本發(fā)明涉及一種用于高溫高壓電偶腐蝕電化學(xué)測試用電極及其應(yīng)用，更為具體的，它涉及在高溫高壓密閉環(huán)境下電偶腐蝕電化學(xué)測試用電極的制備，以及利用該電極與高溫高壓釜、參比電極構(gòu)成電化學(xué)測試系統(tǒng)，對由異金屬接觸導(dǎo)致的電偶腐蝕進行在線電化學(xué)測試。

背景技術(shù)：

隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，腐蝕環(huán)境越來越苛刻，其中高溫高壓密閉環(huán)境是石油工業(yè)和化學(xué)工業(yè)中最常見的腐蝕環(huán)境之一，高溫高壓對腐蝕電化學(xué)測試提出了更高的要求，因此，大多數(shù)腐蝕電化學(xué)測試是在常壓下進行，其結(jié)果與實際環(huán)境中必然存在巨大差異。

電偶腐蝕是指設(shè)備選用了不同金屬材料制備零件，它們相互接觸，在電解質(zhì)中，電極電位較低的金屬成為腐蝕原電池陽極，從而引起其加速腐蝕的現(xiàn)象。石油工業(yè)和化學(xué)工業(yè)設(shè)備構(gòu)成復(fù)雜，常常選用不同金屬材料，因而電偶腐蝕十分常見，已成為人們研究的重要內(nèi)容。

針對電偶腐蝕，人們主要采用電偶腐蝕計來測試構(gòu)成電偶的兩種金屬各自的自腐蝕電位、電偶電位和電偶電流的變化情況，從而討論電偶腐蝕的影響因素、電偶腐蝕的機理以及控制電偶腐蝕的方法。

目前，尚缺乏高溫高壓環(huán)境中的電偶電極體系，故相應(yīng)的研究匱乏，缺乏相應(yīng)的腐蝕數(shù)據(jù)積累，尤其是無法監(jiān)測電偶腐蝕隨時間的詳細變化規(guī)律。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種高溫高壓電偶腐蝕電化學(xué)測試用電極，包含絕緣支架、高溫高壓釜和參比電極，所述絕緣支架的上部與高溫高壓釜的高溫高壓釜蓋螺接，所述絕緣支架內(nèi)設(shè)置有導(dǎo)線，所述導(dǎo)線的一端引出高溫高壓釜并連接電偶腐蝕計，所述導(dǎo)線的另一端連接金屬試樣，所述參比電極的一端伸入高溫高壓釜的內(nèi)部，所述參比電極的另一端與電偶腐蝕計連接。

進一步地，所述絕緣支架還包括有支架外殼，所述支架外殼為哈氏合金外殼，在支架外殼內(nèi)部設(shè)置有耐高溫、承高壓的絕緣填充材料。

進一步地，在所述金屬試樣與支架外殼的接觸位置還設(shè)置有灌封膠、密封絕緣墊片。

進一步地，所述支架外殼的上部設(shè)置有固定墊片，所述導(dǎo)線的一端引出固定墊片，所述導(dǎo)線4的另一端連接有金屬連接片。

進一步地，所述金屬試樣為兩個，分別為金屬試樣A和金屬試樣B。

進一步地，所述金屬試樣的頂部設(shè)置有外螺紋，所述金屬連接片設(shè)置有內(nèi)螺紋，所述金屬試樣與金屬連接片螺紋連接。

本發(fā)明還提供一種高溫高壓電偶腐蝕電化學(xué)測試用電極的應(yīng)用，步驟一：將支架外殼與高溫高壓釜蓋螺接；步驟二：將參比電極通過高溫高壓釜蓋插入高溫高壓釜中；步驟三：將參比電極、金屬試樣A和金屬試樣B的導(dǎo)線與電偶腐蝕計的三個接線柱分別連接；步驟四：根據(jù)所需模擬現(xiàn)場工況條件設(shè)計實驗腐蝕介質(zhì)、溫度、壓力條件，開啟電偶腐蝕計進行測試相應(yīng)的電偶腐蝕電化學(xué)參數(shù)。

本發(fā)明能夠研究高溫高壓液相介質(zhì)或含液相的多相介質(zhì)中異金屬接觸腐蝕行為，其適于高溫高壓密閉環(huán)境進行電化學(xué)測試的電偶電極，借助高溫高壓釜應(yīng)用該電極進行電偶腐蝕的電化學(xué)測試。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的高溫高壓電偶腐蝕電化學(xué)測試用電極結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的電偶電極與參比電極、高溫高壓釜連接的圖；

圖3是本發(fā)明應(yīng)用時電偶腐蝕測試的電偶電位和電偶電流圖。

圖中，1、支架外殼，2、固定墊片，3、絕緣填充材料，4、導(dǎo)線，5、金屬連接片，6、灌封膠，7、密封絕緣墊片，8、金屬試樣A，9、金屬試樣B，10、絕緣密封墊圈，11、參比電極，12、高溫高壓釜蓋，13、高溫高壓釜。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明，以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好的理解本發(fā)明并能予以實施，但所舉實施例不作為對本發(fā)明的限定。

參閱圖1至圖3所示，本發(fā)明中一種高溫高壓電偶腐蝕電化學(xué)測試用電極，包含絕緣支架、高溫高壓釜13和參比電極11，絕緣支架包括支架外殼1，本實施例中，所述支架外殼1為哈氏合金外殼，在支架外殼1的上部設(shè)置有固定墊片2，在支架外殼1的內(nèi)部還設(shè)置有耐高溫、承高壓的絕緣填充材料3、導(dǎo)線4和金屬連接片5，所述導(dǎo)線4的一端引出固定墊片2，所述導(dǎo)線4的另一端連接有金屬連接片5。

