[发明专利]一种杂散电流腐蚀模拟及近表面微区pH测量的实验装置

说明书

本发明涉及一种杂散电流腐蚀模拟及近表面微区pH测量的实验装置，包括测试水槽、电化学工作站，测试水槽侧壁上密封安装有工作表面朝向测试水槽内的工作电极，测试水槽内水平设有前部尖端与工作电极工作表面中心相对的铱/氧化铱pH复合微电极，测试水槽盖板上安装有调节铱/氧化铱pH复合微电极尖端与工作电极工作表面之间距离的XYZ轴微调仪。本发明利用电化学工作站输出不同波形的模拟杂散电流，通过XYZ轴微调仪精确调节工作电极与铱/氧化铱pH复合微电极之间的距离，实现对近金属表面微区pH的测量，从而获得工作电极厚度、质量、表面电化学电位、表面pH、腐蚀形貌等腐蚀过程的参数数据，用于杂散电流腐蚀机理与评价研究。

技术领域

本发明涉及金属材料腐蚀与防护技术领域，尤其是一种杂散电流腐蚀模拟及近表面微区pH测量的实验装置。

背景技术

城市及周边埋地金属管道往往受到一种或多种杂散电流的腐蚀危害，如埋地金属管道因与高压交流输电线路并行而受到交流杂散电流的腐蚀危害、因与城市地铁和有轨电车等轨道交通临近时而受到动态直流杂散电流的腐蚀危害，从而影响埋地金属管道的正常运行。这种腐蚀危害程度与杂散电流的类型(如波动等)、特征参数(如幅值、频率等)、持续时间及金属/介质界面环境息息相关，杂散电流下的腐蚀电极过程较复杂，从而导致此类腐蚀的检测评价与防治工作难以开展，以至于严重制约了油气管道的安全管理。

为此，对金属材料的杂散电流机理与评价的研究日趋增多。采取现场实验法的杂散电流腐蚀研究易受诸多因素干扰而影响实验效果，而采用室内模拟实验可以单独改变实验参数，成为杂散电流腐蚀研究的首选方法。因此，有必要提供一种结构简单，操作方便，可以有效开展腐蚀电极过程研究的杂散电流腐蚀模拟实验装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中之不足，本发明提供一种杂散电流腐蚀模拟及近表面微区pH测量的实验装置，解决现有杂散电流腐蚀现场实验中干扰因素多、操作难度大的问题，实现杂散电流腐蚀电极过程研究。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种杂散电流腐蚀模拟及近表面微区pH测量的实验装置，包括相连通的测试水槽和辅助水槽、电化学工作站以及与电化学工作站电连接的计算机，所述的测试水槽侧壁上密封安装有工作表面朝向测试水槽内的工作电极，测试水槽内盛装有淹没工作电极的模拟腐蚀溶液，测试水槽内垂直设有端部与工作电极工作表面轴线平齐的饱和甘汞电极，辅助水槽内设有垂直放置的铂电极，电化学工作站的WE接口与工作电极连接，电化学工作站的RE接口与饱和甘汞电极连接，电化学工作站的CE接口与铂电极连接，测试水槽的盖板上安装有滑块，滑块上固定有水平置于测试水槽内且前部尖端与工作电极工作表面中心相对的铱/氧化铱pH复合微电极，滑块旁侧安装有调节铱/氧化铱pH复合微电极尖端与工作电极工作表面之间距离的XYZ轴微调仪。

为方便实时测试实验过程中工作电极的厚度变化，所述的测试水槽侧壁固连有亚克力板，工作电极通过亚克力板密封压紧于测试水槽侧壁上，亚克力板旁侧设有超声波测厚仪，亚克力板中心开设有用于超声波测厚仪测试工作电极厚度变化的测试小孔。

具体说，所述的测试水槽的盖板上固定有导轨，XYZ轴微调仪安装在导轨旁侧，滑块滑动设在导轨上并与XYZ轴微调仪上的铁质支架固连。

进一步地，所述的滑块上固定有伸进测试水槽内的塑料棒，铱/氧化铱pH复合微电极固定在塑料棒下端，铱/氧化铱pH复合微电极后端连接有读取铱/氧化铱pH复合微电极电位的数字万用表。

为精确显示铱/氧化铱pH复合微电极的尖端与工作电极的工作表面之间的距离，所述的铱/氧化铱pH复合微电极下方的测试水槽内设有防水微距摄像机，防水微距摄像机的镜头对准铱/氧化铱pH复合微电极前部尖端和工作电极工作表面之间。

为维持两个水槽内模拟溶液高度一致，所述的测试水槽和辅助水槽之间通过U形盐桥连通。