CN114894705A - 一种金属垢下腐蚀电化学实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属垢下腐蚀电化学实验装置，利用工作电极紧固夹具的结构固定、制备模拟沉积物覆盖电极。实验中通过调节通入测试桶体内的液体温度可以模拟不同管壁温差下的垢下腐蚀行为，通过电机搅拌作用可使工作电极侧的溶液成为流动腐蚀介质，测量动态腐蚀行为。两个工作电极孔间隔设置，可以测试两电极之间的耦合腐蚀参数，获得腐蚀过程中垢下腐蚀的腐蚀数据,电极夹具极大的简化了沉积物覆盖电极的制作过程，使得实验更为快捷，有利于更好地分析金属材料在循环冷却水介质中的垢下腐蚀机理,过电极紧固夹具，省去了工作电极封样、焊接的步骤，更方便制作模拟沉积物覆盖电极，实验操作更加简单、可重复性更强。
Description
技术领域
本发明属于电化学腐蚀测量领域，具体为一种金属垢下腐蚀电化学实验装 置。
背景技术
炼厂循环冷却水系统管路主要为金属材质，以碳钢与304不锈钢为主，每 年因管路腐蚀穿孔都会产生巨大的经济损失和安全隐患，而垢下腐蚀是循环冷 却水管路腐蚀穿孔的重要原因之一。电化学测试技术是研究金属材料腐蚀最常 用的方法，其对腐蚀过程可以进行快速、可持续的监测。但现有电化学实验装 置模拟条件单一、无法模拟动态条件下的金属垢下腐蚀行为，且垢下腐蚀电极 制备过程繁琐，限制了传统电化学技术在金属垢下腐蚀领域的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种金属垢下腐蚀电化学实验装置，以克服现有技 术的不足。
一种金属垢下腐蚀电化学实验装置，包括双层结构的测试桶体，测试桶体 的内层底部设有两个间隔设置工作电极触孔，工作电极触孔内通过工作电极紧 固夹具固定工作电极，测试桶体的外层侧壁开设有进水口和出水口，测试桶体 的外层底部设有排水口，测试桶体的上端设有端盖，端盖上开设有与工作电极 触孔同轴的参比电极孔和监测孔，参比电极孔和监测孔分别设置参比电极和监 测探头，测试桶体上设有电机轴孔，电机轴孔内设有搅拌电机。
优选的，参比电极穿过参比电极孔设置于工作电极正上方。
优选的，工作电极触孔为沉头孔，工作电极设置于沉头孔内，通过工作电 极紧固夹具固定。
优选的，工作电极紧固夹具与工作电极触孔通过螺纹连接。
优选的，工作电极紧固夹具为通孔圆柱结构。
优选的，工作电极紧固夹具的通孔内设置有能够与工作电极接触的腐蚀介 质。
优选的，监测孔包括辅助电极孔、理化介质监测孔、温度测孔和导气孔， 辅助电极孔内设置有辅助电极。
优选的，测试桶体包括内桶体和外桶体，内桶体和外桶体上端通过螺钉密 封连接。
优选的，理化介质监测孔内密封安装理化性质监测探头，温度测孔内密封 安装测温计。
优选的，工作电极、参比电极和辅助电极通过导线与电化学工作站连接。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明一种金属垢下腐蚀电化学实验装置，利用工作电极紧固夹具的结构 固定、制备模拟沉积物覆盖电极。实验中通过调节通入测试桶体内的液体温度 可以模拟不同管壁温差下的垢下腐蚀行为，通过电机搅拌作用可使工作电极侧 的溶液成为流动腐蚀介质，测量动态腐蚀行为。两个工作电极孔间隔设置，可 以测试两电极之间的耦合腐蚀参数，获得腐蚀过程中垢下腐蚀的腐蚀数据,电极 夹具极大的简化了沉积物覆盖电极的制作过程，使得实验更为快捷，有利于更 好地分析金属材料在循环冷却水介质中的垢下腐蚀机理。
优选的，通过电极紧固夹具，省去了工作电极封样、焊接的步骤，更方便 制作模拟沉积物覆盖电极，实验操作更加简单、可重复性更强。
优选的，工作电极触孔为沉头孔，工作电极设置于沉头孔内，通过工作电 极紧固夹具固定。
优选的，工作电极紧固夹具为通孔圆柱结构，工作电极紧固夹具的通孔内 设置有能够与工作电极接触的腐蚀介质,工作电极腐蚀反应面积可通过工作电 极紧固夹具通孔进行确定控制，同时可借助紧固夹具的通孔结构制备不同沉积 物厚度的覆盖电极，便于进行多种条件下的金属材料垢下腐蚀监测。
