專利名稱：動態高溫高壓電化學測試實驗裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于金屬腐蝕與防護設備技術領域，特別是提供了一種動態高溫高壓電化學測試實驗裝置，適用于高溫高壓腐蝕介質動態工況條件工作，尤其適用于動態條件下高溫高壓CO2腐蝕電化學信號測試使用的實驗裝置。
背景技術：
高溫高壓多相介質腐蝕是一種常見的現象，例如油氣工業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的腐蝕為主要的失效形式，進行動態高溫高壓腐蝕實驗是評定流動介質條件下材料的耐蝕性、腐蝕行為和機理以及開發和評價新型緩蝕劑的重要手段。因此，必須有可以模擬實際條件下的動態高溫高壓電化學腐蝕實驗的裝置。但由于高溫高壓條件下，對動態工作電極和參比電極等結構有很高的要求，不容易實現電化學信號的輸出和測量。通常，在高溫高壓釜中進行腐蝕實驗后，在常壓條件下測量電化學信號如極化曲線和交流阻抗譜等，并不能得出實際情況下腐蝕過程中的電化學行為。因此，由于可測量動態高溫高壓電化學信號裝置的缺乏，影響了對高溫高壓動態腐蝕行為和機理的深入研究。

發明內容
本發明的目的在于提供一種動態高溫高壓電化學測試實驗裝置，解決了以往不能對實際情況下腐蝕過程電化學信號進行測量的問題，可以方便地測量動態條件下試樣表面的電化學信號。
本發明包括磁力驅動裝置、高溫高壓反應釜、高壓氣瓶、三電極系統、信號傳導通路、控制箱和外接電化學測試儀器。磁力驅動裝置12與高壓釜的上蓋5通過螺栓進行連接，中間放置密封墊進行密封。高壓氣瓶導氣管與高壓釜進氣管6之間用螺扣連接。三電極系統通過信號傳導通路與外接電化學測試儀器相連。高壓釜控制箱與高壓釜用導線連接。高壓氣瓶放出的實驗用氣體通過進氣管6進入反應釜內，產生高壓實驗環境，通過保溫加熱裝置16加熱釜內的電介質溶液到設定的高溫。緊固螺栓26與磁力驅動裝置12將反應釜密封。磁力驅動裝置12提供驅動力，使旋轉軸3旋轉從而帶動試樣盤17，采用金屬材料軸套29屏蔽磁力驅動裝置12產生的電磁干擾。固定在試樣盤17上的試樣8通過壓簧24與盤中的導線相連，試樣8作為旋轉工作電極；作為旋轉工作電極的試樣8與輔助電極15和參比電極7構成三電極系統，見圖1。信號傳導通路由帶不銹鋼接頭的導電柱塞20、位于旋轉軸3中的導線1、鉛觸頭25和工作電極導線22連接組成，其中鉛觸頭25和工作電極導線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，將信號從旋轉導線1傳導至工作電極導線22，鉛觸頭25位于旋轉軸3頂端隨旋轉軸3旋轉，工作電極導線22通過壓簧24和絕緣墊23與上蓋27緊密接觸密封，工作電極導線22穿過緊固螺栓26與電化學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通路輸入到外部電化學測試儀器的工作電極信號輸入端，實現了高溫高壓條件下旋轉的試樣8表面的電化學信號的引出。外接電化學測試儀器有恒電位儀和阻抗分析測試儀，在附圖1中未標出。
本發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，使用環形試樣以消除試樣旋轉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。
本發明的優點在于可以測試工作電極動態條件下的電化學信號，如極化曲線和交流阻抗，可以用來進行高溫高壓動態腐蝕行為和機理研究。


圖1為本發明的結構示意圖。其中旋轉導線1、工作電極外絕緣外殼2、旋轉軸3、測速探頭4、高壓釜上蓋5、進氣管6、高溫高壓參比電極導線7、試樣8、壓簧9、后蓋10、緊固螺栓11、磁力驅動裝置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、導電柱塞20。
圖2是本發明圖1中A區的結構示意圖，其中是絕緣墊21、工作電極導線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。
具體實施例方式
