適用于高溫高壓腐蝕環(huán)境下的長壽命參比電極的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型設(shè)及的是一種參比電極，具體地說是一種能夠在高溫高壓腐蝕環(huán)境中 穩(wěn)定使用的長壽命參比電極。
【背景技術(shù)】
[0002] 參比電極用于準確測量所在環(huán)境中的金屬及其結(jié)構(gòu)物的電極電位、在金屬及其結(jié) 構(gòu)物進行適當陰極保護，還可W為自動控制設(shè)備提供電位控制信號，應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。目 前，在石油化工、原油輸送領(lǐng)域一個重要的特征就是采用輸送塔、管道密封結(jié)構(gòu)進行生產(chǎn)作 業(yè)，該種環(huán)境中存在著高溫高壓的服役條件。在石油化工、原油輸送領(lǐng)域，由于其惡劣的腐 蝕環(huán)境，結(jié)構(gòu)件的腐蝕失效事件嚴重影響生產(chǎn)設(shè)備的安全運行。因此，材料腐蝕的監(jiān)測、預(yù) 警、陰極保護都變得異常重要，該些工作的開展都離不開高性能的高溫高壓參比電極的參 與。一般的參比電極都需要在溫度低于70°c的環(huán)境中才能穩(wěn)定運行，溫度越高參比電極的 使用壽命就越短，電極性能也越差。然而實際工業(yè)環(huán)境中的溫度和壓力條件都遠遠高于普 通參比電極的耐受指標，該種工業(yè)環(huán)境的高溫高壓特征帶來的問題阻礙了的此類參比電極 的商業(yè)應(yīng)用。因此，市場上至今還沒有一種在高溫高壓環(huán)境中能夠長期、免維護、穩(wěn)定使用 的參比電極出現(xiàn)。
[0003] 參比電極在正常使用時，由于氯化銀在高濃度的氯離子溶液中可形成溶解性的銀 氯絡(luò)合離子，反應(yīng)如下：AgCI+CT心AgCV、<AgCI;- +Cr心AgCV。該種銀氯絡(luò)合離子 在參比電極的液接界面處如果遇到較低濃度的氯離子溶液時其反應(yīng)逆向進行，形成氯化銀 沉淀物，從而在液接隔膜處發(fā)生堵塞；其次，由于外界環(huán)境的溶液由于濃差擴散的作用對參 比電極內(nèi)鹽橋溶液的稀釋作用，內(nèi)鹽橋填充溶液還需定期更換；還有，可能在高溫高壓環(huán)境 中的溶液通過隔膜進入電極內(nèi)鹽橋填充液，進而污染內(nèi)電極，從而使參比電極的電極電位 發(fā)生偏移影響其使用壽命。另外，參比電極腔體內(nèi)由于是液體鹽橋，在加工、運輸、儲存、使 用的過程中容易造成參比電極內(nèi)部的鹽橋填充液滲出或流失，如果在使用時未有發(fā)現(xiàn)其鹽 橋填充液滲出或流失而直接使用，特別是在高溫高壓環(huán)境中使用，由于隔膜的堵塞和外部 巨大的壓力作用很容易造成參比電極的爆裂，導(dǎo)致參比電極失效，失去準確測量電極電位 的功能，從而引起誤判，甚至造成巨大的經(jīng)濟損失。
[0004] 目前，用于高溫高壓環(huán)境中的參比電極主要分為兩類：內(nèi)置式參比電極和外置式 參比電極。前者和工作電極處于相同的溫度、壓力和溶液環(huán)境；而后者是把參比電極置于測 試體系外部，通過鹽橋和高壓容器內(nèi)溶液連通。兩種電極由于放置環(huán)境的不同，在特性上表 現(xiàn)出了很大的差異：
[000引 （1)內(nèi)置式參比電極與被測對象同處于測試體系內(nèi)，測試體系封閉性較好，因此測 試溶液不易泄露。內(nèi)置式參比電極的內(nèi)阻通常也較小。但為了保證電極的內(nèi)鹽橋填充溶液 不泄露，內(nèi)置式參比電極通常結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，且壽命較短，因此很難應(yīng)用于實際工業(yè)環(huán)境中。 [0006] (2)外置式參比電極通常工作于室溫或近室溫環(huán)境中，因此電極電位較為穩(wěn)定，壽 命也比較長。但由于使用了較多的內(nèi)鹽橋填充溶液，外置式參比電極的內(nèi)阻通常較大。
