本發(fā)明涉及化學儀器技術領域，尤其涉及一種反應釜和腐蝕試驗系統(tǒng)。

背景技術：

反應釜，廣義理解為物理或化學反應的容器，具體來說，是指根據(jù)不同的工藝條件需求進行容器的結構設計和參數(shù)配置，以實現(xiàn)工藝要求的加熱、蒸發(fā)、冷卻的混配功能，廣泛應用于石油、化工等各種科學實驗項目的研究。一般來說，反應釜應用在石油領域中主要用于油氣田腐蝕試驗，主要是對各種管材的抗腐蝕性能和緩蝕劑的緩蝕性能進行評價。

現(xiàn)有的用于油氣田腐蝕試驗的反應釜，主要是通過在反應釜中旋轉掛片的方法進行試驗。圖1為現(xiàn)有的反應釜的結構示意圖，如圖1所示，反應釜中包括：釜體100、釜蓋200、攪拌軸300、電動機400和測試管材500，釜體100設置在加熱爐600中，測試管材500以掛片的方式設置在攪拌軸300的下端。在該反應釜中腐蝕試驗方法，主要包括：將測試材料加工成一個掛片，設置在攪拌軸300的下方，將緩蝕劑倒入釜體100中，采用高壓釜緊固螺栓將釜蓋200與釜體100進行密封，隨后對釜體100進行加熱，并根據(jù)試驗需要調整釜體100內(nèi)的壓力和電動機的轉速，模擬油氣田高溫高壓高轉速的腐蝕環(huán)境，經(jīng)過一段時間的試驗，將測試管材500從釜體100內(nèi)取出，觀察測試管材的腐蝕情況，評價測試管材的抗腐蝕狀況和緩蝕劑的緩蝕性能。

然而，在現(xiàn)有的反應釜中，測試管材在緩蝕劑中浸泡至少三天才會出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，要想獲取準確的腐蝕信息消耗的時間較長，同時，還需要將測試管材筒釜體中取出才能夠觀察管材的腐蝕情況，因此，現(xiàn)有的反應釜不能快速簡便的得到測試管材的抗腐蝕狀況和緩蝕劑的緩蝕性能。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種反應釜和腐蝕試驗系統(tǒng)，能夠快速簡便的獲取測試管材 的抗腐蝕狀況和緩蝕劑的緩蝕性能。

本發(fā)明提供一種反應釜，包括：加熱裝置、設置在所述加熱裝置中的釜體、密封所述釜體的釜蓋、穿過所述釜蓋并插入所述釜體中的拉伸軸、與所述拉伸軸連接的傳動裝置，以及三電極體系；

其中，所述三電極體系包括：工作電極、參比電極和輔助電極；

所述釜蓋上設置有第一電極口和第二電極口；所述參比電極通過所述第一電極口插入所述釜體中；所述輔助電極通過第二電極口插入所述釜體中；

所述工作電極設置于所述拉伸軸的一端，所述拉伸軸的一端為位于所述釜體內(nèi)的一端；

所述拉伸軸的內(nèi)部為中空結構。本發(fā)明還提供一種腐蝕試驗系統(tǒng)，包括：反應釜和電化學工作站；

其中，所述電化學工作站通過導線分別與參比電極和輔助電極連接，并通過拉伸軸的內(nèi)部設置的導線與工作電極連接，以實現(xiàn)所述電化學工作站根據(jù)對所述工作電極和所述參比電極形成的回路中的工作電極的電壓的測量和所述工作電極和所述輔助電極形成的回路中的通過所述工作電極的電流的測量，以及對所述工作電極的極化曲線測試或者電化學阻抗測試以獲取所述工作電極的腐蝕特性。

本發(fā)明提供的反應釜和腐蝕試驗系統(tǒng)，通過將工作電極設置在拉伸軸位于釜體內(nèi)的一端，將參比電極和輔助電極通過釜蓋上的電極口插入釜體中，形成三電極體系，并且拉伸軸的內(nèi)部設為中空，可以使工作電極通過導線與電化學工作站連接，本發(fā)明利用三電極體系增加工作電極得失電子的速度和能力，克服了現(xiàn)有技術中管材腐蝕較慢的缺點，加快工作電極在緩蝕劑中腐蝕速度，能夠快速得到工作電極的抗腐蝕狀況和緩蝕劑的緩蝕性能，并且測試管材的抗腐蝕狀況和緩蝕劑的緩蝕性能可以直接從電化學工作站中獲取，無需再將工作電極取出，克服現(xiàn)有技術中觀測不便的缺點，能夠方便的得到工作電極的抗腐蝕狀況和緩蝕劑的緩蝕性能。

