[发明专利]应用于冲蚀临界特性在线监测的电化学测试探头

说明书

技术领域

本发明涉及管道系统局部冲蚀临界特性在线监测技术，具体地说是涉及一种应用于冲蚀临界特性在线监测的电化学测试探头。

背景技术

流体管道是在一定压力下进行流体输送的特种设备，已成为与公路、铁路、水运和航空并列的五大运输方式之一，深入到能源供应、城市发展和人民生活等各个方面，广泛应用于原油、天然气、自来水、城市液化气以及流程工业领域中各种流体物料的输送，在国民经济中起着举足轻重的作用，但管道在为人们提供输运方便的同时，管道失效的问题给管道输送带来了极大的安全隐患。

管道的失效形式多样，机理复杂，如材料缺陷、腐蚀、外力破坏等，其中由介质流动特性造成的冲蚀破坏失效是管道系统中最广泛也是常见的破坏形式，具有明显的局部性、风险性和突发性。冲蚀破坏是腐蚀与流动耦合作用的结果，其失效过程极为复杂，影响因素众多，特别是在含水、腐蚀性、多相流介质流动作用下引起的冲蚀穿孔更为复杂。因此，如何实现管道系统冲蚀临界特性的在线监测显得非常重要。

现有技术中，通常控制管道系统局部腐蚀失效的方法包括正确使用耐蚀性材料、缓蚀剂、涂防腐涂料、控制腐蚀性介质排放、外加强制电流阴极保护、优化生产工艺流程、改善设备使用环境等。后两种方法均需要采用可靠的手段对局部腐蚀速率进行实时监测。现有适合工业水体系中设备腐蚀评估方法有挂片失重法、分光光度法、监测换热器法、电位法、超声波测厚法以及观察和失效分析等，尽管挂片、观察和失效分析等方法能够定量提供局部腐蚀速率，如最大蚀孔深度等信息，但上述方法则往往需要花费较多的时间和费用，且通过上述方法得到的腐蚀速率则是一段时间如数月或数年的平均腐蚀速率，即反映的是金属累计腐蚀，测试结果精度不高、不能用于实时的腐蚀速率测量。另外一些技术如点蚀指数(pitting index)、电化学噪声(electrochemical noise)、电化学阻抗谱(EIS)、薄层活化技术(TLA)、场图象技术(FSM)、扫描参比电极(scaning reference electrode)、光电化学方法技术、拉曼光谱等技术也常用来研究局部腐蚀速率，但由于本身特点的限制，均不能用于常规条件下实时监测管道系统的局部腐蚀速率。因此，现实中管道系统局部位置发生冲蚀泄漏、穿孔等失效事故的风险性仍然很高，新型管道冲蚀速率在线监测技术的研究显得非常必要。

发明内容

针对现有测试技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种应用于冲蚀临界特性在线监测的电化学测试探头，可应用于实际工业环境中管道腐蚀速率的实时在线监测，适合于研究不同因素对材料抗冲蚀性能的影响规律，对研制新型的耐冲蚀材料、缓蚀剂等，具有重要的研究意义和经济价值。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括参比电极、辅助电极、工作电极、绝缘套塞、螺纹固定件；螺纹固定件螺纹端中心开有凹槽，槽内嵌入工作电极，凹槽底部开孔并插入第三导线，第三导线的一端与工作电极相联接，另一端与恒电位仪相联接；凹槽外的螺纹固定件螺纹端开有环形槽，槽内嵌入辅助电极，环形槽底部开孔并插入第二导线，第二导线的一端与工作电极相联接，另一端与恒电位仪相联接；环形槽外径与工作电极外径之间开有圆孔并嵌入绝缘套塞，绝缘套塞孔中嵌入参比电极，参比电极底部经绝缘套塞开孔并插入第一导线，第一导线的一端与参比电极相联接，另一端与恒电位仪相联接。

所述的工作电极的材质与待测材料相同；辅助电极和参比电极的材料为铂金；螺纹固定件和绝缘套塞的材料均为聚四氟乙烯。

所述的工作电极、辅助电极和参比电极纵向深度相同，绝缘套塞比工作电极的深度深5～10mm。

本发明具有的有益效果是：

采用集工作电极、辅助电极、参比电极为一体的三电极电化学测试探头，可以实现实际工业环境中管道系统局部冲蚀临界特性的在线监测，适合于研究不同因素对材料抗冲蚀性能的影响规律，从而为管道系统的设计、选材和寿命评估提供重要参考依据。另外，本发明结构简单，易于推广。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明A-A面剖视图。

图3是本发明的应用示意图。

图中：1、参比电极，2、辅助电极，3、工作电极，4、绝缘套塞，5、第一导线，6、第二导线，7、第三导线，8、螺纹固定件，9、流体介质，10、工控计算机，11、恒电位仪，12、测试探头。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。