的安装板，各所述安装板上均设置有通孔，所述安装杆的两端分别伸出两个所述安装板上对应的通孔，所述安装杆的两端分别安装有紧固螺母。

可选地，所述安装板为圆形板，所述安装杆穿过所述安装板的圆心区域，两个所述安装板的边缘区域通过固定杆相连，所述固定杆与两个所述安装板之间均为螺纹连接。

优选地，各所述弯曲试样的两端分别安装有定位螺母，所述定位螺母与所述弯曲试样之间设置有隔离限位环。

进一步地，所述隔离限位环包括筒状的限位部，以及设置于所述限位部的一端的环形挡板，所述限位部的外径小于等于所述安装孔。

较佳地，将所述支撑架上的弯曲试样按照材料分为多组，每组内的弯曲试样的材料相同，每组内的弯曲试样的数量至少有两个。

可选地，所述支撑架还包括连接板，所述连接板的一端设置有螺纹孔。

相对于现有技术，本发明所述的耐应力腐蚀性能检测装置具有以下优势：

本发明所述的耐应力腐蚀性能检测装置在实际应用的过程中，至少准备两个耐应力腐蚀性能检测装置，两个耐应力腐蚀性能检测装置中安装的弯曲试样的材料及数量均相同，将一个耐应力腐蚀性能检测装置固定在待检测设备中，作为检测组；另一个耐应力腐蚀性能检测装置放置在空气中，作为对比组；在经过相同时间(例如经过一个实验周期)后将两个耐应力腐蚀性能检测装置中的弯曲试样取下来进行对比并评判。

具体评判标准如下：

如果在空气中和在待检测设备中的弯曲试样均发生开裂，则认为材料发生了机械损伤；

如果在空气中的弯曲试样完好，而在待检测设备中的弯曲试样发生开裂，则认为该材料在此工况条件下具有较高的应力腐蚀开裂敏感性。

使用本发明提供的耐应力腐蚀性能检测装置，可以通过将待检测耐应力腐蚀性能的材料制成弯曲试样，将该弯曲试样通过支撑架安装于待检测设备中，从而使得弯曲试样处于相应现场工况及环境中，经过一段时间后将弯曲试样从支撑架上取下并进行观测，从而对弯曲试样的耐应力腐蚀性能进行评判。

综上可知，使用本发明提供的耐应力腐蚀性能检测装置，可以实现材料在现场工况下耐应力腐蚀性能的定性、定量检测；同时本发明提供的耐应力腐蚀性能检测装置结构简单，试验方法简单便捷，可实施性强；可同时在待检测设备中放置多组耐应力腐蚀性能检测装置，以同时对多种材料或某种材料的多种状态进行检测，实验效率高。

本发明的另一目的在于提出一种耐应力腐蚀性能检测方法，以解决现有技术较难对材料的耐应力腐蚀性能进行检测的技术问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种耐应力腐蚀性能检测方法，包括：

准备两个如上述技术方案所述的耐应力腐蚀性能检测装置，所述耐应力腐蚀性能检测装置中安装的弯曲试样相同；

将其中一个所述耐应力腐蚀性能检测装置安装到待检测设备中，将另一个所述耐应力腐蚀性能检测装置放置在空气中；

一个实验周期之后将两个所述耐应力腐蚀性能检测装置上的所述弯曲试样拆卸下来进行对比及评判，所述实验周期为所述待检测设备从开工到停工之间的运行周期。

优选地，所述耐应力腐蚀性能检测装置上同时安装有多个所述弯曲试样，多个所述弯曲试样根据材料分为多组，每组内包含两个相同材料制成的所述弯曲试样，以同时对多种材料进行检测。

所述耐应力腐蚀性能检测方法与上述耐应力腐蚀性能检测装置相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的耐应力腐蚀性能检测装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的耐应力腐蚀性能检测装置与待检测设备连接示意图；

图3为图2的侧视图。

图4为本发明实施例提供的矩形平板的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的耐应力腐蚀性能检测装置中弯曲试样的制备过程示意图一；

图6为本发明实施例提供的耐应力腐蚀性能检测装置中弯曲试样的制备过程示意图二；

图7为本发明实施例提供的耐应力腐蚀性能检测装置中弯曲试样的剖视图；

图8为本发明实施例提供的耐应力腐蚀性能检测装置中隔离限位环的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的耐应力腐蚀性能检测方法的流程图。附图标记。

