CN1304834C - 动态高温高压电化学测试实验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种动态高温高压电化学测试实验装置，属于金属腐蚀与防护设备技术领域属于金属腐蚀与防护设备技术领域。包括：磁力驱动装置、高温高压反应釜、高压气瓶、三电极系统、信号传导通路、控制箱和外接电化学测试仪器。磁力驱动装置(12)与高压釜的上盖(5)之间用螺栓连接，高压气瓶导气管与高压釜进气管(6)之间螺扣连接，三电极系统通过信号传导通路与外接电化学测试仪器相连；高压釜控制箱与高压釜之间用导线连接，高压气瓶放出的实验气体通过进气管(6)进入反应釜内。本发明的优点在于：可以测试工作电极动态条件下的电化学信号，对于进行高温高压动态腐蚀行为和机理研究有重要的意义。

Description

动态高温高压电化学测试实验装置
技术领域
本发明属于金属腐蚀与防护设备技术领域，特别是提供了一种动态高温高压电化学测试实验装置，适用于高温高压腐蚀介质动态工况条件工作，尤其适用于动态条件下高温高压CO2腐蚀电化学信号测试使用的实验装置。
背景技术
高温高压多相介质腐蚀是一种常见的现象，例如油气工业采集和输送过程中各种管道和容器的腐蚀就以高温高压多相介质的腐蚀为主要的失效形式，进行动态高温高压腐蚀实验是评定流动介质条件下材料的耐蚀性、腐蚀行为和机理以及开发和评价新型缓蚀剂的重要手段。因此，必须有可以模拟实际条件下的动态高温高压电化学腐蚀实验的装置。但由于高温高压条件下，对动态工作电极和参比电极等结构有很高的要求，不容易实现电化学信号的输出和测量。通常，在高温高压釜中进行腐蚀实验后，在常压条件下测量电化学信号如极化曲线和交流阻抗谱等，并不能得出实际情况下腐蚀过程中的电化学行为。因此，由于可测量动态高温高压电化学信号装置的缺乏，影响了对高温高压动态腐蚀行为和机理的深入研究。
发明内容
本发明的目的在于提供一种动态高温高压电化学测试实验装置，解决了以往不能对实际情况下腐蚀过程电化学信号进行测量的问题，可以方便地测量动态条件下试样表面的电化学信号。
本发明包括：磁力驱动装置、高温高压反应釜、高压气瓶、三电极系统、信号传导通路、控制箱和外接电化学测试仪器。磁力驱动装置12与高压釜的上盖5通过螺栓进行连接，中间放置密封垫进行密封。高压气瓶导气管与高压釜进气管6之间用螺扣连接。三电极系统通过信号传导通路与外接电化学测试仪器相连。高压釜控制箱与高压釜用导线连接。高压气瓶放出的实验用气体通过进气管6进入反应釜内，产生高压实验环境，通过保温加热装置16加热釜内的电介质溶液到设定的高温。紧固螺栓26与磁力驱动装置12将反应釜密封。磁力驱动装置12提供驱动力，使旋转轴3旋转从而带动试样盘17，采用金属材料轴套29屏蔽磁力驱动装置12产生的电磁干扰。固定在试样盘17上的试样8通过压簧24与盘中的导线相连，试样8作为旋转工作电极；作为旋转工作电极的试样8与辅助电极15和参比电极7构成三电极系统，见图1。信号传导通路由带不锈钢接头的导电柱塞20、位于旋转轴3中的导线1、铅触头25和工作电极导线22连接组成，其中铅触头25和工作电极导线22组成铅—不锈钢动静耦合装置，见图1、图2。其中，由静止的工作电极导线22和铅触头25组成的铅—不锈钢动静耦合装置，将信号从旋转导线1传导至工作电极导线22，铅触头25位于旋转轴3顶端随旋转轴3旋转，工作电极导线22通过压簧24和绝缘垫23与上盖27紧密接触密封，工作电极导线22穿过紧固螺栓26与电化学测试仪器工作电极信号输入端连接。工作电极的电信号通过信号传导通路输入到外部电化学测试仪器的工作电极信号输入端，实现了高温高压条件下旋转的试样8表面的电化学信号的引出。外接电化学测试仪器有恒电位仪和阻抗分析测试仪，在附图1中未标出。
本发明装置使用最高温度280℃，最高压力为10Mpa的高温高压Ag-AgCl参比电极和金属Pt辅助电极，使用环形试样以消除试样旋转时由于与参比电极和辅助电极之间距离变化引起的电极间溶液电阻变化的影响。
本发明的优点在于：可以测试工作电极动态条件下的电化学信号，如极化曲线和交流阻抗，可以用来进行高温高压动态腐蚀行为和机理研究。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。其中旋转导线1、工作电极外绝缘外壳2、旋转轴3、测速探头4、高压釜上盖5、进气管6、高温高压参比电极导线7、试样8、压簧9、后盖10、紧固螺栓11、磁力驱动装置12、冷却水管13、出气管14、辅助电极15、保温加热装置16、试样盘17、辅助电极支架18、高压釜底盖19、导电柱塞20。
图2是本发明图1中A区的结构示意图，其中是绝缘垫21、工作电极导线22、绝缘垫23、压簧24、铅触头25、紧固螺栓26、上盖27、压盖28、轴套29、绝缘材料30、钢支架31。
具体实施方式
参照图1、2为本发明的一种实施方式。磁力驱动装置12与高压釜的上盖5通过螺栓进行连接，中间放置密封垫进行密封。高压气瓶导气管与高压釜进气管6之间用螺扣连接。三电极系统通过信号传导通路与外接电化学测试仪器相连。高压釜控制箱与高压釜上的部件用导线连接。高压气瓶放出的实验用气体通过进气管6进入反应釜内，产生高压实验环境，通过保温加热装置16加热釜内的电介质溶液到设定的高温。紧固螺栓26与磁力驱动装置12将反应釜密封。磁力驱动装置12提供驱动力，使旋转轴3旋转从而带动试样盘17，采用金属材料轴套29屏蔽磁力驱动装置12产生的电磁干扰。固定在试样盘17上的试样8通过压簧24与盘中的导线相连作为旋转工作电极，与辅助电极15和参比电极7构成三电极系统，见图1。信号传导通路由导电柱塞20、位于旋转轴3中的导线1、铅触头25和静止电极导线22相连组成，见图1、图2。
将所加工的环形试样固定在试样盘17上，试样通过压簧24与盘中的导线相连，试样8为三电极系统中的旋转工作电极。打开釜底盖19，将试样盘旋紧在旋转轴3上通过导电柱塞20上的不锈钢接头与旋转轴中的导线1相连，并在釜内倒入一定体积的电介质溶液后盖上底盖19。通过进气孔6通入气体N2除氧，后通入一定压力的实验气体(如CO2)并加热到设定的温度。通过磁力驱动装置12使旋转轴3旋转，并通过上盖27和压盖28对容器进行密封，使釜内保持高温高压状态。旋转轴3的导线1通过铅触头25与静止的工作电极导线22相连，工作电极导线22通过紧固螺栓26后与电化学仪器的工作电极端相连。辅助电极15和参比电极7与电化学仪器的对应接口相连。试样旋转的速度可由测速探头4测出。在控制箱上显示高温高压釜内的温度、压力以及试样的转速。

