[发明专利]一种CO2无氧环境下薄液膜的局部电化学测试系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种液膜的测量系统和方法，特别涉及一种CO2无氧环境下薄液膜的局部电化学测试系统及方法。 

背景技术

    液膜高度对于腐蚀行为有着至关重要的影响，钢材表面不同液膜高度的差异，影响着一系列阴阳极反应过程。在湿天然气集输管道内，低含液率往往造成管道表面薄液膜分布，腐蚀性气体H₂S、CO₂等溶于液膜中，对管线钢产生局部腐蚀行为。相对于大气薄液膜腐蚀，湿天然气管道内部无氧环境，缺少溶解氧的作用，腐蚀行为与大气环境不同。丝束电极（Wire Beam Electrode，WBE)作为一种新兴的电化学研究技术，能够获取电极表面的局部腐蚀信息。丝束电极表面会形成许多微小电极，当这些微小金属丝耦合在一起时，就能够得到整块面积上的电化学参数，当金属丝之间断开时，每个金属丝代表一个工作电极，对应不同位置处的电化学参数，分别对每个金属丝进行测量，就能够得到不同位置处的局部腐蚀信息。Ag/AgCl参比电极具有广泛的应用，具有良好的稳定性和较长的使用寿命。 

目前对CO₂无氧环境下的薄液膜腐蚀行为研究较少。已有的薄液膜制备技术在一定程度上存在着设备复杂，液膜测量精度不够，薄液膜存在蒸发损耗，无法实现无氧环境等问题，且不容易得到薄液膜下的局部腐蚀参数。 

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种CO2无氧环境下薄液膜的局部电化学测试系统及方法，液膜测量精度得到大幅度提升，减少制备液膜的蒸发，保证无氧环境，通过丝束电极技术得到CO2无氧环境薄液膜下不同位置处的电化学信息。 

本发明提到的一种CO2无氧环境下薄液膜的局部电化学测试系统，包括基础操作平台、CO₂无氧环境下薄液膜系统、CO₂无氧环境下薄液膜腐蚀动力学测量系统， 

所述基础操作平台用来实现工作电极平面保持水平；

所述的CO₂无氧环境下薄液膜系统包括无氧湿气供应装置和液膜测量装置，所述无氧湿气供应装置由超声波雾化加湿器(14)、带有除氧剂的填料(15)、湿度传感器(18)构成，超声波雾化加湿器(14)的输出端通过管道连接带有除氧剂的填料(15)，除氧剂的填料(15)的输出端连接圆柱水筒（4），所用溶液经过加湿和除氧后进入圆柱水筒（4），通过液膜测量装置来控制圆柱水筒（4）内的湿度，所述的圆柱水筒（4）侧壁有多个导气孔和排水口，在圆柱水筒内放入搅拌叶片(16)，内部安设工作电极（17）；

所述的液膜测量装置由支架(11)、螺旋测微器(13)、夹套(12)、12V电源、开关K、可变电阻、灵敏电流计构成，12V电源、开关K、可变电阻、灵敏电流计与工作电极（17）形成回路；夹套(12)可以带动水平悬臂沿支架(11)上的竖直杆上下移动，并通过旋转螺母来实现固定，水平悬臂一端与竖直杆相固定，另一端固定螺旋测微器(13)，利用螺旋测微器(13)对液膜高度进行测量；

所述的CO₂无氧环境下薄液膜腐蚀动力学测量系统是在工作电极(17)的中心区域设有N×N丝束电极（19）作为小工作电极，在小工作电极周围有十二根Ag/AgCl参比电极（20）分布存在，通过注入环氧，对整个电极进行密封，每一根电极通过导线接出，导线上有开关，十二根参比电极通过串联连接到一块，通过导线、开关连接到测试系统（21）上，然后将单根工作电极连接到测试系统（21），从而将电化学测试系统形成一个回路，能够测量每一根工作电极电化学信息，这样就能够得到CO₂无氧环境薄液膜下不同位置处的电化学信息。

优选的，本发明提到的基础操作平台包括平台（1）、3个水平调节螺母（2）、水平三脚架（3）、圆柱水筒（4）、工作电极固定套（5）、放在工作电极上的水平仪（6）；将工作电极嵌入工作电极固定套（5），并在工作电极四周缠绕聚四氟乙烯疏水带，将水平仪（6）放在工作电极上面，通过旋转3个水平调节螺母（2），并结合水平仪（6）的水平测量功能，来实现工作电极平面保持水平； 

在圆柱水筒（4）上部增加圆柱水筒盖，在圆柱水筒盖的四周缠绕聚四氟乙烯疏水带，在圆柱水筒盖上预留四个开孔，分别为pH测试棒插入口（7）、溶解氧测试棒插入口（8）、探针保护套插入口（9）、搅拌叶片插入口（10）；在工作电极满足水平后，利用移液管或者微样注射器向圆柱水筒（4）加入或者移除经过高纯氮气除氧后的液体，来实现工作电极上液面微米级别的上升或者下降。