1-弯曲试样； 11-安装孔； 12-侧板；

13-弯折区域； 14-矩形平板； 21-安装杆；

22-安装板； 23-紧固螺母； 24-固定杆；

3-定位螺母； 4-隔离限位环； 41-限位部；

42-环形挡板； 5-连接板； 51-吊装孔；

52-水平板； 53-竖直板； 6-待检测设备；

71-凸模； 72-凹模； 73-限位槽；

74-U型槽。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-8所示，本发明实施例提供的耐应力腐蚀性能检测装置，包括：支撑架，支撑架上安装有使用待检测耐应力腐蚀性能的材料制成的弯曲试样1，弯曲试样1具有弯折区域13，弯曲试样1上设置有一个安装孔11，支撑架包括安装杆21，弯曲试样1通过安装孔11套装于安装杆21上。

本发明实施例所述的耐应力腐蚀性能检测装置在实际应用的过程中，至少准备两个耐应力腐蚀性能检测装置，两个耐应力腐蚀性能检测装置中安装的弯曲试样1的材料及数量均相同，将一个耐应力腐蚀性能检测装置固定在待检测设备6中，作为检测组；另一个耐应力腐蚀性能检测装置放置在空气中，作为对比组；在经过相同时间(例如经过一个实验周期)后将两个耐应力腐蚀性能检测装置中的弯曲试样1取下来进行对比并评判。

具体评判标准如下：

如果在空气中和在待检测设备6中的弯曲试样1均发生开裂，则认为材料发生了机械损伤；

如果在空气中的弯曲试样1完好，而在待检测设备6中的弯曲试样1发生开裂，则认为该材料在此工况条件下具有较高的应力腐蚀开裂敏感性。

使用本发明实施例提供的耐应力腐蚀性能检测装置，可以通过将待检测耐应力腐蚀性能的材料制成弯曲试样1，将该弯曲试样1通过支撑架安装于待检测设备6中，从而使得弯曲试样1处于相应现场工况及环境中，经过一段时间后将弯曲试样1从支撑架上取下并进行观测，从而对弯曲试样1的耐应力腐蚀性能进行评判。

综上可知，使用本发明实施例提供的耐应力腐蚀性能检测装置，可以实现材料在现场工况下耐应力腐蚀性能的定性、定量检测；同时本发明实施例提供的耐应力腐蚀性能检测装置结构简单，试验方法简单便捷，可实施性强；可同时在待检测设备6中放置多组耐应力腐蚀性能检测装置，以同时对多种材料或某种材料的多种状态进行检测，实验效率高。

弯曲试样1可以为U型板或者具有弯曲区域的其他形状结构，当弯曲试样1为U型板时，弯曲试样1的两个侧板12上的相对位置分别设置有一个安装孔11，具体实施时，弯曲试样1为由一个平板弯折成U型的U型板，弯曲试样1的制作过程如下：

如图4-7所示，制备弯曲试样1的制备装置包括凹模72和凸模71，凹模72包括模具主体，模具主体的上端面设置有限位槽73，该限位槽73的形状与尺寸均与待制成U型结构的平板相同；在限位槽73的中部区域设置有U型槽74，该U型槽74的开口向上；凸模71的形状U型槽74的形状相匹配。

平板的形状由多种，例如矩形、梯形、椭圆形等，如图3所示，以下均以平板为矩形为例进行描述，对应的，模具主体上的限位槽73也为矩形，且尺寸与矩形平板14的尺寸相匹配。在制备弯曲试样1的过程中，先在矩形平板14的两端打两个安装孔11，两个安装孔11在矩形平板14上呈对称分布。然后，将打过安装孔11的矩形平板14放置在模具主体的限位槽73中，使用凸模71向下压矩形平板14，将凸模71和矩形平板14一起压入模具主体的U型槽74中，从而使得矩形平板14弯曲成U型板，将凸模71及U型板取出，U型板即为弯曲试样1。上述制作过程所需的制备装置结构简单，操作过程便捷、效率高。