附圖說明

為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述， 顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵃l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

圖1為現(xiàn)有的反應釜的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例一提供的反應釜的結構示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例二提供的反應釜的結構示意圖；

圖4為圖3的俯視圖；

圖5為本發(fā)明實施例三提供的反應釜的結構示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例四提供的反應釜的結構示意圖；

圖7為本發(fā)明實施例五提供的腐蝕試驗系統(tǒng)的結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

圖2為本發(fā)明實施一提供的反應釜的結構示意圖，如圖2所示，本實施例提供的反應釜包括：包括：加熱裝置1、設置在加熱裝置1中的釜體2、密封釜體2的釜蓋3、穿過釜蓋3并插入釜體2中的拉伸軸4、與拉伸軸4連接的傳動裝置5，以及三電極體系；其中，三電極體系包括：工作電極61、參比電極62和輔助電極63。

在本實施例中，釜蓋3上設置有第一電極口31和第二電極口32；參比電極62通過第一電極口31插入釜體2中；輔助電極63通過第二電極口32插入釜體2中；工作電極61設置于拉伸軸4的一端，拉伸軸4的一端為位于釜體2內(nèi)的一端；拉伸軸4的內(nèi)部為中空結構。

具體的，加熱裝置1可以為加熱爐，用于對釜體2進行加熱。

在本實施例中，具體的，將測試材料加工成測試電極片，作為本實施例中的工作電極61。參比電極62可以為標準氫電極(Standard Hydrogen Electrode，簡稱SHE)、Ag/AgCl、Hg/Hg₂Cl₂電極。輔助電極63可以為Pt電極。

具體的，傳動裝置5可以為發(fā)動機或者調速電動機，用來帶動拉伸軸4在釜體2內(nèi)高速旋轉。

在本實施例中，具體的，釜體2和釜蓋3采用CrNi₁₈Ti₉不銹鋼加工制成，釜蓋3通過周向均勻分布的高壓釜緊固螺栓與釜體2緊固連接；另外，釜體2的剖面為U型，釜蓋3的形狀可以為圓形，可以為方形還可以為其他形狀，本發(fā)明并不對此做具體限定，需要說明的是，釜蓋3形狀要與釜體2的形狀相匹配以達到密封釜體2的效果。

可選地，第一電極口31和第二電極口32可以為螺孔，參比電極62和輔助電極6可以通過外螺套與第一電極口31和第二電極口32連接，工作電極也可以通過電極外螺套與釜蓋3上的安裝孔進行連接。另外，第一電極口31和第二電極口32距離拉伸軸4的距離可以不做具體限定，為了保證工作電極得到充分的腐蝕，可選地，第一電極口31和第二電極口32與拉伸軸4之間的距離相同。

在本實施例中，拉伸軸4的內(nèi)部為中空結構，具體的，設置為中空的拉伸軸4的內(nèi)部可以用來放放置導線，將工作電極61通過導線與電化學工作站連接，并從電化學工作站中獲取測試管材的抗腐蝕狀況和緩蝕劑的緩蝕性能。

本發(fā)明提供的反應釜，通過將工作電極設置在拉伸軸位于釜體內(nèi)的一端，將參比電極和輔助電極通過釜蓋上的電極口插入釜體中，形成三電極體系，并且拉伸軸的內(nèi)部設為中空，可以使工作電極通過導線與電化學工作站連接，本發(fā)明利用三電極體系增加工作電極得失電子的速度和能力，克服了現(xiàn)有技術中管材腐蝕較慢的缺點，加快工作電極在緩蝕劑中腐蝕速度，能夠快速得到工作電極的抗腐蝕狀況和緩蝕劑的緩蝕性能，并且測試管材的抗腐蝕狀況和緩蝕劑的緩蝕性能可以直接從電化學工作站中獲取，無需再將工作電極取出，克服現(xiàn)有技術中觀測不便的缺點，能夠方便的得到工作電極的抗腐蝕狀況和緩蝕劑的緩蝕性能。

