本發(fā)明屬于金屬材料腐蝕試驗領(lǐng)域，涉及一種新的深海壓力環(huán)境金屬材料的腐蝕試驗裝置，尤其是一種用于模擬深海環(huán)境電化學測試的電解池裝置。

背景技術(shù)：

深海資源的開發(fā)勘探、深海工程與裝備的應用，已經(jīng)成為我國發(fā)展海洋經(jīng)濟的重點。但是深海環(huán)境與淺海環(huán)境有著較大的差異，深海裝備將面臨著嚴重的腐蝕危害，只有及時掌握材料在深海的腐蝕行為，使深海工程、裝備能夠正確選材，從而保障我國海洋經(jīng)濟和深海裝備的順利發(fā)展。因此研究深海環(huán)境中材料的腐蝕行為已經(jīng)成為目前材料腐蝕學科中的研究熱點。

深海腐蝕研究的手段主要有深海環(huán)境掛片和室內(nèi)模擬兩種，由于深?，F(xiàn)場腐蝕暴露試驗獲得的數(shù)據(jù)類型單一、試驗周期長，因此當前深海材料腐蝕行為研究主要采用室內(nèi)模擬實驗，并研發(fā)了各種深海模擬方法及裝置，也已取得了許多重要數(shù)據(jù)。如發(fā)明專利CN201010033689.X “一種用于測試材料在模擬深海環(huán)境腐蝕性能的實驗裝置”，能夠開展材料在模擬深海環(huán)境（低溫高壓工況）的腐蝕行為研究，解決了深海環(huán)境實海暴露試驗數(shù)據(jù)獲取時間長、數(shù)據(jù)類型單一的問題。發(fā)明專利CN201310023547.9“一種模擬深海環(huán)境的腐蝕試驗裝置和試驗方法”中所述的模擬深海環(huán)境的腐蝕試驗裝置，通過深海模擬環(huán)境中溫度、壓力、海水流速、pH值、鹽度和溶解氧濃度的自動控制，能夠測試材料在不同深海環(huán)境的腐蝕性能。發(fā)明專利CN201310509264.5“一種可測量、調(diào)節(jié)腐蝕液氧含量的深海腐蝕試驗裝置”，與發(fā)明專利CN201310023547.9相比，只能通過控制壓力、溫度和氧含量來模擬海洋特殊環(huán)境下的實際工況，但是該專利所述的裝置可以結(jié)合電化學工作站對模擬深海條件下的試樣進行電化學測量，同時計算測試材料在深海模擬環(huán)境的吸氧能力。前面所述的發(fā)明專利均能夠?qū)崿F(xiàn)：在模擬深海環(huán)境中開展腐蝕試驗的過程中進行電化學測量，然而上述幾種深海環(huán)境模擬試驗裝置均以高壓釜體為主來實現(xiàn)壓力的控制，高壓釜的密封操作比較費時費力，而目前研究材料深海環(huán)境腐蝕行為的主要手段是電化學測量，采用以上設備時，每次完成電化學測試所需時間，僅高壓釜的開蓋和起蓋就占去大半時間。此外，高壓釜是一般是不銹鋼等金屬材料，加壓方式均需要泵，噪聲較大，甚至會干擾到電化學測量的數(shù)據(jù)，因此需要開發(fā)一種用于模擬深海環(huán)境電化學測量的電解池裝置，該裝置通過控制主要深海環(huán)境因素來模擬深海環(huán)境，同時該裝置體積小、操作簡單、噪聲小，具備電化學測試電解池的功能，使用該電解池裝置對材料在深海模擬環(huán)境下進行電化學測試的效率高，數(shù)據(jù)準確、可靠。而本單位先前的發(fā)明專利CN201510942776.X“一種模擬深海環(huán)境的微型電解試驗裝置”能夠?qū)崿F(xiàn)模擬深海環(huán)境中材料的電化學測試，且效率高、數(shù)據(jù)準確，然而由于裝置的主體采用的是石英玻璃，壓力的范圍僅為0~10 MPa，能夠模擬的深海環(huán)境受限，而且石英玻璃耐壓能力較差，其實現(xiàn)壓力的方式雖然操作簡單，然而壓力上升速度較慢。因此，開發(fā)一種操作簡單、加壓方式快速有效，噪聲小、且壓力控制范圍較大的專用于深海模擬環(huán)境電化學測試的電解池裝置非常必要，也非常迫切。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的技術(shù)任務是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于模擬深海環(huán)境電化學測試的電解池裝置，用于金屬材料電化學測試的同時實現(xiàn)深海環(huán)境模擬，實現(xiàn)金屬材料模擬深海環(huán)境中的電化學測量。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種用于模擬深海環(huán)境電化學測試的電解池裝置，包括電解池主體，電解池主體上配合有電解池頂蓋，電解池主體與電解池頂蓋的相應位置通過密封螺栓連接固定，并在電解池主體與電解池頂蓋之間圍成封閉的電解室，電解室內(nèi)盛裝有電解液；