參照圖1、2為本發明的一種實施方式。磁力驅動裝置12與高壓釜的上蓋5通過螺栓進行連接，中間放置密封墊進行密封。高壓氣瓶導氣管與高壓釜進氣管6之間用螺扣連接。三電極系統通過信號傳導通路與外接電化學測試儀器相連。高壓釜控制箱與高壓釜上的部件用導線連接。高壓氣瓶放出的實驗用氣體通過進氣管6進入反應釜內，產生高壓實驗環境，通過保溫加熱裝置16加熱釜內的電介質溶液到設定的高溫。緊固螺栓26與磁力驅動裝置12將反應釜密封。磁力驅動裝置12提供驅動力，使旋轉軸3旋轉從而帶動試樣盤17，采用金屬材料軸套29屏蔽磁力驅動裝置12產生的電磁干擾。固定在試樣盤17上的試樣8通過壓簧24與盤中的導線相連作為旋轉工作電極，與輔助電極15和參比電極7構成三電極系統，見圖1。信號傳導通路由導電柱塞20、位于旋轉軸3中的導線1、鉛觸頭25和靜止電極導線22相連組成，見圖1、圖2。
將所加工的環形試樣固定在試樣盤17上，試樣通過壓簧24與盤中的導線相連，試樣8為三電極系統中的旋轉工作電極。打開釜底蓋19，將試樣盤旋緊在旋轉軸3上通過導電柱塞20上的不銹鋼接頭與旋轉軸中的導線1相連，并在釜內倒入一定體積的電介質溶液后蓋上底蓋19。通過進氣孔6通入氣體N2除氧，后通入一定壓力的實驗氣體(如CO2)并加熱到設定的溫度。通過磁力驅動裝置12使旋轉軸3旋轉，并通過上蓋27和壓蓋28對容器進行密封，使釜內保持高溫高壓狀態。旋轉軸3的導線1通過鉛觸頭25與靜止的工作電極導線22相連，工作電極導線22通過緊固螺栓26后與電化學儀器的工作電極端相連。輔助電極15和參比電極7與電化學儀器的對應接口相連。試樣旋轉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的溫度、壓力以及試樣的轉速。
權利要求
1.一種動態高溫高壓電化學測試實驗裝置，其特征在于包括磁力驅動裝置、高溫高壓反應釜、高壓氣瓶、三電極系統、信號傳導通路、控制箱和外接電化學測試儀器；磁力驅動裝置(12)與高壓釜的上蓋(5)之間用螺栓連接，中間用密封墊進行密封；高壓氣瓶導氣管與高壓釜進氣管(6)之間螺扣連接，三電極系統通過信號傳導通路與外接電化學測試儀器相連；高壓釜控制箱與高壓釜之間用導線連接，高壓氣瓶放出的實驗用氣體通過進氣管(6)進入高壓釜內，產生高壓實驗環境，通過保溫加熱裝置(16)加熱釜內的電介質溶液到設定的高溫；緊固螺栓(26)與磁力驅動裝置(12)將反應釜密封；磁力驅動裝置(12)提供驅動力，使旋轉軸(3)旋轉帶動試樣盤(17)，采用金屬材料軸套(29)屏蔽磁力驅動裝置(12)產生的電磁干擾；固定在試樣盤(17)上的試樣(8)通過壓簧(24)與試樣盤(17)中的導線相連，試樣(8)作為旋轉工作電極；作為工作電極的試樣(8)與輔助電極(15)和參比電極(7)構成三電極系統；信號傳導通路由帶不銹鋼接頭的導電柱塞(20)、位于旋轉軸(3)中的導線(1)、鉛觸頭(25)和工作電極導線(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通路輸入到外部電化學測試儀器的工作電極信號輸入端，實現了高溫高壓條件下試樣(8)表面電化學信號的導出。
2.按照權利要求1所述的實驗裝置，其特征在于鉛—不銹鋼動靜耦合裝置將信號從旋轉導線(1)傳導至工作電極導線(22)；鉛觸頭(25)位于旋轉軸(3)的頂端隨旋轉軸(3)旋轉，鉛觸頭(25)的上端插有工作電極導線(22)，擰緊緊固螺栓(26)，工作電極導線(22)通過壓簧(24)和絕緣墊(23)與上蓋(27)緊密接觸密封，工作電極導線(22)穿過緊固螺栓(26)與電化學測試儀器工作電極信號輸入端連接。
3.按照權利要求1或2所述的實驗裝置，其特征在于使用環形試樣(8)作為工作電極，以消除試樣旋轉時與參比電極(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
本發明提供了一種動態高溫高壓電化學測試實驗裝置，屬于金屬腐蝕與防護設備技術領域屬于金屬腐蝕與防護設備技術領域。包括磁力驅動裝置、高溫高壓反應釜、高壓氣瓶、三電極系統、信號傳導通路、控制箱和外接電化學測試儀器。磁力驅動裝置(12)與高壓釜的上蓋(5)之間用螺栓連接，高壓氣瓶導氣管與高壓釜進氣管(6)之間螺扣連接，三電極系統通過信號傳導通路與外接電化學測試儀器相連；高壓釜控制箱與高壓釜之間用導線連接，高壓氣瓶放出的實驗氣體通過進氣管(6)進入反應釜內。本發明的優點在于可以測試工作電極動態條件下的電化學信號，對于進行高溫高壓動態腐蝕行為和機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 優先權日2005年3月25日
發明者路民旭, 柳偉 申請人:北京科技大學