[發(fā)明專利]一種測試表面局部缺陷腐蝕的內(nèi)嵌式復(fù)合絲束電極系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711273286.0
• 申請日: 2017-12-06
• 公開（公告）號: CN108169116A
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張大磊;譚卓偉;豆肖輝;王振波;金有海
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)（華東）
• 主分類號: G01N17/02
• 分類號: G01N17/02;G01N27/403
• 代理公司: 東營雙橋?qū)＠碛邢挢?zé)任公司 37107
• 代理人: 羅文遠

本發(fā)明涉及一種測試表面局部缺陷腐蝕的內(nèi)嵌式復(fù)合絲束電極系統(tǒng)，其技術(shù)方案是：包括電極主體、內(nèi)嵌絲束電極、外絲束電極、測量系統(tǒng)，在電極主體中心區(qū)域設(shè)置有外絲束電極，在外絲束電極的外圍均勻布置多個參比電極，在外絲束電極的中心位置設(shè)有內(nèi)嵌孔，通過注入環(huán)氧進行密封；內(nèi)嵌絲束電極安裝在內(nèi)嵌孔內(nèi)，每一根電極通過導(dǎo)線接出，導(dǎo)線上設(shè)有開關(guān)，內(nèi)嵌絲束電極與外絲束電極共用參比電極，通過導(dǎo)線連接到測量系統(tǒng)形成回路。本發(fā)明可以通過內(nèi)嵌式絲束電極制備出預(yù)定的表面缺陷，且內(nèi)嵌式表面電極的缺陷尺寸、形狀、材料可自由調(diào)節(jié)和替換，通過測量系統(tǒng)，能夠測得在材料表面有不同局部形貌缺陷的情況下，不同位置處的電化學(xué)腐蝕信息。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種腐蝕電化學(xué)研究領(lǐng)域，特別涉及一種測試表面局部缺陷腐蝕的內(nèi)嵌式復(fù)合絲束電極系統(tǒng)，對于管線鋼具有表面局部缺陷的腐蝕情況，主要用于研究金屬材料具有表面形貌缺陷及成分缺陷情況下的腐蝕電化學(xué)情況。

背景技術(shù)

天然氣管道鋼材表面的局部缺陷對于管線鋼腐蝕行為有著至關(guān)重要的影響，鋼材表面的局部形貌缺陷會導(dǎo)致不同高度的液膜，影響著陰陽極反應(yīng)過程。同時由于管道中氣相剪切力作用，液膜處于流動狀態(tài)，局部形貌缺陷會導(dǎo)致該區(qū)域流場趨于不穩(wěn)定狀態(tài)，局部湍流促進了流體邊界層中的質(zhì)量輸運，并增加對表面腐蝕產(chǎn)物膜的剝離作用，對管線鋼的局部腐蝕產(chǎn)生顯著影響。鋼材表面的局部成分缺陷則會導(dǎo)致材料表面的電化學(xué)性質(zhì)差異，影響陰陽極反應(yīng)過程。相對于大氣薄液膜腐蝕，濕天然氣管道內(nèi)部無氧、氣體高速流動的環(huán)境，管線剛腐蝕行為與大氣環(huán)境不同。絲束電極（Wire Beam Electrode, WBE）作為一種新興的電化學(xué)研究技術(shù)，能夠獲取電極表面的局部腐蝕信息。絲束電極表面會形成許多微小電極，當這些微小金屬絲耦合在一起時，就能夠得到整塊電極上的電化學(xué)參數(shù)，當金屬絲之間斷開時，每個金屬絲代表一個工作電極，對應(yīng)不同位置處的電化學(xué)參數(shù)，分別對每個金屬絲進行測量，就能夠得到不同位置處的局部腐蝕信息。Ag/AgCl參比電極具有廣泛的應(yīng)用，具有良好的穩(wěn)定性和較長的壽命。中國專利文獻CN104090172A描述了絲束電極用于測定CO₂無氧環(huán)境下薄液膜的局部電化學(xué)測試，可在電極上制造一定厚度的液膜模擬管線鋼中的氣液環(huán)境，但是其所提出的測試用絲束電極為平面電極，不能較好的模擬管線鋼的形貌狀態(tài)。中國文獻《濕氣集輸管線用X80鋼在氣液兩相流中的局部腐蝕研究》描述了一種整體弧面絲束電極用于模擬管線鋼局部形貌，能夠模擬管線鋼在沒有腐蝕之前的表面形貌，但是管線鋼腐蝕過程是動態(tài)變化的，發(fā)生局部腐蝕之后的形貌變化會嚴重影響腐蝕過程，整體電極不能方便的用于研究形貌變化對腐蝕的影響。

目前對于天然氣管線鋼薄液膜下的腐蝕行為已有一定的研究，但是對于具有表面局部缺陷下的腐蝕行為研究較少。已有的整體絲束電極具有一次成型、表面形貌不可調(diào)節(jié)、表面材料不可替換等不足，無法在實驗過程中靈活的調(diào)節(jié)表面形貌缺陷的尺寸、形狀，也無法實現(xiàn)局部缺陷材料的替換，不能用于全面研究局部表面缺陷下的腐蝕參數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種測試表面局部缺陷腐蝕的內(nèi)嵌式復(fù)合絲束電極系統(tǒng)，通過內(nèi)嵌式復(fù)合絲束電極技術(shù)，獲得管線鋼不同表面局部缺陷的腐蝕電化學(xué)信息。

本發(fā)明提到的一種測試表面局部缺陷腐蝕的內(nèi)嵌式復(fù)合絲束電極系統(tǒng)，其技術(shù)方案是：包括電極主體（26）、內(nèi)嵌絲束電極（23）、外絲束電極（24）、測量系統(tǒng)（11），在電極主體（26）的中心區(qū)域設(shè)置有外絲束電極（24），在外絲束電極（24）的外圍均勻布置多個Ag/AgCl參比電極（25），在外絲束電極（24）的中心位置設(shè)有內(nèi)嵌孔，通過注入環(huán)氧進行密封；內(nèi)嵌絲束電極（23）安裝在內(nèi)嵌孔內(nèi)，每一根電極通過導(dǎo)線接出，導(dǎo)線上設(shè)有開關(guān)，內(nèi)嵌絲束電極（23）與外絲束電極（24）共用Ag/AgCl參比電極（25），通過導(dǎo)線連接到測量系統(tǒng)（11）形成回路。

優(yōu)選的，上述的內(nèi)嵌絲束電極（23）設(shè)置有M╳M矩陣絲束電極（24）或M圈同心圓絲束電極（24）。

優(yōu)選的，上述的工作電極（24）設(shè)有N╳N矩陣絲束電極或N圈同心圓絲束電極。