圖3為本發(fā)明實施例二提供的反應釜的結構示意圖，如圖3所示，在上述實施例的技術方案的基礎上，工作電極61為圓盤電極。

則本實施例中的反應釜還包括：用于安裝圓盤電極的工作電極平臺7，其中，工作電極平臺7，位于釜體2內(nèi)，且套設在拉伸軸4的外側。

另外，反應釜還可以包括：O型密封圈71，其中圓盤電極上下兩端采用 O型密封圈71與工作電極平臺7連接。

在本實施例中，具體的，工作電極平臺要與圓盤電極相匹配，保證圓盤電極只有外表面與釜體中的溶液接觸，圓盤電極的內(nèi)部要與拉伸軸4內(nèi)部的中空結構相通，為導線與工作電極的連接創(chuàng)造一個沒有腐蝕的環(huán)境，避免導線被腐蝕，保證腐蝕結果的準確性。

另外，圖4為圖3的俯視圖，結合圖3和圖4，本實施例提供的反應釜，還包括：進氣閥8和出氣閥9，其中，進氣閥8和出氣閥9，均安裝在釜蓋3側面，且通過管路與釜體2連通。

在本實施例中，連通進氣閥和釜體的管路以及連通出氣閥和釜體的管路都是設置在釜蓋上。

在本實施例中，釜蓋3上還設置有釜蓋把手33，其中，釜蓋把手33的數(shù)量至少為兩個，均勻分布在釜蓋3的側面，圖4是以3個釜蓋把手為例進行說明的。

在本實施例通過在反應釜中設置進氣閥8和出氣閥9來調節(jié)釜體2內(nèi)的氣體含量，保證反應釜的釜體內(nèi)的壓力值滿足測試管材的腐蝕條件。

圖5為本發(fā)明實施例三提供的反應釜的結構示意圖；如圖5所示，在上述實施例的技術方案的基礎上，本實施例提供的反應釜，還包括：安裝在工作電極平臺7的下端的攪拌槳10，以及用于密封拉伸軸4的螺帽堵頭11，且安裝在攪拌槳10的下端的螺帽堵頭11。

可選地，攪拌槳10是用不銹鋼材料加工制成的，且外表面設置有防腐結構，具有一定抗腐蝕性能。在本實施例設置攪拌槳10，一方面是保證加熱裝置對釜體2內(nèi)的溶液均勻加熱，另一方面是保證攪拌效果，使釜體2內(nèi)的溶液充分與工作電極接觸。

在本實施例中，通過設置螺帽堵11，一方面可以避免攪拌槳10在高速旋轉中脫落，另一方面是為了封堵拉伸軸4，避免設置拉伸軸4內(nèi)的導線被釜體2內(nèi)的溶液腐蝕。

圖6為本發(fā)明實施例四提供的反應釜的結構圖；如圖6所示，在上述實施例的技術方案的基礎上，本實施例提供的反應釜，還包括：用于測量釜體2內(nèi)溫度的熱電偶12和用于保護熱電偶12的測溫套管13；其中，熱電偶12，通過釜蓋3上的安裝孔，插入到釜體2中；測溫套管13套設在熱電偶12的 外側。

具體的，測溫套管13的外表面具有防腐蝕層(圖中未示出)。在本實施例中，設置熱電偶12是為了測量釜體2內(nèi)的溫度，保證釜體2內(nèi)的溫度滿足測試管材的腐蝕條件。

另外，在本實施例中，還包括：用于測量拉伸軸4轉速的測速裝置14；其中，測速裝置14安裝在拉伸軸4的位于釜體2外的另一端。

具體的，在本實施例中，設置測速裝置14是為了保證拉伸軸4的轉速，保證釜體內(nèi)的溶液的轉速滿足測試管材的腐蝕條件。

另外，在本實施例中，還包括：用于調節(jié)拉伸軸4的溫度的冷凝水套15；其中，冷凝水套15，套設在拉伸軸4的一部分的外側，拉伸軸4的一部分為位于釜體2外的部分。

由于釜體2內(nèi)是高溫環(huán)境，插入釜體2中的拉伸軸4的溫度也高，而拉伸軸4需要通過皮帶與傳動裝置5連接，而皮帶遇熱就會無法正常工作，直接到時傳動裝置5不能帶動拉伸軸4旋轉。因此，在本實施例中，通過在拉伸軸與皮帶連接的部分套設冷凝水套15，以使皮帶正常工作，保證傳動裝置5能夠正常帶動拉伸軸4旋轉。

