專利名稱：動態(tài)高溫高壓電化學(xué)測試實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬腐蝕與防護(hù)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種動態(tài)高溫高壓電化學(xué)測試實(shí)驗(yàn)裝置，適用于高溫高壓腐蝕介質(zhì)動態(tài)工況條件工作，尤其適用于動態(tài)條件下高溫高壓CO2腐蝕電化學(xué)信號測試使用的實(shí)驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
高溫高壓多相介質(zhì)腐蝕是一種常見的現(xiàn)象，例如油氣工業(yè)采集和輸送過程中各種管道和容器的腐蝕就以高溫高壓多相介質(zhì)的腐蝕為主要的失效形式，進(jìn)行動態(tài)高溫高壓腐蝕實(shí)驗(yàn)是評定流動介質(zhì)條件下材料的耐蝕性、腐蝕行為和機(jī)理以及開發(fā)和評價新型緩蝕劑的重要手段。因此，必須有可以模擬實(shí)際條件下的動態(tài)高溫高壓電化學(xué)腐蝕實(shí)驗(yàn)的裝置。但由于高溫高壓條件下，對動態(tài)工作電極和參比電極等結(jié)構(gòu)有很高的要求，不容易實(shí)現(xiàn)電化學(xué)信號的輸出和測量。通常，在高溫高壓釜中進(jìn)行腐蝕實(shí)驗(yàn)后，在常壓條件下測量電化學(xué)信號如極化曲線和交流阻抗譜等，并不能得出實(shí)際情況下腐蝕過程中的電化學(xué)行為。因此，由于可測量動態(tài)高溫高壓電化學(xué)信號裝置的缺乏，影響了對高溫高壓動態(tài)腐蝕行為和機(jī)理的深入研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種動態(tài)高溫高壓電化學(xué)測試實(shí)驗(yàn)裝置，解決了以往不能對實(shí)際情況下腐蝕過程電化學(xué)信號進(jìn)行測量的問題，可以方便地測量動態(tài)條件下試樣表面的電化學(xué)信號。
本發(fā)明包括磁力驅(qū)動裝置、高溫高壓反應(yīng)釜、高壓氣瓶、三電極系統(tǒng)、信號傳導(dǎo)通路、控制箱和外接電化學(xué)測試儀器。磁力驅(qū)動裝置12與高壓釜的上蓋5通過螺栓進(jìn)行連接，中間放置密封墊進(jìn)行密封。高壓氣瓶導(dǎo)氣管與高壓釜進(jìn)氣管6之間用螺扣連接。三電極系統(tǒng)通過信號傳導(dǎo)通路與外接電化學(xué)測試儀器相連。高壓釜控制箱與高壓釜用導(dǎo)線連接。高壓氣瓶放出的實(shí)驗(yàn)用氣體通過進(jìn)氣管6進(jìn)入反應(yīng)釜內(nèi)，產(chǎn)生高壓實(shí)驗(yàn)環(huán)境，通過保溫加熱裝置16加熱釜內(nèi)的電介質(zhì)溶液到設(shè)定的高溫。緊固螺栓26與磁力驅(qū)動裝置12將反應(yīng)釜密封。磁力驅(qū)動裝置12提供驅(qū)動力，使旋轉(zhuǎn)軸3旋轉(zhuǎn)從而帶動試樣盤17，采用金屬材料軸套29屏蔽磁力驅(qū)動裝置12產(chǎn)生的電磁干擾。固定在試樣盤17上的試樣8通過壓簧24與盤中的導(dǎo)線相連，試樣8作為旋轉(zhuǎn)工作電極；作為旋轉(zhuǎn)工作電極的試樣8與輔助電極15和參比電極7構(gòu)成三電極系統(tǒng)，見圖1。信號傳導(dǎo)通路由帶不銹鋼接頭的導(dǎo)電柱塞20、位于旋轉(zhuǎn)軸3中的導(dǎo)線1、鉛觸頭25和工作電極導(dǎo)線22連接組成，其中鉛觸頭25和工作電極導(dǎo)線22組成鉛-不銹鋼動靜耦合裝置，見圖1、圖2。其中，由靜止的工作電極導(dǎo)線22和鉛觸頭25組成的鉛-不銹鋼動靜耦合裝置，將信號從旋轉(zhuǎn)導(dǎo)線1傳導(dǎo)至工作電極導(dǎo)線22，鉛觸頭25位于旋轉(zhuǎn)軸3頂端隨旋轉(zhuǎn)軸3旋轉(zhuǎn)，工作電極導(dǎo)線22通過壓簧24和絕緣墊23與上蓋27緊密接觸密封，工作電極導(dǎo)線22穿過緊固螺栓26與電化學(xué)測試儀器工作電極信號輸入端連接。工作電極的電信號通過信號傳導(dǎo)通路輸入到外部電化學(xué)測試儀器的工作電極信號輸入端，實(shí)現(xiàn)了高溫高壓條件下旋轉(zhuǎn)的試樣8表面的電化學(xué)信號的引出。外接電化學(xué)測試儀器有恒電位儀和阻抗分析測試儀，在附圖1中未標(biāo)出。