所述金屬連接片5的下部連接有金屬試樣，本實施例中所述金屬試樣包含兩個，分別為金屬試樣A8和金屬試樣B9，所述金屬試樣的頂部設(shè)置有外螺紋，所述金屬連接片5設(shè)置有內(nèi)螺紋，所述金屬試樣與金屬連接片5螺紋連接。

在金屬試樣與支架外殼1的接觸位置設(shè)置有灌封膠6、密封絕緣墊片7，本實施例中，所述的支架外殼1起到固定支撐作用，并通過其上端的螺紋與高溫高壓釜13的高溫高壓釜蓋12螺接，起到了耐高溫高壓腐蝕的作用；所述的導(dǎo)線4、金屬連接片5起到連接兩個金屬試樣的導(dǎo)電作用，將金屬試樣表面的電化學(xué)信號傳輸?shù)酵獠康碾娕几g計上；所述的導(dǎo)線4引出固定墊片2起到了固定導(dǎo)線作用，并防止絕緣填充材料3溢出；所述的絕緣填充材料3、灌封膠6和密封絕緣墊片7起到隔離兩個金屬試樣的導(dǎo)電通道作用，同時起到抗高溫高壓作用。

本實施例中，所述的耐高溫絕緣填充料為電木粉、所述的金屬連接片為銅片，所述的導(dǎo)線為銅線，所述固定墊片為聚四氟乙烯。

參閱圖2所示，本發(fā)明的一種高溫高壓電偶腐蝕電化學(xué)測試用電極，通過支架外殼1上端的外螺紋與高溫高壓釜蓋12螺接，并在接觸位置處設(shè)置絕緣密封墊圈10來加強密封效果，將參比電極11通過高溫高壓釜蓋12插入高溫高壓釜13內(nèi)，構(gòu)成高溫高壓電偶腐蝕電化學(xué)測試體系。

所述絕緣支架的具體制備過程如下：

步驟一，加工圓形外殼，內(nèi)部為空心，上段外表面加工外螺紋，其余為光滑表面；

步驟二，將導(dǎo)線4引出固定墊片2，使得導(dǎo)線4上端置于支架外殼1外部，導(dǎo)線4下端置于支架外殼1內(nèi)部，將金屬連接片5焊接在導(dǎo)線4下端；

步驟三，將耐高溫、承高壓的絕緣填充材料3裝入支架外殼1內(nèi)部，擠壓密實，加熱使耐高溫絕緣填充材料熔融，在等靜壓下壓緊固化；

步驟四，在支架外殼1下端對開兩個臺階孔，在臺階孔中心鉆孔，直到金屬連接片5快被鉆透，再加工內(nèi)螺紋。

所述的金屬試樣及與絕緣支架連接的步驟如下：

步驟一，加工兩種金屬試樣(金屬試樣A8和金屬試樣B9)，上端加工成帶外螺紋的圓柱，下端根據(jù)需要可加工成不同的形狀和不同的表面積比例；

步驟二，將金屬試樣套上聚四氟乙烯的密封絕緣墊片7，擰入支架外殼1下端的孔進而與金屬連接片5螺接，在擰緊過程中，灌注耐高溫環(huán)氧灌封膠6。

本發(fā)明提供的一種高溫高壓電偶腐蝕電化學(xué)測試用電極，其測試應(yīng)用過程如下：

(A)根據(jù)現(xiàn)場工況條件確定腐蝕溶液組分、溫度、總壓和氣體分壓；

(B)安裝高溫高壓電偶腐蝕電化學(xué)測試用金屬試樣和參比電極11；

(C)向高溫高壓釜13內(nèi)通入適量腐蝕溶液，保證參比電極11全部浸泡在腐蝕溶液中，蓋好高溫高壓釜蓋12，按照分壓和總壓要求通入腐蝕氣體，加熱至設(shè)定溫度；

(D)將高溫高壓電偶腐蝕電化學(xué)測試用金屬試樣和參比電極11的導(dǎo)線與電偶腐蝕計連接，開啟電偶腐蝕計，開始測試電偶腐蝕的電化學(xué)參數(shù)如電偶電位和電偶電流，并對電化學(xué)測試結(jié)果進行分析，討論金屬試樣A8和金屬試樣B9在高溫高壓腐蝕環(huán)境中的電偶腐蝕行為。

具體實施例，高溫高壓電偶腐蝕的電偶電位和電偶電流測試：

根據(jù)所述高溫高壓電偶腐蝕電化學(xué)測試用電極，對20鋼和316L不銹鋼的電偶電流和電偶電位進行測試，測試條件為H₂S分壓1MPa、CO₂分壓4MPa，溫度60℃的3.5％NaCl溶液中。

測試結(jié)果見圖3，測試的電偶電流和電偶電位曲線穩(wěn)定，測試結(jié)果可靠。隨著腐蝕時間延長，電偶電位逐漸增加，而電偶電流逐漸減低，在28小時后趨于穩(wěn)定，說明電偶效應(yīng)在開始時較大，后期減小，作為陽極的20鋼腐蝕后表面腐蝕產(chǎn)物產(chǎn)生電阻，使電偶腐蝕速率降低。

以上所述實施例僅是為充分說明本發(fā)明而所舉的較佳的實施例，本發(fā)明的保護范圍不限于此。本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明基礎(chǔ)上所作的等同替代或變換，均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。本發(fā)明的保護范圍以權(quán)利要求書為準。