另外，在本實施例中，還包括：用于測量釜體2內(nèi)壓力的壓力裝置16；其中，壓力裝置16，安裝在釜蓋3側面，且通過管路與釜體2連通。

具體地，壓力裝置16可以為壓力表、膜盒壓力表和膜片壓力表。

為了避免反應釜由于溫度過高或者壓力過大等一系列突發(fā)狀況導致的爆炸，本實施例中，還可以設置有安全爆破片(圖中未示出)，安全爆破片與壓力裝置連通，其中安全爆破片起到保險作用，當反應釜內(nèi)的壓力超過安全爆破片的閾值時，安全爆破片會爆裂，將釜體內(nèi)的壓力釋放，避免反應釜爆炸。

圖7為本發(fā)明實施例五提供的腐蝕試驗系統(tǒng)的結構示意圖；如圖6所示，本實施例提供的腐蝕試驗系統(tǒng)，包括：反應釜和電化學工作站(圖中未示出)，其中，電化學工作站通過導線分別與參比電極62和輔助電極63連接，并通過拉伸軸4的內(nèi)部設置的導線17與工作電極61連接，以實現(xiàn)電化學工作站對工作電極61和參比電極62形成的回路中的工作電極61的電壓的測量和工作電極61和輔助電極63形成的回路中的通過工作電極的電流的測量，以及 對工作電極的極化曲線測試或者電化學阻抗測試，以獲取所述工作電極的腐蝕特性。

在本實施例中，工作電極61、參比電極62和輔助電極63與電化學工作站連接之后，會形成兩個回路，一個是工作電極61與參比電極62形成的回路，用來測量工作電極61的電壓，另一個是工作電極61與輔助電極63形成的回路，用來測量工作電極61的電流。具體的，極化曲線指的是工作電極的電壓和工作電極的電流之間的關系，因此可以直接根據(jù)電化學平臺測量到的工作電極的電壓和電流來繪制極化曲線。而通過極化曲線獲取工作電極的腐蝕特性是已發(fā)展成熟的技術，這里不再贅述。

其中，該反應釜可以為上述實施例一至實施例四任一所示的設備，其實現(xiàn)原理和有益效果相類似，此處不再贅述。

結合圖6和具體的腐蝕試驗系統(tǒng)應用實例，對本發(fā)明實施例提供的實施過程進行說明，以進一步詳細說明本發(fā)明的腐蝕試驗系統(tǒng)。

首先，將測試材料加工成測試電極片作為工作電極61，打開釜蓋3，通過導線與工作電極61的導線柱連接，然后將參比電極62、工作電極61、輔助電極63的電極外螺套與釜蓋3上的安裝孔進行連接，隨后將測試溶液倒入釜體2中，測試溶液的液面控制在導線連接點之下，隨后采用高壓釜緊固螺栓將釜蓋3與釜體2進行密封，確保反應釜不漏氣，

打開進氣閥8，向釜體2中充入試驗氣體除掉釜體2中剩余的空氣，繼續(xù)充入試驗氣體至指定的分壓，然后關閉進氣閥8并開始升溫。將熱電偶12插入到測溫套管13內(nèi)，調節(jié)加熱裝置1至腐蝕試驗所需溫度。當釜體2內(nèi)溫度達到腐蝕試驗所需溫度時，充氮氣補到指定的腐蝕試驗所需壓力，調節(jié)傳動裝置5至試驗所需的轉速，并向冷凝水套15中通入循環(huán)冷卻水。釜體內(nèi)溫度、壓力和轉速達到設定值后，將參比電極、工作電極、輔助電極的導線柱與電化學工作站進行連接，進行電化學測試，測試方法為可采用腐蝕電化學研究中常用的極化曲線測試或者電化學阻抗測試，對工作電極的腐蝕特征進行研究。

在本實施例中，通過電化學工作站與參比電極、工作電極和輔助電極連接，可以通過對工作電極的極化曲線測試或者電化學阻抗測試，獲取工作電極的腐蝕特征，能夠快速得到工作電極的抗腐蝕狀況和緩蝕劑的緩蝕性能， 克服了現(xiàn)有技術中的需要將測試管材從釜體中取出才能觀測到腐蝕狀況帶來操作不便的缺點。

進一步地，如圖7所示，本實施例中的腐蝕試驗系統(tǒng)，還包括：用于分別連接導線與工作電極的彈性部件18。

可選地，彈性部件18可以為彈簧。

在本實施例中，通過設置彈性部件實現(xiàn)拉伸軸與工作電極的軟連接，可以保證在拉伸軸高速旋轉的過程中，保證工作電極始終與拉伸軸內(nèi)部的導線實現(xiàn)電連接。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的范圍。