为了能够在相同时间同时对多种材料或者同种材料的多种状态进行检测，可以在待检测设备6中安装多个耐应力腐蚀性能检测装置，每个耐应力腐蚀性能检测装置中的弯曲试样1所采用的材料不同。或者，在一种优选实施方式中，同一个耐应力腐蚀性能检测装置中安装有多个弯曲试样1，多个弯曲试样1在支撑架上间隔设置。

如此设计，多个弯曲试样1可采用不同材料制成，按照上述检测方法，在空气中及待检测设备6中各放置一个耐应力腐蚀性能检测装置，每个耐应力腐蚀性能检测装置中均放置有多个弯曲试样1，各弯曲试样1的材料不同，但是两个耐应力腐蚀性能检测装置中的弯曲试样1数量及材料相同。在一个实验周期后，将空气中及待检测设备6中的相同材料制成的弯曲试样1进行对比及评判，如此可以同时对多种材料的耐应力腐蚀性能进行评判，实验效率较高。举例来说，图4为安装了八片弯曲试样1的耐应力腐蚀性能检测装置，使用该装置可同时考察四种不同材质或不同处理状态下材质在某一工况条件下的耐应力腐蚀开裂性能，该腐蚀试样架可安装腐蚀试样的数量应≤10片。

为了便于安装与拆卸安装杆21，支撑架还包括安装板22，安装杆21通过螺母与安装板22相连。具体地，安装杆21具有外螺纹，安装板22的数量为两个且相对设置，各安装板22上均设置有通孔，安装杆21的两端分别伸出两个安装板22上对应的通孔，安装杆21的两端分别安装有紧固螺母23。

可将紧固螺母23分为两组，每组两个，安装杆21的两端分别通过两组紧固螺母23与安装板22相连，具体地，安装杆21的一端穿过其中一个安装板22，安装杆21的这一端的一组紧固螺母23中，两个紧固螺母23分别套装于安装杆21上且位于安装板22的两侧，将两个紧固螺母23分别朝向安装板22方向转动，两个紧固螺母23从安装板22的两侧将安装板22加紧，从而使得安装杆21的一端与其中一个安装板22相连。安装杆21的另一侧与另一个安装板22之间的连接方式与上述过程相同，在此不再赘述。

在另一种可选连接方式中，两个安装板22通过固定杆24相连。如此设计，两个安装板22通过固定杆24相连，固定杆24将两个安装板22之间的距离固定，因此，当将安装杆21与安装板22固定的时候，只需在安装杆21的两端各使用一个紧固螺母23就可以将安装杆21与安装板22连接。安装过程如下：首先，在安装杆21的两端分别将两个安装板22套入安装杆21，然后，使用固定杆24将两个安装板22固定，使得两个安装板22之间的距离不变，最后，在安装杆21的两端套入紧固螺母23，旋转紧固螺母23，使得紧固螺母23与安装板22接触，从而将安装板22与安装杆21相连。

具体地，由于耐应力腐蚀性能检测装置在待检测设备6中的安装区域通常为管道状，因此，安装板22优选为圆形板，安装杆21穿过安装板22的圆心区域，两个安装板22的边缘区域通过固定杆24相连，固定杆24与两个安装板22之间均为螺纹连接。固定杆24的数量为多个，每两个固定杆24为一组，相对安装板22的圆心对称安装，如图3所示，在其中一种具体实施方式中，固定杆24的数量为两组，两组固定杆24之间的连线垂直且各固定杆24在安装板22上的安装位与安装板22的圆心之间的距离相等。

使用螺母固定安装板22与安装杆21，使得安装与拆卸安装杆21的过程更为便捷，从而便于弯曲试样1在支撑架上的安装与拆卸。

为了便于调整各弯曲试样1在安装杆21上的位置，以及便于调节相邻的弯曲试样1之间的距离，优选地，各弯曲试样1的两端分别安装有定位螺母3，定位螺母3与弯曲试样1之间设置有隔离限位环4。可以通过调整位于弯曲试样1的两端的定位螺母3来调整弯曲试样1在安装杆21上的位置，以及相邻的弯曲试样1之间的距离，隔离限位环4可以起到限位和电绝缘(防止相异材料的电偶腐蚀问题)的作用。值得一提的是，工况温度≤150℃可选用PTFE(Polytetrafluoroethylene，聚四氟乙烯)材质隔离环，工况温度＞150℃需选用陶瓷材质隔离环。