本發(fā)明裝置使用最高溫度280℃，最高壓力為10Mpa的高溫高壓Ag-AgCl參比電極和金屬Pt輔助電極，使用環(huán)形試樣以消除試樣旋轉(zhuǎn)時由于與參比電極和輔助電極之間距離變化引起的電極間溶液電阻變化的影響。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于可以測試工作電極動態(tài)條件下的電化學(xué)信號，如極化曲線和交流阻抗，可以用來進(jìn)行高溫高壓動態(tài)腐蝕行為和機(jī)理研究。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。其中旋轉(zhuǎn)導(dǎo)線1、工作電極外絕緣外殼2、旋轉(zhuǎn)軸3、測速探頭4、高壓釜上蓋5、進(jìn)氣管6、高溫高壓參比電極導(dǎo)線7、試樣8、壓簧9、后蓋10、緊固螺栓11、磁力驅(qū)動裝置12、冷卻水管13、出氣管14、輔助電極15、保溫加熱裝置16、試樣盤17、輔助電極支架18、高壓釜底蓋19、導(dǎo)電柱塞20。
圖2是本發(fā)明圖1中A區(qū)的結(jié)構(gòu)示意圖，其中是絕緣墊21、工作電極導(dǎo)線22、絕緣墊23、壓簧24、鉛觸頭25、緊固螺栓26、上蓋27、壓蓋28、軸套29、絕緣材料30、鋼支架31。
具體實(shí)施例方式
參照圖1、2為本發(fā)明的一種實(shí)施方式。磁力驅(qū)動裝置12與高壓釜的上蓋5通過螺栓進(jìn)行連接，中間放置密封墊進(jìn)行密封。高壓氣瓶導(dǎo)氣管與高壓釜進(jìn)氣管6之間用螺扣連接。三電極系統(tǒng)通過信號傳導(dǎo)通路與外接電化學(xué)測試儀器相連。高壓釜控制箱與高壓釜上的部件用導(dǎo)線連接。高壓氣瓶放出的實(shí)驗(yàn)用氣體通過進(jìn)氣管6進(jìn)入反應(yīng)釜內(nèi)，產(chǎn)生高壓實(shí)驗(yàn)環(huán)境，通過保溫加熱裝置16加熱釜內(nèi)的電介質(zhì)溶液到設(shè)定的高溫。緊固螺栓26與磁力驅(qū)動裝置12將反應(yīng)釜密封。磁力驅(qū)動裝置12提供驅(qū)動力，使旋轉(zhuǎn)軸3旋轉(zhuǎn)從而帶動試樣盤17，采用金屬材料軸套29屏蔽磁力驅(qū)動裝置12產(chǎn)生的電磁干擾。固定在試樣盤17上的試樣8通過壓簧24與盤中的導(dǎo)線相連作為旋轉(zhuǎn)工作電極，與輔助電極15和參比電極7構(gòu)成三電極系統(tǒng)，見圖1。信號傳導(dǎo)通路由導(dǎo)電柱塞20、位于旋轉(zhuǎn)軸3中的導(dǎo)線1、鉛觸頭25和靜止電極導(dǎo)線22相連組成，見圖1、圖2。
將所加工的環(huán)形試樣固定在試樣盤17上，試樣通過壓簧24與盤中的導(dǎo)線相連，試樣8為三電極系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)工作電極。打開釜底蓋19，將試樣盤旋緊在旋轉(zhuǎn)軸3上通過導(dǎo)電柱塞20上的不銹鋼接頭與旋轉(zhuǎn)軸中的導(dǎo)線1相連，并在釜內(nèi)倒入一定體積的電介質(zhì)溶液后蓋上底蓋19。通過進(jìn)氣孔6通入氣體N2除氧，后通入一定壓力的實(shí)驗(yàn)氣體(如CO2)并加熱到設(shè)定的溫度。通過磁力驅(qū)動裝置12使旋轉(zhuǎn)軸3旋轉(zhuǎn)，并通過上蓋27和壓蓋28對容器進(jìn)行密封，使釜內(nèi)保持高溫高壓狀態(tài)。旋轉(zhuǎn)軸3的導(dǎo)線1通過鉛觸頭25與靜止的工作電極導(dǎo)線22相連，工作電極導(dǎo)線22通過緊固螺栓26后與電化學(xué)儀器的工作電極端相連。輔助電極15和參比電極7與電化學(xué)儀器的對應(yīng)接口相連。試樣旋轉(zhuǎn)的速度可由測速探頭4測出。在控制箱上顯示高溫高壓釜內(nèi)的溫度、壓力以及試樣的轉(zhuǎn)速。
權(quán)利要求
