[發明專利]高溫高壓液固介質沖刷腐蝕實驗及原位電化學測試裝置

有效

• 申請號: 201710141341.4
• 申請日: 2017-03-10
• 公開（公告）號: CN106970020B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 柳偉;李曉剛;盧宋樂;齊小龍;張史安
• 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: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發明提供一種高溫高壓液固介質沖刷腐蝕實驗及原位電化學測試裝置，屬于腐蝕模擬實驗和電化學測試技術領域。該裝置由高溫高壓釜、固相顆粒攪拌槳、固相顆粒阻擋裝置、液固介質攪拌槳、試樣夾具及電化學測試電極等部分組成。通過高溫高壓釜上部的液固介質攪拌槳的轉速實現對試樣表面液固介質不同流速的控制，利用高溫高壓釜下部的固相顆粒攪拌槳的旋轉使固相顆粒與液體均勻混合，采用固相顆粒阻擋裝置阻止固相顆粒沿高溫高壓釜徑向移動而有效減緩了固相顆粒對攪拌槳旋轉軸的磨損，從而有效實現不同流速和固相顆粒含量條件下的液固介質高溫高壓沖刷腐蝕實驗，并利用電化學測試電極與外界電化學測試系統進行不同流速和固相顆粒含量條件的高溫高壓沖刷腐蝕原位電化學測試。

技術領域

本發明涉及包括液固介質沖刷腐蝕在內的腐蝕模擬實驗和電化學測試技術領域，特別是指一種高溫高壓液固介質沖刷腐蝕實驗及原位電化學測試裝置。

背景技術

沖刷腐蝕是金屬材料表面與腐蝕性液固介質之間相對運動所產生力學沖刷和腐蝕的協同作用而引起的金屬材料損傷。沖刷腐蝕是自然和工業環境中極為常見的腐蝕現象之一，特別在石油天然氣開采、船舶和電力等工業領域設施和裝備的過流部件受到了嚴重的沖刷腐蝕，大大降低了這些部件服役壽命。例如，含砂粒的流動腐蝕性介質對管道彎頭、閥門和三通等部件的沖刷腐蝕是導致這些部件失效的主要原因之一。液固介質流速、固相顆粒成分、粒徑、含量和腐蝕介質成分等是影響金屬材料沖刷腐蝕的重要因素，這些因素的變化對金屬材料表面腐蝕產物膜的形成、組成和結構和破壞以及腐蝕性介質擴散均產生影響。深入研究和認識金屬材料在不同液固介質條件下沖刷腐蝕行為和機理，進而有效控制液固介質沖刷腐蝕具有極為重要的理論意義和實際價值。

傳統的沖刷腐蝕實驗裝置為避免液固介質磨損旋轉軸，通常采用在裝置上部放置旋轉軸，同時在旋轉軸上安裝試樣和混合液固介質的攪拌槳。在這種設計中，試樣和液固介質攪拌槳有相同的角速度，難于實現對液固介質與試樣相對流速和液固介質攪拌速度的分別控制。此外，液固介質與旋轉試樣的實際相對流速受到旋轉攪拌槳對流體的帶動作用而顯著降低。目前缺乏分別控制液固介質與試樣相對速度和混合液固介質攪拌速度的沖刷腐蝕實驗裝置和方法，同時也不能有效開展不同液固介質條件下的沖刷腐蝕原位電化學測試。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種高溫高壓液固介質沖刷腐蝕實驗及原位電化學測試裝置。為研究高溫高壓液固介質沖刷腐蝕行為、規律、機理和材料耐蝕性，提供一套高溫高壓液固介質沖刷腐蝕模擬實驗及原位電化學測試裝置。

一種高溫高壓液固介質沖刷腐蝕實驗及原位電化學測試裝置，其特征在于：包括高溫高壓釜、固相顆粒攪拌槳、固相顆粒阻擋裝置、液固介質攪拌槳、試樣夾具及電化學測試電極。在高溫高壓釜中加入一定固相顆粒濃度的液固介質，通過熱電偶并結合溫控系統對高溫高壓釜內液固介質溫度進行測試和控制。通過高溫高壓釜上部液固介質攪拌槳的旋轉控制液固介質與腐蝕試樣和電化學試樣之間的相對流速。通過高溫高壓釜下部的固相顆粒攪拌槳的旋轉可使液固介質均勻混合并防止固相顆粒沉積。通過固相顆粒阻擋裝置阻擋固相顆粒沿高溫高壓釜徑向的移動而減緩固相顆粒對固相顆粒攪拌槳旋轉軸的磨損。高溫高壓釜內的電化學試樣與外接的電化學測試系統相連。

高溫高壓釜底部固相顆粒阻擋裝置與固相顆粒攪拌槳旋轉軸相連，并隨旋轉軸轉動。該阻擋裝置中的隔板有效阻擋固相顆粒沿高溫高壓釜徑向移動而減緩固相顆粒對固相顆粒攪拌槳旋轉軸的磨損。

腐蝕試樣和電化學試樣鑲嵌在夾具相同高度位置，該夾具緊貼高溫高壓釜內壁，以防止固相顆粒在夾具與釜壁間形成的縫隙處沉積。

電化學測試一側放置電化學試樣、高溫高壓參比電極和環形輔助電極。所述電化學試樣、高溫高壓參比電極和環形輔助電極組成三電極體系。

本發明提供一種高溫高壓液固介質沖刷腐蝕實驗及原位電化學測試裝置，利用該裝置可實現液固介質相對金屬材料表面流速和混合液固介質攪拌速度的分別控制，并可實施高溫高壓液固介質沖刷腐蝕原位電化學測試。