CN210572085U - 一种电厂大管道材料现场电化学测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电厂大管道材料现场电化学测试装置，该装置包括测试电解反应池、底部吸盘、柔性密封圈、工作电极区域、密封顶盖、参比电极、辅助电极、注液口和排液口等。测试时，电解反应池通过底部吸盘与待测管道固定，二者之间通过柔性密封圈密封，柔性密封圈内的待测管道区域为工作电极区域，电解反应池上端设有密封顶盖，密封顶盖上固定工作电极导线、参比电极和辅助电极，三电极导线伸出密封顶盖后与电化学工作站连接，此时开始对管材材料进行现场电化学性能测试。与现有技术对比，本实用新型设计巧妙，操作简单方便，成本低廉，整套系统可为电厂大管道材料提供了一种现场可应用的检测方法，可对管道材料进行现场电化学性能测试。
Description
技术领域
本实用新型属于金属材料电化学测试领域，具体涉及一种电厂大管道材料现场电化学测试装置。
背景技术
燃煤电厂一些关键部件长期在高温高压工况下服役，蠕变损伤与老化已成为其典型失效形式之一，目前针对燃煤电厂用低合金钢已建立了相关老化评估标准(DL/T 438-2016)，可以通过现场金相覆膜方法判定其蠕变损伤等级，为金属监督工作提供了重要工具。然而目前超临界和超超临界燃煤电厂中，主蒸汽、再热蒸汽热段管道几乎都使用了高铬马氏体耐热钢(P91、P92、P122等)，马氏体耐热钢的老化规律与低合金钢有着显著差别，现有的蠕变老化评估导则无法完全适用于马氏体耐热钢，新的现场可用的老化评估技术亟待研发。
电化学测试方法具有灵敏度高、实时性好等优点，电化学参数与材料晶界性能及第二相分布密切相关，电化学特征参数会随着合金组织老化而发生变化，从而可以对合金的老化劣化程度进行定性或定量的判定，目前日本Tetsuo Shoji教授的课题组在利用该方法评价高铬(9～12％Cr)马氏体耐热钢老化方面已有大量研究[1,2]。然而目前常用测试方法为：将管材从现场取样后，加工为特定尺寸试样，在实验室内进行电化学测试试验，该过程不仅周期长，而且需要现场割管、取样，工作量大，成本较高，亟待开发现场可应用的测试装置与技术。
参考文献：
[1]Komazaki S I,Kishi S,Shoji T,et al.Creep and Fatigue at ElevatedTemperatures.Influence of Pre-Aging on Creep Rupture Strength of TungstenAlloyed 9％Cr Ferritic Steel and Creep Damage Evaluation by ElectrochemicalMethod[J].JSME International Journal Series A,2002,45(1):30-38.
[2]Wang Z,Jian X,Takeda Y,et al.An electrochemical method fordetection and quantification of Laves phase in 12Cr martensitic stainlesssteel[J].Corrosion Science,2018,135:215-221.
实用新型内容
本实用新型的目的是为了克服现有方法中的以上弊端，提供了一种现场可应用的测试技术，具体为一种电厂大管道材料现场电化学测试装置。
本实用新型采用如下技术方案来实现的：
一种电厂大管道材料现场电化学测试装置，其特征在于，包括具有中空腔体且两端开口的电解反应池，以及密封顶盖、工作电极导线、参比电极和辅助电极；其中，
电解反应池下端固定连接柔性密封圈，测试状态时，电解反应池通过底部吸盘上的吸盘压紧螺母与待测管道压紧固定，所述电解反应池与所述待测管道之间通过柔性密封圈密封，电解反应池内填充有电解液，柔性密封圈内的待测管道接触电解液区域为工作电极区域，密封顶盖安装在电解反应池顶部开口处，工作电极导线、参比电极和辅助电极均穿过密封顶盖伸入至电解反应池内，且工作电极导线与工作电极区域连接，三电极导线伸出至密封顶盖外部分与电化学工作站连接，进而实现燃煤电厂管道材料现场电化学性能测试。