Claims (2)

1、一种动态高温高压电化学测试实验装置，其特征在于：包括：磁力驱动装置、高温高压反应釜、高压气瓶、三电极系统、信号传导通路、控制箱和外接电化学测试仪器；磁力驱动装置(12)与高压釜的上盖(5)之间用螺栓连接，中间用密封垫进行密封；高压气瓶导气管与高压釜进气管(6)之间螺扣连接，三电极系统通过信号传导通路与外接电化学测试仪器相连；高压釜控制箱与高压釜之间用导线连接，高压气瓶放出的实验用气体通过进气管(6)进入高压釜内，产生高压实验环境，通过保温加热装置(16)加热釜内的电介质溶液到设定的高温；紧固螺栓(26)与磁力驱动装置(12)将反应釜密封；磁力驱动装置(12)提供驱动力，使旋转轴(3)旋转带动试样盘(17)，采用金属材料轴套(29)屏蔽磁力驱动装置(12)产生的电磁干扰；固定在试样盘(17)上的试样(8)通过压簧(24)与试样盘(17)中的导线相连，试样(8)作为旋转工作电极；作为工作电极的试样(8)与辅助电极(15)和参比电极(7)构成三电极系统；信号传导通路由带不锈钢接头的导电柱塞(20)、位于旋转轴(3)中的导线(1)、铅触头(25)和工作电极导线(22)组成的铅—不锈钢动静耦合装置连接组成；试样(8)的电信号通过信号传导通路输入到外部电化学测试仪器的工作电极信号输入端，实现了高温高压条件下试样(8)表面电化学信号的导出；铅—不锈钢动静耦合装置将信号从旋转导线(1)传导至工作电极导线(22)；铅触头(25)位于旋转轴(3)的顶端随旋转轴(3)旋转，铅触头(25)的上端插有工作电极导线(22)，拧紧紧固螺栓(26)，工作电极导线(22)通过压簧(24)和绝缘垫(23)与上盖(27)紧密接触密封，工作电极导线(22)穿过紧固螺栓(26)与电化学测试仪器工作电极信号输入端连接。
2、按照权利要求1所述的实验装置，其特征在于：使用环形试样(8)作为工作电极，以消除试样旋转时与参比电极(7)和辅助电极(15)之间距离改变而引起的电极间溶液电阻变化所带来的影响。
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