附图说明
图1为本发明实施例中金属垢下腐蚀电化学实验装置主视图。
图2为本发明实施例中圆形空腔主视图。
图3为本发明实施例中端盖俯视图。
图4为本发明实施例中工作电极触孔局部图。
图中，1、测试桶体；2、端盖；3、参比电极孔；4、电机轴孔；5、工作 电极孔；6、工作电极；7、工作电极紧固夹具；8、工作电极导线孔；9、出水 口；10、排水口；11、进水口；12、工作电极触孔；14、工作电极孔；15、辅 助电极孔；16、理化介质监测孔；17、温度测孔；18、导气孔；19、紧固螺钉 孔。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施 例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所 描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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。
如图1至图4所示，本发明一种金属垢下腐蚀电化学实验装置，包括：测 试桶体1、端盖2、工作电极触孔12、参比电极孔、理化性质监测孔16、电机 轴孔4、进水口11、出水口9、辅助电极15、工作电极紧固夹具7，实验中具 体连接方式如下：借助工作电极紧固夹具7与测试桶体1的内层底部的工作电 极触孔12形成沉积物覆盖电极，参比电极通过参比电极测孔连接盐桥插入测 试桶体1内的空腔，且参比电极测孔与工作电极测孔在同一轴线，辅助电极15 通过辅助电极测孔插入空腔内，理化性质监测孔16开设于盖板2上。
测试桶体1具体采用亚克力材料制成的圆形空腔结构，工作电极触孔12 为沉头孔，沉头孔内预设导电螺钉，工作电极触孔12侧壁设置工作电极导线孔 8，导电螺钉通过设置于工作电极导线孔8内的导线连接至工作站，导电螺钉通 过，工作电极6设置于沉头孔内，通过工作电极紧固夹具7压紧固定；金属试 样打磨后可直接用作工作电极，放置于工作电极触孔底部，由工作电极通过工 作电极紧固夹具7密封固定，工作电极通过导电螺钉连接的导线，经端盖上的 工作电极孔与电化学工作站连接。盖板2上设置紧固螺钉孔19，通过紧固螺钉 固定于测试桶体1上。
工作电极通过工作电极紧固夹具中心的圆形通孔与腐蚀介质接触，通孔内 根据需要可放置不同厚度的模拟腐蚀垢层，用来进行垢下腐蚀的测试。
工作电极上端接触腐蚀垢层，底部接触高温液体，以模拟不同温度下的检 测。
辅助电极、参比电极通过端盖上的参比电极孔、辅助电极孔接入测试桶体 1内部，腐蚀介质理化性质监测孔为端盖上方的2个螺纹孔，理化性质监测探 头通过密封装置经螺纹孔伸入装置内部；辅助电极孔、参比电极孔、理化性质 监测孔、温度测孔均集中在可拆卸的圆形端盖上，端盖通过螺钉与亚克力空腔 密封连接。
测试桶体1上的进水口11和出水口9，进水口11开口高度低于出水口9 开口高度，可通入不同温度的高温水，确保工作电极6与高温液体充分接触， 构造金属试样内外两侧不同的温度环境，模拟水冷器换热管真实腐蚀环境，研 究不同管壁温差对腐蚀结垢行为的影响。
端盖设有电机轴孔，可外接搅拌电机，使腐蚀介质有不同的流动速度，研 究流速对垢下腐蚀行为的影响。
本发明装置中，工作电极腐蚀反应面积可通过工作电极紧固夹具通孔进行 确定控制，同时可借助紧固夹具的通孔结构制备不同沉积物厚度的覆盖电极， 便于进行多种条件下的金属材料垢下腐蚀监测。
本发明装置设有两个理化性质监测孔16，理化监测电极可通过测孔伸入腐 蚀介质中进行实时监测，从而更好地分析腐蚀过程。
本发明中的工作电极、参比电极、辅助电极通过导线与电化学工作站连接， 组成三电极体系，可以进行电化学阻抗谱、极化曲线的测试。同时，两个电极 触孔可以同时安装两个金属电极，通过零电阻电流计测量两个电极间的耦合电 流。
以循环冷却水系统常见材料Q235碳钢为例，按照图1所示固定好工作电 极后，在夹具上部开孔内放置模拟沉积物，然后连接好各电极，套管进水口通 入不同温度的介质，打开电化学工作站，待系统稳定后进行电化学测试。