所述電解池主體至少由三層不同的金屬材料制成：內(nèi)耐腐蝕層、外耐壓層、以及設于內(nèi)腐蝕層和外耐壓層之間電磁波屏蔽層；

電解池頂蓋上預設三個電極組件安裝孔，工作電極組件、參比電極組件和輔助電極組件從電解池頂蓋伸入電解室內(nèi)并浸入電解液中，該工作電極組件、參比電極組件和輔助電極組件結(jié)構(gòu)相似，并與電解池頂蓋之間密封連接，電解池頂蓋上另設兩個氣孔，分別是進氣孔和出氣孔，用于通氧氣或氮氣以調(diào)節(jié)電解液中的溶解氧的含量，電解池頂蓋上還設有一個液壓加壓孔，液壓加壓孔經(jīng)連接軟管與液壓加壓設備連接。

所述工作電極組件包括絕緣襯套、電極探頭、引線和填充層，絕緣襯套經(jīng)設在其外側(cè)的穿艙連接管與電解池頂蓋密封連接，電極探頭設在絕緣襯套內(nèi)部、并以暴漏在外界的部分作為工作面，電極探頭與絕緣襯套間緊密配合，引線一端與電極探頭固接，另一端伸出穿艙連接管，填充層位于電極探頭、引線、艙體連接裝置、絕緣襯套之間的空隙中，其是由室溫硫化或環(huán)氧樹脂固化的方式將其密封。

具體的，所述電解池主體浸在恒溫水浴槽中。

具體的，所述進氣孔連接管道上、出氣孔連接管道上及連接軟管連接管道上分別串接有進氣閥、出氣閥和進液閥。

具體的，所述電解池主體的至少三層之間為無縫隙結(jié)合。

具體的，所述內(nèi)耐腐蝕層高出電解池主體的頂端面，并翻出外耐壓層，使電解池主體頂端邊緣包覆在內(nèi)腐蝕層里面。

具體的，所述內(nèi)耐腐蝕層為鈦或鈦合金層。

具體的，所述外耐壓層為耐壓不銹鋼層。

具體的，所述電磁波屏蔽層為銅網(wǎng)層。

具體的，所述電解池頂蓋與電解池主體相接觸部位設有凹槽，凹槽內(nèi)安裝密封墊圈。

具體的，所述電解池主體為圓筒狀。

本發(fā)明的一種用于模擬深海環(huán)境電化學測試的電解池裝置，與現(xiàn)有技術(shù)相比所產(chǎn)生的有益效果是：

本發(fā)明所述的一種用于模擬深海環(huán)境電化學測試的電解池裝置，不僅是作為金屬材料電化學測試的電解池，還可以同時實現(xiàn)深海環(huán)境的模擬，并且與先前公布的深海環(huán)境模擬試驗裝置相比，操作簡單、耗時短、經(jīng)濟，與本單位先前申請的深海環(huán)境模擬微型裝置相比，壓力控制范圍大、加壓速度快、溫度控制準確、裝置結(jié)構(gòu)牢固耐用。本發(fā)明為深海模擬環(huán)境下金屬材料的電化學測試提供了一種簡便快捷的電解池裝置，采用該電解池裝置獲得的試驗數(shù)據(jù)，能夠真實的反映該深海模擬環(huán)境下金屬材料的腐蝕電化學性能，這為深海環(huán)境中使用材料的研究提供更有利的腐蝕測量手段。

附圖說明

附圖1是本發(fā)明一種用于模擬深海環(huán)境電化學測試的電解池裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖2是本發(fā)明電極裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

附圖3是不銹鋼材料在深海模擬環(huán)境條件下的動電位極化曲線。

圖中，1、內(nèi)耐腐蝕層，2、電磁波屏蔽層，3、外耐壓層，4、恒溫水浴槽，5、密封螺栓，6、工作電極組件，7、參比電極組件，8、輔助電極組件，9、進氣孔，10、出氣孔，11、液壓加壓孔，12、電解池頂蓋，13、電解池主體，14、穿艙連接管，15、填充層，16、聚四氟乙烯襯套，17、電極探頭。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖1-3，對本發(fā)明的一種用于模擬深海環(huán)境電化學測試的電解池裝置作以下詳細說明。

如附圖1所示，本發(fā)明的一種用于模擬深海環(huán)境電化學測試的電解池裝置，該裝置基于電化學測量用的電解池主體13，同時能夠?qū)崿F(xiàn)深海環(huán)境模擬。電解池主體13上配合有電解池頂蓋12，電解池主體13與電解池頂蓋12的相應位置通過密封螺栓5連接固定，并在電解池主體13與電解池頂蓋12之間圍成封閉的電解室，電解室內(nèi)盛裝有電解液。

電解池主體13為圓筒狀，電解池主體13由三層不同的金屬材料制成：內(nèi)耐腐蝕層1、外耐壓層3、以及設于內(nèi)腐蝕層和外耐壓層3之間電磁波屏蔽層2，電解池主體13的該三層之間為無縫隙結(jié)合。其中，內(nèi)耐腐蝕層1為0.5 mm厚的鈦或鈦合金層，能夠耐海水等多種電解質(zhì)容易的腐蝕；電磁波屏蔽層2為銅網(wǎng)層，主要用于電磁波等噪聲的屏蔽，能夠保證電化學測量過程中不受任何干擾；外耐壓層3為高強度的耐壓不銹鋼或低合金鋼層，耐壓50 MPa，同時應使外耐壓層3具備一定的導熱性。

