[发明专利]高温高压动态电化学测试及pH原位监测实验装置

说明书

技术领域

本发明属于腐蚀电化学领域，涉及一种动态高温高压腐蚀环境下金属材料的腐蚀电化学行为、pH影响规律和机理研究用的实验装置。适用于高温高压腐蚀介质在动态工况条件工作，尤其适用于动态条件下高温高压CO₂腐蚀原位电化学信号测试，以及金属材料电化学反应对其附近溶液的pH影响研究。

背景技术

高温高压多相介质腐蚀是一种因电化学腐蚀作用而导致材料失效的常见现象。例如油气工业开采和集输过程中各种管道和容器的腐蚀就以高温高压多相介质的腐蚀为主要失效形式，涉及腐蚀介质主要有CO₂等酸性气体和水。进行动态高温高压腐蚀模拟实验是研究流动介质下材料的耐蚀性和腐蚀机理，以及评价和研究缓蚀剂的重要手段。因此，必须有可以模拟实际条件下的动态高温高压电化学腐蚀实验的装置，并能够实现本体模拟溶液和金属材料表面附近溶液的pH监测记录。但由于高温高压条件下，对动态工作电极、参比电极和pH电极等结构和承压密封都有很高的要求，不容易实现电化学信号的输出和pH的监测。通常，在动态高温高压反应釜中进行模拟实验后，再在静态常压反应容器中进行电化学测试和pH检测，并不能得出实际情况下腐蚀过程中的电化学行为和对材料表面溶液pH的影响。因此，由于测量动态高温高压电化学信号和监测pH装置的缺乏，影响了对高温高压动态腐蚀行为和机理的深入研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种动态高温高压电化学测试实验装置，并能实现本体模拟溶液和材料表面附近溶液pH的连续监测记录。解决了以往不能对实际情况下腐蚀过程电化学信号进行测量和监测pH变化的问题，可以方便的测量动态条件下试样的电化学信号和连续监测记录两处溶液的pH值。

本发明的技术方案是：一种高温高压动态电化学测试及pH原位监测装置，该装置包括高温高压反应釜、旋转系统、加热保温系统、外接供气系统（图上未显示）、三电极系统、第一pH复合电极系统、第二pH复合电极系统、工作电极信号传导通路、外接控制箱（图上未显示）、外接电化学测试仪器（图上未显示）、外接pH仪表（图上未显示）和计算机（图上未显示）;

所述高温高压反应釜由高压釜盖、高压釜体、进气管、出气管、压力传感器、压力表及安全阀构成；

所述旋转系统由磁力驱动装置、第一陶瓷轴承、第二陶瓷轴承、金属轴套和旋转轴组成；

所述加热保温系统用于给所述高温高压反应釜加热，该系统由加热保温装置和温度传感器构成；

所述外接供气系统用于提供腐蚀性气体；

所述三电极系统由旋转工作电极、第一参比电极和辅助电极组成；

所述第一pH复合电极系统由第二pH电极与第三参比电极构成；

所述第二pH复合电极系统由第一pH电极与第二参比电极构成；

所述工作电极信号传导通路由导电压簧、旋转导线、法兰座、集电环、软导线和工作电极导线构成；

所述外接电化学测试仪器用于采集和传输旋转工作电极24、第一参比电极21和辅助电极32的电化学信息；所述外接pH仪表用于采集所述第一pH复合电极系统（试样表面）和第二pH复合电极系统（远离试样表面的溶液中）测量得到pH值；

计算机（图上未显示）用于对所述外接电化学测试仪（图上显示）和外接pH仪表采集（图上显示）的数据进行记录、分析处理和输出；

其中，所述高压釜盖上设有第一参比电极孔、第二参比电极孔、第一pH电极孔、温度传感器孔、辅助电极孔、第二pH电极孔、旋转工作电极孔、第三参比电极孔，所述高压釜盖的两侧面分别设置所述进气管和出气管；所述旋转工作电极孔位于所述高压釜盖的圆心位置，所述压力传感器、压力表和安全阀通过管路与所述出气管联通，所述高压釜盖与高压釜体通过紧固螺栓连接，所述高压釜体的侧壁上设置所述加热保温装置，所述外接供气系统与所述进气管联通；

所述旋转轴安装在所述旋转工作电极孔上，所述旋转轴的下端插入所述高压釜体内通过背紧螺母与所述聚四氟乙烯夹具固接，所述旋转工作电极镶嵌在所述聚四氟乙烯夹具上，所述金属轴套通过陶瓷轴承安装于所述旋转轴的上端，所述工作电极导线通过螺母和压簧安装在上盖上，所述上盖安装在所述金属轴套的顶端，通过压盖固定，所