本发明装置简化了沉积物覆盖工作电极制备步骤，解决了现有腐蚀测试实 验中无法对流动腐蚀介质中的金属材料垢下腐蚀电化学测试问题。本发明利用 工作电极紧固夹具的结构固定、制备模拟沉积物覆盖电极。实验中通过调节通 入测试桶体内的液体温度可以模拟不同管壁温差下的垢下腐蚀行为，通过电机 搅拌作用可使工作电极侧的溶液成为流动腐蚀介质，测量动态腐蚀行为。两个 工作电极孔间隔设置，可以测试两电极之间的耦合腐蚀参数，获得腐蚀过程中 垢下腐蚀的腐蚀数据。参比电极通过工作电极触孔正上方的测孔接入空腔内部， 置于工作电极上方3mm处，有助于减小溶液电阻的影响，可进行极化扫描、 交流阻抗谱等电化学测试。
本发明可以将腐蚀介质中的理化性质参数变化情况和电化学测试结果结合 起来，分析金属的腐蚀行为，同时电极夹具极大的简化了沉积物覆盖电极的制 作过程，使得实验更为快捷，有利于更好地分析金属材料在循环冷却水介质中 的垢下腐蚀机理。
本发明一方面可以对流动循环冷却水介质中的金属腐蚀进行实时电化学腐 蚀测试，另一方面可以对不同温差下的金属腐蚀行为进行研究，而且通过电极 紧固夹具结构设计，省去了工作电极封样、焊接的步骤，更方便制作模拟沉积 物覆盖电极，实验操作更加简单、可重复性更强。对于研究金属材料垢下腐蚀 机理，进一步分析不同条件下的垢下腐蚀有重要帮助。
Claims (10)
1.一种金属垢下腐蚀电化学实验装置，其特征在于，包括双层结构的测试桶体(1)，测试桶体(1)的内层底部设有两个间隔设置工作电极触孔(12)，工作电极触孔(12)内通过工作电极紧固夹具(7)固定工作电极(6)，测试桶体(1)的外层侧壁开设有进水口(11)和出水口(9)，测试桶体(1)的外层底部设有排水口(10)，测试桶体(1)的上端设有端盖(2)，端盖(2)上开设有与工作电极触孔同轴的参比电极孔和监测孔，参比电极孔和监测孔分别设置参比电极和监测探头，测试桶体(1)上设有电机轴孔(4)，电机轴孔(4)内设有搅拌电机。
2.根据权利要求1所述的一种金属垢下腐蚀电化学实验装置，其特征在于，参比电极穿过参比电极孔设置于工作电极正上方。
3.根据权利要求1所述的一种金属垢下腐蚀电化学实验装置，其特征在于，工作电极触孔(12)为沉头孔，工作电极(6)设置于沉头孔内，通过工作电极紧固夹具(7)固定。
4.根据权利要求3所述的一种金属垢下腐蚀电化学实验装置，其特征在于，工作电极紧固夹具(7)与工作电极触孔(12)通过螺纹连接。
5.根据权利要求3所述的一种金属垢下腐蚀电化学实验装置，其特征在于，工作电极紧固夹具(7)为通孔圆柱结构。
6.根据权利要求5所述的一种金属垢下腐蚀电化学实验装置，其特征在于，工作电极紧固夹具(7)的通孔内设置有能够与工作电极接触的腐蚀介质。
7.根据权利要求1所述的一种金属垢下腐蚀电化学实验装置，其特征在于，监测孔包括辅助电极孔(15)、理化介质监测孔(16)、温度测孔(17)和导气孔(18)，辅助电极孔(15)内设置有辅助电极。
8.根据权利要求1所述的一种金属垢下腐蚀电化学实验装置，其特征在于，测试桶体(1)包括内桶体和外桶体，内桶体和外桶体上端通过螺钉密封连接。
9.根据权利要求1所述的一种金属垢下腐蚀电化学实验装置，其特征在于，理化介质监测孔(16)内密封安装理化性质监测探头，温度测孔(17)内密封安装测温计。
10.根据权利要求1所述的一种金属垢下腐蚀电化学实验装置，其特征在于，工作电极、参比电极和辅助电极通过导线与电化学工作站连接。
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| CN202210466038.2A CN114894705A (zh) | 2022-04-29 | 2022-04-29 | 一种金属垢下腐蚀电化学实验装置 |
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2022
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