进一步地，如图8所示，隔离限位环4包括筒状的限位部41，以及设置于限位部41的一端的环形挡板42，限位部41的外径小于等于安装孔11。在安装弯曲试样1的过程中，需要将定位螺母3、隔离限位环4和弯曲试样1按照一定排列顺序及摆放方向依次套装到安装杆21上，如图1所示，位于弯曲试样1两侧的两个隔离限位环4，左侧的隔离限位环4在套装的过程中，使得限位部41位于右侧，环形挡板42位于左侧；右侧的隔离限位环4在套装的过程中，使得限位部41位于左侧，环形挡板42位于右侧。隔离限位环4的限位部41穿过弯曲试样1的安装孔11，从而将弯曲试样1与安装杆21隔离，同时，由于位于弯曲试样1两侧的隔离限位环4的限位部41均穿过弯曲试样1的两个安装孔11，因此，两个限位部41在弯曲试样1的两个安装孔11之间的区域接触，从而使得弯曲试样1的两个侧板12之间的距离固定；隔离限位环4的环形挡板42位于定位螺母3与弯曲试样1的侧板12之间，从而将弯曲试样1与定位螺母3隔离，旋转定位螺母3，调整弯曲试样1在安装杆21上的位置，当调整好后，紧固定位螺母3，从而使得弯曲试样1、隔离限位环4以及定位螺母3相对安装杆21的位置固定。

为了便于将支撑架安装到待检测设备6中，可以选用钢丝吊挂或者螺栓连接的方式进行固定。

当使用钢丝吊挂的方式进行固定时，两个连接板5上分别安装有一个连接板5，各连接板5的一端分别设置有吊装孔51，在吊装时，将吊挂钢丝穿过吊装孔51，并与待检测设备6相连，从而将支撑架吊挂到待检测设备6中。

当使用螺栓连接的方式进行固定时，支撑架还包括连接板5，连接板5的一端设置有螺纹孔，连接板5通过螺栓与待检测设备6相连。具体地，安装板22为弯折板，包括相互连接的水平板52与竖直板53，水平板52上设置有螺纹孔，用于与待检测设备6连接，竖直板53可以与安装板22固定相连，也可以与安装板22可拆卸连接，当竖直板53与安装板22可拆卸连接时，竖直板53上也设置有螺纹孔，竖直板53通过螺栓与安装板22连接，或者，竖直板53上设置有光孔，竖直板53通过该光孔穿过安装杆21，将并使用紧固螺母23将竖直板53、安装杆21和安装板22固定在一起。连接板5的数量可以为一个或者两个，当连接板5的数量为两个的时候，两个连接板5分别对应与两个安装板22相连，从而从支撑架的两侧将支撑架安装到待检测设备6中，提高了支撑架与待检测设备6之间的连接稳固性。

值得一提的是，吊挂钢丝和螺栓的材质等级应高于支撑架的材质。

当想要同时检测不同材料的耐应力腐蚀性能时，为了进一步提高评判准确性，在本实施例的一种具体实施方式中，将支撑架上的弯曲试样1按照材料分为多组，每组内的弯曲试样1的材料相同，每组内的弯曲试样1的数量至少有两个。也就是说，在支撑架上，安装有不同材料制成的弯曲试样1，每种材料的弯曲试样1至少有两个，在进行耐应力腐蚀性能检测的过程中，同时将至少两个相同材料的弯曲试样1放置在相同的环境中，因此，在进行耐应力腐蚀性能评判的过程中，除可将位于空气中和位于待检测设备6中的相同材料的弯曲试样1进行对比，还可将同样位于相同环境中的多个相同材料的弯曲试样1进行对比，从而提高评判的准确性。