1.一種動態(tài)高溫高壓電化學(xué)測試實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于包括磁力驅(qū)動裝置、高溫高壓反應(yīng)釜、高壓氣瓶、三電極系統(tǒng)、信號傳導(dǎo)通路、控制箱和外接電化學(xué)測試儀器；磁力驅(qū)動裝置(12)與高壓釜的上蓋(5)之間用螺栓連接，中間用密封墊進(jìn)行密封；高壓氣瓶導(dǎo)氣管與高壓釜進(jìn)氣管(6)之間螺扣連接，三電極系統(tǒng)通過信號傳導(dǎo)通路與外接電化學(xué)測試儀器相連；高壓釜控制箱與高壓釜之間用導(dǎo)線連接，高壓氣瓶放出的實(shí)驗(yàn)用氣體通過進(jìn)氣管(6)進(jìn)入高壓釜內(nèi)，產(chǎn)生高壓實(shí)驗(yàn)環(huán)境，通過保溫加熱裝置(16)加熱釜內(nèi)的電介質(zhì)溶液到設(shè)定的高溫；緊固螺栓(26)與磁力驅(qū)動裝置(12)將反應(yīng)釜密封；磁力驅(qū)動裝置(12)提供驅(qū)動力，使旋轉(zhuǎn)軸(3)旋轉(zhuǎn)帶動試樣盤(17)，采用金屬材料軸套(29)屏蔽磁力驅(qū)動裝置(12)產(chǎn)生的電磁干擾；固定在試樣盤(17)上的試樣(8)通過壓簧(24)與試樣盤(17)中的導(dǎo)線相連，試樣(8)作為旋轉(zhuǎn)工作電極；作為工作電極的試樣(8)與輔助電極(15)和參比電極(7)構(gòu)成三電極系統(tǒng)；信號傳導(dǎo)通路由帶不銹鋼接頭的導(dǎo)電柱塞(20)、位于旋轉(zhuǎn)軸(3)中的導(dǎo)線(1)、鉛觸頭(25)和工作電極導(dǎo)線(22)組成的鉛—不銹鋼動靜耦合裝置連接組成；試樣(8)的電信號通過信號傳導(dǎo)通路輸入到外部電化學(xué)測試儀器的工作電極信號輸入端，實(shí)現(xiàn)了高溫高壓條件下試樣(8)表面電化學(xué)信號的導(dǎo)出。
2.按照權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于鉛—不銹鋼動靜耦合裝置將信號從旋轉(zhuǎn)導(dǎo)線(1)傳導(dǎo)至工作電極導(dǎo)線(22)；鉛觸頭(25)位于旋轉(zhuǎn)軸(3)的頂端隨旋轉(zhuǎn)軸(3)旋轉(zhuǎn)，鉛觸頭(25)的上端插有工作電極導(dǎo)線(22)，擰緊緊固螺栓(26)，工作電極導(dǎo)線(22)通過壓簧(24)和絕緣墊(23)與上蓋(27)緊密接觸密封，工作電極導(dǎo)線(22)穿過緊固螺栓(26)與電化學(xué)測試儀器工作電極信號輸入端連接。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于使用環(huán)形試樣(8)作為工作電極，以消除試樣旋轉(zhuǎn)時與參比電極(7)和輔助電極(15)之間距離改變而引起的電極間溶液電阻變化所帶來的影響。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種動態(tài)高溫高壓電化學(xué)測試實(shí)驗(yàn)裝置，屬于金屬腐蝕與防護(hù)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域?qū)儆诮饘俑g與防護(hù)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。包括磁力驅(qū)動裝置、高溫高壓反應(yīng)釜、高壓氣瓶、三電極系統(tǒng)、信號傳導(dǎo)通路、控制箱和外接電化學(xué)測試儀器。磁力驅(qū)動裝置(12)與高壓釜的上蓋(5)之間用螺栓連接，高壓氣瓶導(dǎo)氣管與高壓釜進(jìn)氣管(6)之間螺扣連接，三電極系統(tǒng)通過信號傳導(dǎo)通路與外接電化學(xué)測試儀器相連；高壓釜控制箱與高壓釜之間用導(dǎo)線連接，高壓氣瓶放出的實(shí)驗(yàn)氣體通過進(jìn)氣管(6)進(jìn)入反應(yīng)釜內(nèi)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于可以測試工作電極動態(tài)條件下的電化學(xué)信號，對于進(jìn)行高溫高壓動態(tài)腐蝕行為和機(jī)理研究有重要的意義。
文檔編號G01N17/00GK1664559SQ20051001147
公開日2005年9月7日 申請日期2005年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月25日
發(fā)明者路民旭, 柳偉 申請人:北京科技大學(xué)