[发明专利]一种牺牲阳极深海性能原位测试装置及测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种牺牲阳极深海性能原位测试装置及测试方法，属于深海腐蚀防护与阴极保护技术领域，广泛用于牺牲阳极工作电位、工作电流和电流效率测量，特别是深海性能测试。

背景技术

深海蕴藏着丰富的石油、天然气和可燃冰资源，成为二十一世纪的研究热点，深海油气开发技术取得突破性发展，大量深海工程装备投入使用。腐蚀问题是海洋工程装备面临的共性问题，而牺牲阳极保护是解决装备腐蚀的最有效途径之一，并发展了锌合金牺牲阳极、铝合金牺牲阳极、镁合金牺牲阳极和铁合金牺牲阳极等，用于不同金属对象腐蚀防护。牺牲阳极工作电位、工作电流、电流效率是影响牺牲阳极阴极保护效果和寿命的关键性能。目前，表层海水牺牲阳极性能评价国内外已建立有标准的试验方法，对各类型牺牲阳极在表层海水中的性能进行了深入研究。

与表层海水环境相比，深海环境具有高压、低温、低溶解氧的特点。为开展牺牲阳极深海环境性能评价，国内外均建立了实验室深海环境模拟技术，并系统研究了各类型牺牲阳极在模拟深海环境下的性能。研究结果表明，受深海高压、低温、低溶解氧影响，常规牺牲阳极性能均出现一定程度的下降。

为解决常规牺牲阳极在深海环境性能不佳的问题，国内CN201410311844发明了一种适用于深海环境中具有高电流效率的铝合金牺牲阳极；CN201510418356和CN201610211695公布了不同工艺制造的用于深海低温低溶解氧环境的深海用铝合金牺牲阳极，上述牺牲阳极性能均是在实验室模拟环境测试。

在金属材料深海原位电化学测试研究方面，CN201210379713发明了一种深海现场腐蚀电化学测试装置及测试方法，该方法是一种需要母船供电、有人值守的测试方法，适用于金属材料短时间开路电位、阻抗和极化测试，不适用于长期牺牲阳极性能测试。CN201610525240发明了一种深海多通道腐蚀电化学原位测试装置与方法，虽然可6个月内原位无人值守自动测试3000米以下深海环境金属材料开路电位、阻抗、恒电位极化曲线和循环伏安曲线，但同样无法用于牺牲阳极性能测试，特别是电流非连续测量工作方式无法用于牺牲阳极电流效率测试要求。

通过对现有技术分析可知，牺牲阳极深海性能原位测试技术难点主要在于：

（1）现有深海原位测试技术无法满足牺牲阳极性能长时间测试要求：无人值守测量时电源电量无法保证长时间测量需求；有人值守需要母船和脐带电缆保障，测量时间有限。

（2）无法连续测量牺牲阳极的工作电压和工作电流，无法实现牺牲阳极性能长期评价。

（3）实验室模拟测试结果无法完全模拟深海真实环境，测量结果存在误差。

发明内容

本发明的技术任务在于针对现有技术不足，提供一种牺牲阳极深海性能原位测试装置及测试方法。该测试装置可在水深不大于5000m的海洋环境原位、自持、长时间、连续测量牺牲阳极工作电位和工作电流，评价牺牲阳极在深海条件下的性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

1、一种牺牲阳极深海性能原位测试装置，包括：

耐压密封舱，

位于所述耐压密封舱内的牺牲阳极性能测试模块，

集成在耐压密封舱外部、并与海水腐蚀液相接触的电极探头组件，

及供电电源；

其中，所述耐压密封舱包括筒体和端盖，筒体内部中空、端部与端盖密封配合形成防水密封结构，防水密封结构内装有牺牲阳极性能测试模块；

所述牺牲阳极性能测试模块，其由供电电源连接供电，并经水密电缆电连接至外部电极探头组件，用于牺牲阳极工作电位和工作电流测量；其包括多通道接线端子、电位测量电路、电流测量电路、量程切换控制电路、通道选择控制电路、模数转换模块、微控制单元、Flash存储器、RS232通信接口和电源模块，其中，

所述的电源模块与微控制单元连接，调整供电电源电压，为牺牲阳极性能测试模块提供所需的工作电压；

所述的RS232通讯接口与微控制单元连接，用于对电位和电流测量频率、持续时间、取样数量设置；

所述的微控制单元与模拟数字转换器连接，用于控制电位和电流测量、模数转换、存储；

所述的通道选择控制电路与多通道接线端子连接，用于控制测量通道的开关，关闭不需要的通道，避免造成额外电源消耗；

所述的量程切换控制电路与电流测量电路连接，用于自适应选择量程，提高电流测量精度。

可选地，所述供电电源采用海水电池，海水电池集成在耐压密封舱的外部，并与海水腐蚀液相接触。