实施例二

如图1-9所示，本发明实施例二提供了一种耐应力腐蚀性能检测方法，其中应用了上述实施例一提供的耐应力腐蚀性能检测装置。

本发明实施例二提供的耐应力腐蚀性能检测方法，包括：

步骤100、准备两个如上述实施例一提供的耐应力腐蚀性能检测装置，耐应力腐蚀性能检测装置中安装的弯曲试样1相同；

步骤200、将其中一个耐应力腐蚀性能检测装置安装到待检测设备6中，将另一个耐应力腐蚀性能检测装置放置在空气中；

步骤300、一个实验周期之后将两个耐应力腐蚀性能检测装置上的弯曲试样1拆卸下来进行对比及评判，实验周期为待检测设备6开工到停工之间的运行周期。

具体评判标准如下：

如果在空气中和在待检测设备6中的弯曲试样1均发生开裂，则认为材料发生了机械损伤；

如果在空气中的弯曲试样1完好，而在待检测设备6中的弯曲试样1发生开裂，则认为该材料在此工况条件下具有较高的应力腐蚀开裂敏感性。

使用本发明实施例提供的耐应力腐蚀性能检测方法，可以通过将待检测耐应力腐蚀性能的材料制成弯曲试样1，将该弯曲试样1通过支撑架安装于待检测设备6中，从而使得弯曲试样1处于相应现场工况及环境中，经过一段时间后将弯曲试样1从支撑架上取下并进行观测，从而对弯曲试样1的耐应力腐蚀性能进行评判。

综上可知，使用本发明实施例提供的耐应力腐蚀性能检测方法，可以实现材料在现场工况下耐应力腐蚀性能的定性、定量检测；同时本发明实施例提供的耐应力腐蚀性能检测方法简单便捷，可实施性强；可同时在待检测设备6中放置多组耐应力腐蚀性能检测装置，以同时对多种材料或某种材料的多种状态进行检测，实验效率高。

为了能够在相同时间同时对多种材料或者同种材料的多种状态进行检测，可以在待检测设备6中安装多个耐应力腐蚀性能检测装置，每个耐应力腐蚀性能检测装置中的弯曲试样1所采用的材料不同。或者，在一种优选实施方式中，耐应力腐蚀性能检测装置上同时安装有多个弯曲试样1，多个弯曲试样1根据材料分为多组，每组内包含两个相同材料制成的弯曲试样1，以同时对多种材料进行检测。

金属材料发生应力腐蚀开裂需要具备以下三个条件：材料、腐蚀环境、应力。金属材料只在特定的化学介质条件下才有应力腐蚀开裂倾向，在工业环境中最常见的有：碳钢和低合金钢在苛性碱溶液中的“碱脆”以及在含硝酸根离子介质中的“硝脆”，奥氏体不锈钢在含氯离子介质中的“氯脆”，铜合金在氨气介质中的“氨脆”，高强度铝合金在空气、蒸馏水介质中的脆裂等现象。

本发明实施例提供的耐应力腐蚀性能检测方法根据现场工况环境特点，通过制备专门的弯曲试样1，然后将弯曲试样1装配在特制的支撑架上，放置于工业现场的腐蚀环境中，实验结束后观察试样表面是否发生开裂，以此判定金属材料在该环境中的耐应力腐蚀开裂性能。

下面，以奥氏体不锈钢和酸性氯化物溶液组合为例对上述耐应力腐蚀性能检测方法的过程进行说明：

某工业设备用材为奥氏体不锈钢316，该设备内的工艺介质为含氯化物的酸性溶液，存在一定的应力腐蚀开裂风险，为进一步确定腐蚀风险、优化选材，选定304L、321、316、316L四种材料在该设备内部开展材料的耐应力腐蚀开裂性能评价试验(其中316为设备本体材料，304L、321为较低等级材料，316L为较高等级材料)。

将304L、321、316、316L制备成弯曲试样1，每种材料制备两个弯曲试样1作为平行试样，使用可安装八片弯曲试样1的耐应力腐蚀性能检测装置，将上述四种材料的八片弯曲试样1依次安装到支撑架上，支撑架的安装杆21上，从左到右的弯曲试样1的材料依次为304L、304L、321、321、316、316、316L、316L。

制备两个上述耐应力腐蚀性能检测装置，其中一个安装在该设备的液相位置，另一个防止在空气中，一个实验周期之后将两个耐应力腐蚀性能检测装置中的弯曲试样1取出进行对比及评判，从而检测上述四种材料的耐应力腐蚀性能。

需要说明的是，也可以使用可安装四片弯曲试样1的耐应力腐蚀性能检测装置，进行两组实验，每次检测其中两种材料。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。