Электролитический капилляр для электрохимических исследований трещиностойкости материалов

 

(72) Авторы изобретения

И.Н.Дмытрах, Л,В.Ратыч и В.В.Панасюк

П лТИПНЕТЦД ИВчУааК/,У

) :.

Физико-механический институт АН Украинс ой СИЬЛ- - -. " (7!} Заявитель (54) ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКИЙ КАПИЛЛЯР

ДЛЯ .ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ

ТРЕЩИНОСТОЙКОСТИ МАТЕРИАЛОВ!

Изобретение относится к исследованию физико-химических свойств конструкционных материалов и может быть использовано в научно-исследовательских и заводских лабораториях при измерении электродного потенциала в вершине развивающейся трещины, а также при исследованиях циклической и статической трещиностойкости конструкционных материалов в условиях воздействия рабочих сред.

Известно устройство для контроля глубины и ориентации трещин, содержащее электродные щупы с двумя пара" ми токовых электродов Г11.

Известное устройство имеет сложную конструкцию и непригодную для проведения исследований развивающейся трещины.

Наиболее близким к предлагаемому является капиллярное устройство для определения напряжений в металлах, представляющее собой стеклянный капилляр, заполненный электролитом 2

Такие капилляры непригодны для исследований электродного потенциала в вершине развивающейся трещины, так как возникают трудности с установкой стеклянного капилляра в отверстие, выполненное в испытываемом образе в окрестности вершины трещины, иэ-за его разрушения, вследствие большой хрупкости стекла и его геометрических размеров - малого диаметра и большой длины капилляра (например, требуется длина капилляра гораздо более 100 диаметров), невозможен вывод капилляра из криволинейных отверстий и труднодоступных мест исследований; низкая надежность работы стеклянного капилляра, обусловленная частыми поломками при его перемещении по мере развития трещин, делает его непригодными для длительных испытаний, а частая замена его приводит к нарушению условий испытания и, как следствие, к возможному искажению результатов исследований.

3 934

Цель изобретения - повышение точности измерения электродного потенциала в вершине развивающейся трещины.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, представляющем собой электролитический капилляр для электрохимических исследований трешиностойкости материалов, содержащем трубку с электролитом, в средней части трубки выполнено не „ менее двух отверстий диаметром

0,2 - — мм, где . 4 - диаметр капилМ

1 ляра,оси которых .перпендикулярны образующим трубки и лежат в одной плоскости, причем трубка выполнена из химически стойкого эластичного диэлектрика ..

На фи г. 1 изображен а кон стру кци я электролитического капилляра для измерения электродного потенциала в

1 вершине развивающейся трещины при естественных условиях поступления раФ бочей среды в вершину трещины (фиг.1а) и его расположение в испытываемом образце (фиг.16); на фиг.2конструкция электролитического капилляра для измерения величины электродного потенциала в вершине развивающейся трещины в условиях беспрерывного принудительного поступления рабочей среды заданного состава в вершину трещины (фиг.2а) и его расположение в испытываемом образце (фиг.26}; на фиг.3 - схема измерения электродного потенциала в вершине развивающейся трещины при естественных условиях (фиг.3а} и беспрерывном принудительном (фиг.36) поступлении рабочей среды в вершину трещины; на фиг.4 - схема измерения электродного потенциала в вершине развивающейся трещины при поддержании заданного значения электродного потенциала в вершине трещины при естественных условиях (1риг.4а) и беспрерывном принудительном (фиг. 46) поступлении рабочей среды заданного состава е вершину трещины.

На чертежах обозначены трубка 1, . электрапроводная смесь 2, диэлектрическая пробка 3, электролитический . капилляр 4, образеЦ $, фронт распро-. странения трещины 6, полая часть ка". пилляра 7, направление циркуляции рабочей среды 8, рабочая камера 9, 16 - отверстия в боковой стенке капилля ра, рабочая среда 11, линия раздела заполненной и пустотелой части йапил345 ляра 12, дополнительный объем 13, электрод сравнения 14, контакт 15, измерительный прибор 16, вспомогательный электрод 17, потенциостат 18.

Злектролитический капилляр для измерения электродного потенциала в вершине развивающейся трещины представляет собой тонкостенную трубу диаметром 4<0, 1 b> где Ь - толщина

1р испытываемого образца, изготовленного из химически стойкого электрического эластика. Диаметр трубки выбран из условия исключения влияния отверстия, выполненного в испытываемом образце

1у под капилляр, на напряженно-деформированное состояние в вершине развивающейся трещины вдоль ее.фронта.