電解池頂蓋12上預設三個電極組件安裝孔，工作電極組件6、參比電極組件7和輔助電極組件8從電解池頂蓋12伸入電解室內(nèi)并浸入電解液中，該工作電極組件6、參比電極組件7和輔助電極組件8與電解池頂蓋12之間密封連接，電解池頂蓋12上另設兩個氣孔，分別是進氣孔9和出氣孔10，用于通氧氣或氮氣以調(diào)節(jié)電解液中的溶解氧的含量，電解池頂蓋12上還設有一個液壓加壓孔11，液壓加壓孔11經(jīng)連接軟管與液壓加壓設備連接。所涉及的液壓加壓設備為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知，其主要由手動液壓泵和電解液槽組成，其中電解液槽中的電解液與電解室內(nèi)盛裝的電解液相同，本實施例所采用的液壓加壓設備為手動液壓加壓設備。

在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，電解池主體13浸在恒溫水浴槽3中。將水浴溫度調(diào)節(jié)到與電解液相同溫度，保持電解液溫度恒定在所需要的值。

在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，為了便于操作，進氣孔9連接管道上、出氣孔10連接管道上及連接軟管連接管道上分別串接有進氣閥、出氣閥和進液閥。

在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，為了保證電解池主體13三層之間的緊密結(jié)合，內(nèi)耐腐蝕層1高出電解池主體13的頂端面，并翻出外耐壓層3，使電解池主體13頂端邊緣包覆在內(nèi)腐蝕層里面。

在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，為了增強電解池頂蓋12與電解池主體13的密封效果，電解池頂蓋12與電解池主體13相接觸部位設有凹槽，凹槽內(nèi)安裝橡膠墊圈。

如附圖2所示，所述工作電極組件6、參比電極組件7和輔助電極組件8結(jié)構(gòu)相似。以工作電極組件6為例進行闡述，其包括絕緣襯套、電極探頭17、銅引線和填充層15，電極探頭17設在絕緣襯套內(nèi)部、并以暴漏在外界的部分作為工作面，電極探頭17與絕緣襯套間緊密配合，銅引線一端與電極探頭17固接，另一端伸出穿艙連接管14，絕緣襯套外側(cè)設有穿艙連接管14，填充層15位于電極探頭17、銅引線、艙體連接裝置、絕緣襯套之間的空隙中，其是由室溫硫化或環(huán)氧樹脂固化的方式將其密封。

所涉及的工作電極組件6、參比電極組件7和輔助電極組件8結(jié)構(gòu)相似。以工作電極組件6為例進行闡述，其包括聚四氟乙烯襯套16、電極探頭17、銅引線和填充層15，聚四氟乙烯襯套16經(jīng)設在其外側(cè)的穿艙連接管14與電解池頂蓋12密封連接，電極探頭17設在聚四氟乙烯襯套16內(nèi)部、并以暴漏在外界的部分作為工作面，電極探頭17與聚四氟乙烯襯套16間緊密配合，銅引線一端與電極探頭17固接，另一端伸出穿艙連接管14，填充層15位于電極探頭17、銅引線、艙體連接裝置、聚四氟乙烯襯套16之間的空隙中，其是由室溫硫化或環(huán)氧樹脂固化的方式將其密封。該方法處理后，電極裝置具有高壓水密封作用。

采用本發(fā)明的電解池裝置開展了某不銹鋼材料在深海模擬環(huán)境條件下浸泡6小時后的動電位極化曲線。試驗開始前將該不銹鋼的工作電極組件6、Ag/AgCl參比電極組件7以及鉑輔助電極組件8安裝在電解池頂蓋12上，調(diào)節(jié)好海水的鹽度、pH值、溫度和溶解氧，固定好電解池頂蓋12并采用密封螺栓5擰緊，將三電極分別連接到電化學工作站，然后開啟電解池頂蓋12上的液壓加壓孔11，握住手動液壓加壓設備的手柄，同時觀察裝置上的壓力表,當壓力顯示10 MPa時，停止進液，同時開始動電位極化曲線的測試。電化學測量結(jié)束后，打開液壓加壓孔11放出部分液體，使海水壓力恢復到0 MPa，然后擰開密封螺栓5，取下電解池頂蓋12，最后卸下工作電極裝置6，觀察不銹鋼材料表面狀態(tài)。該不銹鋼材料在深海模擬環(huán)境條件下的動電位極化曲線如圖3所示。

本發(fā)明的一種用于模擬深海環(huán)境電化學測試的電解池裝置，其加工制作簡單方便，按說明書附圖所示加工制作即可。

除說明書所述的技術(shù)特征外，均為本專業(yè)技術(shù)人員的已知技術(shù)。