[实用新型]金属氢渗透双电池实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种实验装置，特别涉及一种用于H₂S环境下的金属氢渗透双电池实验装置。

背景技术

    目前，油气资源越来越紧缺，石油开采进入了中后期。深井、超深井及深海石油开采成了当今趋势。这些油气资源开采面临的一个问题就是油气中含有越来越多的H₂S/CO₂等腐蚀性极强的酸性气体，并且随着油井向超深井发展，油井内温度、压力都比较高，这样导致油气管材腐蚀、氢致开裂等事故频发。因此，研究金属的氢渗透行为，尤其是H2S环境下金属的氢渗透行为具有重要的意义。

针对金属的氢渗透行为的研究，大都是从材料本身研究出发的，把金属或带有腐蚀产物的金属放在腐蚀环境中研究的还比较少。研究金属的氢渗透行为一般都是采用氢渗透双电池，但对于现有的装置，试样的装夹比较困难，电极难以很好的安放在准确的位置。另外，由于H₂S有剧毒，H₂S溶液在装置中密封要好，要防止氧气进入影响实验及H₂S剧毒气体溢出。因此，氢渗透实验装置具有特殊的防护措施是必须的。

发明内容

本实用新型的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种金属氢渗透双电池实验装置，克服了以往双电池试样装夹困难，电极安装位置不准确，H₂S溶液密封性不好等缺点；另外，两个电解池组装方便，不需要相应的机械组装，对整个实验装置加热控制温度比较方便。

其技术方案是：包括作为阴极池的玻璃瓶、作为阳极池的玻璃箱、恒电位或电流仪、参比电极、电化学工作站、电极和试样夹具，玻璃瓶中装有H₂S溶液，玻璃箱中装有NaOH溶液，作为检测面的金属薄片试样镀镍的一面暴露在NaOH溶液中，另一面暴露在H₂S溶液中，金属试样由试样夹具固定且密封，H₂S溶液通过玻璃瓶上的进液管压入玻璃瓶，溢出的气体进入气球中；参比电极与恒电位或电流仪相连。

上述的试样夹具由两块有机玻璃制成，一半用硅胶固定在玻璃瓶上，通过螺栓与另一半夹具相连，夹具上安装有聚四氟乙烯垫片起到密封试样作用。

上述的玻璃瓶的顶部设有橡胶塞，电极与电化学工作站相连；盐桥安放在试样表面2-3mm距离处；导线与试样相连。

本实用新型的有益效果是：通过恒电位/电流仪给渗氢试样施加一恒电流或恒电位，在阳极池侧，通过电化学工作站检测渗氢电流，最终获得氢渗透电流密度曲线，以表征金属的氢渗透行为，实验装置简单易行；克服了以往双电池试样装夹困难，电极安装位置不准确，H₂S溶液密封性不好等缺点。另外，两个电解池组装方便，不需要相应的机械组装，对整个实验装置加热控制温度比较方便。

附图说明

附图1是本实用新型的结构示意图；

恒电位电流仪1、进液管2、气球3、橡胶塞4、玻璃瓶5、参比电极6、玻璃箱7、试样夹具8、电极9、盐桥10、导线11、电化学工作站12。

具体实施方式

     结合附图1，对本实用新型作进一步的描述：

本实用新型包括作为阴极池的玻璃瓶5、作为阳极池的玻璃箱7、恒电位电流仪1、进液管2、气球3、橡胶塞4、参比电极6、试样夹具8、电极9、盐桥10、导线11、电化学工作站12，玻璃瓶5中装有H₂S溶液，玻璃箱7中装有NaOH溶液，作为检测面的金属薄片试样镀镍的一面暴露在NaOH溶液中，另一面暴露在H₂S溶液中，金属试样由试样夹具8固定且密封，H₂S溶液通过玻璃瓶5上的进液管2压入玻璃瓶5，溢出的气体进入气球3中；参比电极6与恒电位或电流仪1相连，这样不但有很好的密封性，还能保证H₂S溶液的浓度。通过恒电位或电流仪给渗氢试样施加一恒电流或恒电位，在阳极池侧，通过电化学工作站检测渗氢电流，最终获得氢渗透电流密度曲线，以表征金属的氢渗透行为。实验装置简单易行。

如图1，恒电位或电流仪1主要用于对金属试样施加一恒电流或恒电位，以起到阴极极化作用；进液管2用于向玻璃瓶中挤压H₂S溶液，溶液被挤压进后，进液管被密封住，这样可避免溶液与氧接触及有毒气体H₂S溢出；气球3和玻璃管相连，这样便于挤压溶液，且H₂S等气体可被收集在气球内；橡胶塞4用于密封玻璃瓶阴极池；玻璃瓶5充装H₂S溶液，作为阴极池，玻璃瓶可以从玻璃箱中取出；参比电极6与恒电位/电流仪相连；玻璃箱7作为阳极池，内装NaOH溶液；试样夹具8试样夹具由两块有机玻璃做成，一半用硅胶固定在玻璃瓶上，通过螺栓与另一半夹具相连，试样夹在两块夹具之间，夹具上安装有聚四氟乙烯垫片起到密封试样作用；电极9与电化学工作站相连；盐桥10安放在试样表面2-3mm距离处；导线11与试样相连；电化学工作站12用于检测试样表面氢渗透电流密度。通过该装置即可检测到氢渗透电流密度，最后可表征金属的氢渗透行为。