Трубку 1 заполняют электропроводной .смесью 2 и закрывают с одного конца р диэлектрической пробкой 3. На расстоянии большим размером испытываемого образца в направлении развития трещины в боковых стенках капилляра выполняют четыре равномерно расположенные отверстия дйаметром 4., которые затем заполняют электропроводной смесью для обеспечения электролитического контакта между рабочим раствором в вершине развивающейся трещины и электродом сравнения.

Диаметр отверстий должен составлять

0,2 <4 < мм. Нижний предел выбран

Qtf из условия рекомендуемого минимального измерения прироста длины трещины, который должен составлять 0,2 мм.

Верхний предел установлен из условия устойчивости капилляра. С уменьшением диаметра отверстия 4< увеличивается точность измерения, поскольку локализуется контакт капилляра с рабочей средой в вершине трещины.

Электролитический капилляр для измерения электродного потенциала в вершине развивающейся трещины в условиях беспрерывного принудительного поступления рабочей среды заданного состава в вершину трещины при испытывании образцов на трещиностойкость в рабочих средах отличается от выше описанного капилляра тем, что отверс. тия в боковых стенках капилляра выполняются с таким расчетом, чтобы обеспечить выход обоих его концов за пределы испытательной камеры для контакта с электродом сравнения и сливной емкостью с последующим заполнением одной части капилляра электропроводной смесью так, чтобы линия раздела заполненной и пустотелой час5 9343 ти капилляра совпадала с осями отверстий в его боковых стенках (фиг.2а) °

При измерении электродного потенциала в вершине развивающейся трещины электролитический капилляр 4 вставляют в отверстие (фиг.16; фиг.26), выполненное в образце у плоскости распространения трещины, таким образом, чтобы оси двух противоположных отверстий в боковых стенках капилляра 1о совпали с фронтом распространения трещины. По мере развития трещины расположение капилляра поддерживается с помощью специального устройства.

Капилляр обеспечивает электролити- gg ческий контакт между рабочим раствором в вершине развивающейся трещины и электродом сравнения, и измерение величины электродного потенциала про, изводится по стандартной схеме по отношению к стандартному электроду сравнения.

Измерение величины электродного потенциала в вершине развивающейся трещины при естественных условиях no- y ступления рабочей среди в вершину трещины осуществляется по схеме (Фиг ° За), а при беспрерывном принудительном поступлении рабочей жидкости заданного состава в вершину трещины - по схеме фиг.36.

Измерение величины электродного потенциала в вершине трещины при поддержании заданного значения электродного потенциала в его вершине

35 производится по схеме, фиг.4а,, а при беспрерывном принудительном поступлении рабочей среды заданного состава в вершину трещины - по схеме, (Фиг. 4ф

Предлагаемое устройство обеспечивает проведение длительных беспрерывных измерений величины электродного потенциала в вершине развивающейся трещины при естественных и прину45 дительных условиях поступления paboчей среды в ее вершину; повышает точность результатов длительных испытаний на трещиностойкость конструкционных материалов за счет соблюдения постоянных условий в вершине развивающейся трещины; повышает надежность и долговечность работы электролитического капилляра, улучшает маневренность капилляром в процессе развития трещины и снижает трудоемкость проводимых исследований.

Формула изобретения

Электролитический капилляр для электрохимических исследований трещиностойкости материалов, выполненный в виде трубки с электролитом, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений электродного потенциала в вершине развивающейся трещины, в средней части трубки выполнено не менее двух отверстий диаметром 0,2- В мм, где

И

4 — диаметр капилляра, оси которых перпендикулярны образующим трубки и лежат в одной плоскости, причем трубка выполнена из химически стойкого эластичного диэлектрика.

Источники информации, прйнятые во внимание при экспертизе

Браймин Э.И. Контроль элементов электрических машин и аппаратов электропотенциальным методом. М., "Энергия", l980, с l5-17.

2. Карпенко Г.В., Гутман Э.И., Замостяник И.Е. и Гавриленко Л.M. Исследование микроэлектрохимической гетерогенности структуры металла."Физико-химическая механика материалов", 19á9, 5, h 3, с.280-286 (прототип).