[0007] 張清等人在對美國Codest公司設(shè)計的Ag/AgCl參比電極進行改進的基礎(chǔ)上，采 用電解法制備了一種內(nèi)置式Ag/AgCl參比電極，但此種Ag/AgCl參比電極的內(nèi)室結(jié)構(gòu)較為 復(fù)雜，內(nèi)部較多的填充物雖然在一定程度上保證了Ag/AgCl元件不受污染，但同時提高了 電極制備和保養(yǎng)的難度。
[000引 MacDonald等研制的電極體系采用細長的AlaO潛作為鹽橋，鹽橋的下部采用柔軟 的PTFE薄壁管，管頂端的液連接使用了多孔氧化錯塞。此種設(shè)計利用PTFE的可變形的特 性使參比電極室與高壓容器內(nèi)部形成壓力平衡。但該種方法受到PTFE薄壁管最大工作溫 度的限制，在超出PTFE薄壁管的溫度耐受極限后該種參比電極就不再可用。
[0009] 隨著各種新興工業(yè)體系的發(fā)展，W前被限制在亞臨界溫度W下的生產(chǎn)過程開始使 用或計劃使用超臨界狀態(tài)進行工業(yè)生產(chǎn)，因此新型參比電極的設(shè)計越來越受到重視。設(shè)計 一種可用于高溫高壓體系的參比電極有著重要的科學(xué)和實踐意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本實用新型的目的在于提供一種能夠在高溫、高壓環(huán)境中長期穩(wěn)定使用，耐高壓、 耐高溫、免維護、壽命長的適用于高溫高壓腐蝕環(huán)境下的長壽命參比電極。
[0011] 本實用新型的目的是該樣實現(xiàn)的；包括電極殼體、設(shè)置在電極殼體上下兩端的上 下端蓋、設(shè)置于電極殼體上端內(nèi)部的電極巧體、W及灌注于電極殼體內(nèi)部的鹽橋，所述電極 巧體為熱壓燒結(jié)的電極巧體，所述的電極殼體由上端體、中端體和下端體構(gòu)成，中端體與下 端體連成一體，上端蓋與上端體通過螺紋連接且上端體與中端體之間設(shè)置由第一氣橡膠墊 和第一微孔陶瓷構(gòu)成的隔離套件，上端體與上端蓋之間設(shè)置防爆墊，電極耐高溫引線一端 穿過電極上端蓋、防爆墊與電極巧體連接，電極巧體利用定位墊固定在上端體內(nèi)，在定位墊 與防爆墊之間由固態(tài)粉末環(huán)氧樹脂密封，下端蓋與下端體之間安裝第二氣橡膠墊與第二微 孔陶瓷巧。
[0012] 本實用新型還可W包括：
[0013] 1、中端體上安裝有中通的可調(diào)安裝套件。
[0014] 2、所述鹽橋包括位于上部的飽和氯化鐘溶膠凝膠固態(tài)鹽橋和位于下部的飽和氯 化鐘溶膠凝膠鹽橋。
[0015] 3、所述的電極殼體為31化厚壁金屬外殼。
[0016] 為了克服現(xiàn)有常規(guī)參比電極無法在高溫高壓腐蝕環(huán)境中正常使用、使用過程中需 要頻繁更換鹽橋溶液、在高壓作用下引起的電極管體變形甚至破裂失效的問題，本實用新 型提供了一種適用于高溫高壓腐蝕環(huán)境的長壽命參比電極，該參比電極不僅能準確測量普 通腐蝕環(huán)境中金屬及其結(jié)構(gòu)物的電極電位、金屬及其結(jié)構(gòu)物的陰極保護，為自動控制設(shè)備 提供電位控制信號，無需定期更換鹽橋、免維護，尤其能夠在高溫、高壓環(huán)境中長期穩(wěn)定使 用，實現(xiàn)參比電極耐高壓、耐高溫、免維護、長壽命的特點。
[0017] 本實用新型為解決=大技術(shù)難題所采用的技術(shù)方案的只要特點體現(xiàn)在：在參比電 極外殼使用31化金屬管增強電極外殼強度，避免在高溫高壓環(huán)境中使用時參比電極外殼 腔體內(nèi)外巨大的壓力差導(dǎo)致參比電極的外殼形變或壓裂。在參比電極內(nèi)部使用飽和氯