本实用新型进一步的改进在于，密封顶盖上开设有注液口，电解反应池的底部侧壁上还设置有排液口，所述排液口设有排液软管伸至电解反应池底部。
本实用新型进一步的改进在于，工作电极导线通过点焊方式与工作电极区域固定连接，工作电极导线外套有工作电极绝缘管，其顶端通过工作电极密封塞与密封顶盖固定。
本实用新型进一步的改进在于，参比电极选用饱和甘汞电极、Ag/AgCl电极，辅助电极选用片状Pt电极。
本实用新型进一步的改进在于，辅助电极导线外套有辅助电极绝缘管，其顶端通过辅助电极密封塞与密封顶盖固定。
本实用新型进一步的改进在于，电解反应池下端插入连接柔性密封圈的密封圈凹槽中，且两者之间通过密封胶固定连接；柔性密封圈采用耐电解液腐蚀的材料，柔性密封圈具有良好贴合密封性，保证电化学测试过程中所述电解液不泄露。
本实用新型具有如下有益的技术效果：
1、本实用新型提供了一种电厂大管道材料现场电化学测试装置，电解反应池通过底部吸盘与待测管道固定，两者之间通过柔性密封圈密封，柔性密封圈内的待测管道区域为工作电极区域，点焊工作电极导线后可以实现燃煤电厂管道材料现场电化学性能测试，克服了现有技术中取样后在实验室内测试种种弊端，无需割管取样，大大降低人力物力成本。
2、本实用新型将待测管道表面磨抛后的区域作为工作电极，直接进行现场测试，灵敏度高、实时性好，方便快捷，可以进行现场大批量测试。
3、本实用新型设计巧妙，操作简单方便、价格低廉，可成为一种广泛应用的现场无损检测技术。
附图说明
图1为本实用新型的总装配图。
图2为本实用新型俯视图。
附图标记说明：
图中：1为电解反应池；2为底部吸盘；21为吸盘压紧螺母；3为待测管道；4为柔性密封圈；41为密封圈凹槽；5为电解液；6为工作电极区域；7为密封顶盖；8为工作电极导线、81绝缘管、82工作电极密封塞；9为参比电极；91为参比电极密封塞；10为辅助电极、101绝缘管、102辅助电极密封塞；11为注液口；12为排液口；
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明。
如图1和图2所示，本实用新型提供的一种电厂大管道材料现场电化学测试装置，包括测试电解反应池1、底部吸盘2、柔性密封圈4、电解液5、工作电极区域6、密封顶盖7、工作电极导线8、参比电极9、辅助电极10、注液口11和排液口12。
电解反应池1下端固定连接柔性密封圈4，测试状态时，电解反应池1通过底部吸盘2上的吸盘压紧螺母21与待测管道3压紧固定，所述电解反应池1与所述待测管道3之间通过柔性密封圈4密封，保证所述电解液5在测试过程中不泄露，柔性密封圈4内的待测管道3区域(接触电解液区域)为工作电极区域6，电解反应池1上端设有密封顶盖7，密封顶盖上固定所述工作电极导线8、参比电极9和辅助电极10；三电极导线伸出密封顶盖7后与电化学工作站连接，整套系统可以实现燃煤电厂管道材料现场电化学性能测试。
所述电解反应池1下端插入连接柔性密封圈4的密封圈凹槽41中，且两者之间通过密封胶固定连接。柔性密封圈4应采用耐电解液5腐蚀的材料，柔性密封圈4应具有良好贴合密封性，保证电化学测试过程中所述电解液5不泄露；所述底部吸盘2应具有良好的吸附力，保证电解反应池1与待测管道3固定良好。
参比电极9应具有较大交换电流密度，是良好可逆电极，应具有良好的电势稳定性和重现性，常选用饱和甘汞电极、Ag/AgCl电极；辅助电极10本身电阻要小，并且不容易被极化，通常选用Pt电极，辅助电极导线外也套有绝缘管101，其顶端通过辅助电极密封塞102与密封顶盖7固定。
本实用新型提供的一种电厂大管道材料现场电化学测试装置，测试时，具体步骤如下：
首先，在待测管道3上选定区域(面积要大于工作电极区域6)，对选定区域进行表面处理，用砂轮片将选定区域打磨平整，去掉氧化皮露出金属，之后依次用240#、400#、600#号SiC砂纸打磨，之后依次用10#、5#号金刚石抛光膏抛光。
在选定区域内选择合适位置作为工作电极区域6，将外壁套有绝缘管81的工作电极导线8点焊到工作电极区域6的边缘，点焊质量要好，不但保证牢固连接，而且工作电极导线8与工作电极区域6处于电流导通状态。
