[實用新型]高溫高壓動態電化學測試及pH原位監測實驗裝置

有效

• 申請號: 201320430086.2
• 申請日: 2013-07-18
• 公開（公告）號: CN203337521U
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 許立寧;路民旭;郭少強;李大鵬;石云光
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: G01N17/02
• 分類號: G01N17/02
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

技術領域

本實用新型屬于腐蝕電化學領域，涉及一種動態高溫高壓腐蝕環境下金屬材料的腐蝕電化學行為、pH影響規律和機理研究用的實驗裝置。適用于高溫高壓腐蝕介質在動態工況條件工作，尤其適用于動態條件下高溫高壓CO₂腐蝕原位電化學信號測試，以及金屬材料電化學反應對其附近溶液的pH影響研究。

背景技術

高溫高壓多相介質腐蝕是一種因電化學腐蝕作用而導致材料失效的常見現象。例如油氣工業開采和集輸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失效形式，涉及腐蝕介質主要有CO₂等酸性氣體和水。進行動態高溫高壓腐蝕模擬實驗是研究流動介質下材料的耐蝕性和腐蝕機理，以及評價和研究緩蝕劑的重要手段。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，并能夠實現本體模擬溶液和金屬材料表面附近溶液的pH監測記錄。但由于高溫高壓條件下，對動態工作電極、參比電極和pH電極等結構和承壓密封都有很高的要求，不容易實現電化學信號的輸出和pH的監測。通常，在動態高溫高壓反應釜中進行模擬實驗后，再在靜態常壓反應容器中進行電化學測試和pH檢測，并不能得出實際情況下腐蝕過程中的電化學行為和對材料表面溶液pH的影響。因此，由于測量動態高溫高壓電化學信號和監測pH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

本實用新型的目的在于提供一種動態高溫高壓電化學測試實驗裝置，并能實現本體模擬溶液和材料表面附近溶液pH的連續監測記錄。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和監測pH變化的問題，可以方便的測量動態條件下試樣的電化學信號和連續監測記錄兩處溶液的pH值。

本實用新型的技術方案是：一種高溫高壓動態電化學測試及pH原位監測裝置，該裝置包括高溫高壓反應釜、旋轉系統、加熱保溫系統、外接供氣系統（圖上未顯示）、三電極系統、第一pH復合電極系統、第二pH復合電極系統、工作電極信號傳導通路、外接控制箱（圖上未顯示）、外接電化學測試儀器（圖上未顯示）、外接pH儀表（圖上未顯示）和計算機（圖上未顯示）;

所述高溫高壓反應釜由高壓釜蓋、高壓釜體、進氣管、出氣管、壓力傳感器、壓力表及安全閥構成；

所述旋轉系統由磁力驅動裝置、第一陶瓷軸承、第二陶瓷軸承、金屬軸套和旋轉軸組成；

所述加熱保溫系統用于給所述高溫高壓反應釜加熱，該系統由加熱保溫裝置和溫度傳感器構成；

所述外接供氣系統用于提供腐蝕性氣體；

所述三電極系統由旋轉工作電極、第一參比電極和輔助電極組成；

所述第一pH復合電極系統由第二pH電極與第三參比電極構成；

所述第二pH復合電極系統由第一pH電極與第二參比電極構成；

所述工作電極信號傳導通路由導電壓簧、旋轉導線、法蘭座、集電環、軟導線和工作電極導線構成；

所述外接電化學測試儀器用于采集和傳輸旋轉工作電極24、第一參比電極21和輔助電極32的電化學信息；所述外接pH儀表用于采集所述第一pH復合電極系統（試樣表面）和第二pH復合電極系統（遠離試樣表面的溶液中）測量得到pH值；

計算機（圖上未顯示）用于對所述外接電化學測試儀（圖上顯示）和外接pH儀表采集（圖上顯示）的數據進行記錄、分析處理和輸出；

其中，所述高壓釜蓋上設有第一參比電極孔、第二參比電極孔、第一pH電極孔、溫度傳感器孔、輔助電極孔、第二pH電極孔、旋轉工作電極孔、第三參比電極孔，所述高壓釜蓋的兩側面分別設置所述進氣管和出氣管；所述旋轉工作電極孔位于所述高壓釜蓋的圓心位置，所述壓力傳感器、壓力表和安全閥通過管路與所述出氣管聯通，所述高壓釜蓋與高壓釜體通過緊固螺栓連接，所述高壓釜體的側壁上設置所述加熱保溫裝置，所述外接供氣系統與所述進氣管聯通；

所述旋轉軸安裝在所述旋轉工作電極孔上，所述旋轉軸的下端插入所述高壓釜體內通過背緊螺母與所述聚四氟乙烯夾具固接，所述旋轉工作電極鑲嵌在所述聚四氟乙烯夾具上，所述金屬軸套通過陶瓷軸承安裝于所述旋轉軸的上端，所述工作電極導線通過螺母和壓簧安裝在上蓋上，所述上蓋安裝在所述金屬軸套的頂端，通過壓蓋固定，所