然后将电解反应池1安装在工作电极区域6上，通过其底部吸盘2与待测管道3固定，电解反应池1与待测管道3之间通过柔性密封圈4密封，要根据电解液5的酸碱性来选择合适的柔性密封圈4的材质，保证密封圈采用耐电解液5腐蚀的材料，除此之外，柔性密封圈4应具有良好贴合密封性，保证电化学测试过程中电解液5不泄露。底部吸盘2应具有良好的吸附力，保证电解反应池1与待测管道3固定良好，底部吸盘2与待测管道3接触区域也应做好表面处理，保证吸附力。
将参比电极9、辅助电极10放入电解反应池1中，调节两者与工作电极区域6的相对位置，保证辅助电极10与工作电极区域6相互平行，参比电极9尽量接近工作电极区域6，但三者之间都不能接触，调整好三电极之间的相对位置后，分别通过工作电极密封塞82、参比电极密封塞91、辅助电极密封塞102将工作电极导线8、参比电极9、辅助电极10与密封顶盖7密封固定，之后再将密封顶盖7与电解反应池1固定连接。
关闭排液口12，打开注液口11，将预先配好的电解液5注入电解反应池1中，电解液5液面宜为电解反应池1的高度的2/3处。
三电极导线伸出密封顶盖7后与电化学工作站连接，此时开始对管材材料进行现场电化学性能测试。
试结束后，电解液由电解池底部的排液软管经过排液口排出，卸下整套装置后，用酒精清洗工作电极区域，去除电解液残留。
整套系统为燃煤电厂管道材料提供了一种现场可应用的电化学测试装置。
Claims (6)
1.一种电厂大管道材料现场电化学测试装置，其特征在于，包括具有中空腔体且两端开口的电解反应池(1)，以及密封顶盖(7)、工作电极导线(8)、参比电极(9)和辅助电极(10)；其中，
电解反应池(1)下端固定连接柔性密封圈(4)，测试状态时，电解反应池(1)通过底部吸盘(2)上的吸盘压紧螺母(21)与待测管道(3)压紧固定，所述电解反应池(1)与所述待测管道(3)之间通过柔性密封圈(4)密封，电解反应池(1)内填充有电解液(5)，柔性密封圈(4)内的待测管道(3)接触电解液区域为工作电极区域(6)，密封顶盖(7)安装在电解反应池(1)顶部开口处，工作电极导线(8)、参比电极(9)和辅助电极(10)均穿过密封顶盖(7)伸入至电解反应池(1)内，且工作电极导线(8)与工作电极区域(6)连接，三电极导线伸出至密封顶盖(7)外的部分与电化学工作站连接，进而实现对电厂大管道材料现场电化学性能测试。
2.根据权利要求1所述的一种电厂大管道材料现场电化学测试装置，其特征在于，所述密封顶盖(7)上开设有注液口(11)，所述电解反应池(1)的底部侧壁上设置有排液口(12)，所述排液口(12)设有排液软管伸至电解反应池(1)底部。
3.根据权利要求1所述的一种电厂大管道材料现场电化学测试装置，其特征在于，工作电极导线(8)通过点焊方式与工作电极区域(6)固定连接，工作电极导线(8)外套有工作电极绝缘管(81)，其顶端通过工作电极密封塞(82)与密封顶盖(7)固定。
4.根据权利要求1所述的一种电厂大管道材料现场电化学测试装置，其特征在于，参比电极(9)选用饱和甘汞电极、Ag/AgCl电极。
5.根据权利要求1所述的一种电厂大管道材料现场电化学测试装置，其特征在于，所述辅助电极(10)选用片状Pt电极，辅助电极导线外套有辅助电极绝缘管(101)，其顶端通过辅助电极密封塞(102)与密封顶盖(7)固定。
6.根据权利要求1所述的一种电厂大管道材料现场电化学测试装置，其特征在于，所述电解反应池(1)下端插入连接柔性密封圈(4)的密封圈凹槽(41)中，且两者之间通过密封胶固定连接；柔性密封圈(4)采用耐电解液(5)腐蚀的材料，柔性密封圈(4)具有良好贴合密封性，保证电化学测试过程中所述电解液(5)不泄露。
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| CN110426430A (zh) * | 2019-09-02 | 2019-11-08 | 西安热工研究院有限公司 | 一种电厂大管道材料现场电化学测试装置及方法 |
| CN117419980A (zh) * | 2023-09-25 | 2024-01-19 | 中国石油大学(华东) | 一种管道电化学充氢装置 |
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