一种用于流态下表面缺陷处局部腐蚀的电极测试系统的测试方法技术方案

本发明专利技术属于流动腐蚀电化学研究技术领域，具体涉及一种用于流态下表面缺陷处局部腐蚀的电极测试系统的测试方法，将在冲刷装置上安装电极测试系统，对电极工作端面进行连续的冲刷，利用电极测试系统，对表面缺陷处在动态冲刷环境中的电化学信息分布予以表征，获得其腐蚀电位与电流密度信息，停止冲刷后，清除电极主体上的腐蚀产物后进行称重；电极主体中设置有若干个三电极单元，三电极单元由辅助电极薄片、参比电极薄片和工作电极组成。本发明专利技术组成独立的三电极测试体系，为海水管路部位存在局部缺陷下的流动腐蚀行为机制研究提供关键数据，通过可调节式阵列电极制备出缺陷，获得海水管路不同表面流动下的局部腐蚀电化学信息。

【技术实现步骤摘要】
一种用于流态下表面缺陷处局部腐蚀的电极测试系统的测试方法
本专利技术属于流动腐蚀电化学研究
，具体涉及一种用于流态下表面缺陷处局部腐蚀的电极测试系统的测试方法，可用于对于底管路等具有表面局部缺陷(如管路焊接处的余高)的流动局部腐蚀，主要用于研究流体处于流动态条件下，金属材料表面存在不同形状、尺寸、成分的缺陷的情况下的局部流动腐蚀电化学信息。
技术介绍
海水管路系统作为船舶、海上采油平台、滨海电厂和海水淡化工厂等海洋装备和工程设施的重要工作单元，承担着换热、冷却、消防等重要功能。海水管路由于长期输运海水作为冷却介质，其内壁存在着各种各样的局部形貌缺陷，这种表面的局部缺陷对于海水管路腐蚀行为有着至关重要的影响。其管内存在的局部形貌缺陷可能会改变流体的流型，极易形成局部湍流，从而对海水管路表面氧化膜的冲击破坏使得金属裸露在流体中，或者冲击海水管路表面使得氧化膜难以形成，导致电化学腐蚀及其与冲刷磨损的协同效应，对整个海水管路的安全运行造成极大的威胁。丝束电极，又称阵列电极，是由一系列规则排列的电极丝组成的复合电极。它是基于微积分的原理，将一个大面积电极分割成若干个微电极，然后将这些微电极重新组合排列，互相绝缘并进行封装来模拟大面积电极。传统的阵列电极既能获得整体电极提供的平均信号，也能获得整体电极无法提供的电化学信息表面分布、差异大小等一系列重要数据。如果自身能形成三电极体系，则可以突破很多界限，更为精确的获得局部的电化学信息。目前对于海水管路在流动状态下的腐蚀行为已有一定的研究，但是对于具有表面局部缺陷下的流动腐蚀行为研究较少。已有的整体丝束电极具有一次成型、表面形貌不可调节、表面材料不可替换等不足，并且共用一个参比电极，给局部电化学测量带来了极大的不便，同时原有的传统的阵列电极主要作为工作电极用于腐蚀研究，极大的限制了该技术的应用。
技术实现思路
针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供了一种用于流态下表面缺陷处局部腐蚀的电极测试系统的测试方法，该方法打破了原有阵列电极仅作为工作电极的局限，在每根电极丝外复配参比电极与辅助电极薄片，使得每根电极丝区域可以组成独立的三电极测试体系，从而为海水管路部位存在局部缺陷下的流动腐蚀行为机制研究提供关键数据；同时通过可调节式阵列电极通过可调节模块组成所需要模拟的表面缺陷，获得海水管路不同表面流动下的局部腐蚀电化学信息。本专利技术的技术方案如下：一种用于流态下表面缺陷处局部腐蚀的电极测试系统的测试方法，具体测试方法步骤如下：第一步，在冲刷装置的安装口安装电极测试系统，电极测试系统中的电极主体的工作端面置于液体中，通过冲刷装置调节到实验所需的流速，对电极工作端面进行连续的冲刷；第二步，利用电化学测试系统，对表面缺陷处在动态冲刷环境中的电化学信息分布予以表征，获得其腐蚀电位与电流密度信息；测试电位时，将待测电极丝与其它电极丝断开，测量其相对于参比电极的电极电位；测试电流时，将待测电极丝断开，测量其与其余短接电极丝之间的电偶电流，测试数据由计算机自动记录；第三步,先关掉所有阀门，停止冲刷；第四步，在冲刷装置的安装口取下电极测试系统，可对冲刷过后的电极主体的工作端面进行腐蚀形貌观察和腐蚀产物分析，清除电极主体工作端面的腐蚀产物,对电极主体进行称重；所述电极主体中设置有若干个三电极单元，三电极单元由辅助电极薄片、参比电极薄片和工作电极组成。优选地，冲刷的液体为天然海水或人工海水，也可选择含砂的天然海水和人工海水。优选地，冲刷的速度为1-5m/s。也可在一些高流速下进行冲刷，具体流速取决于本申请的系统所在的冲刷装置泵的流量，需要根据实际情况进行选择调控。优选地，冲刷液体的温度为-3-30℃。优选地，电极测试系统包括电极主体、阵列电极、高速切换开关、电化学测试系统，阵列电极包含若干个三电极单元，三电极单元由辅助电极薄片、参比电极薄片和工作电极组成。优选地，一种用于流态下表面缺陷处局部腐蚀的电极测试系统，包括电极主体、阵列电极、高速切换开关和电化学测试系统，电极主体中设置阵列电极，阵列电极包括可调节式阵列电极、固定式阵列电极，固定式阵列电极设置在电极主体中，在固定式阵列电极中设置有可调节式阵列电极，所述可调节式阵列电极、固定式阵列电极均包含若干个三电极单元，三电极单元由辅助电极薄片、参比电极薄片和工作电极组成，工作电极外层依次包裹参比电极薄片和辅助电极薄片，辅助电极薄片、参比电极薄片以及工作电极之间设有空隙，相邻三电极单元之间设有空隙；固定式阵列电极为若干个三电极单元紧密排列，通过环氧树脂浇注固化为一体式的阵列电极；可调节式阵列电极由可调节模块组成，可调节模块由单个三电极单元通过环氧树脂浇注固化获得，最外层为环氧树脂；可调节式阵列电极活动连接在固定式阵列电极中；辅助电极薄片、参比电极薄片和工作电极的非工作端均由导线连接到电化学测试系统形成回路，导线上设置与高速切换开关；可调节式阵列电极中的每个可调节模块均可在垂直位置上下调整，且可调节模块的工作端面为平面、斜面、弧面中的一种。该系统可测量流动状态下，缺陷处不同位置的电偶电流、腐蚀电位、腐蚀电流密度、电化学阻抗谱等电化学信息。为了更好的技术效果，可调节模块的工作端面可设计多种形状，为模拟更多表面缺陷提供可能。利用该电极系统模拟比如一些海水管路中的表面缺陷(如焊接余高处、凹陷)，从而获得缺陷处的局部电化学信息。优选地，三电极单元是在工作端面为正方形的工作电极外层依次包裹参比电极薄片和辅助电极薄片而获得。优选地，可调节阵列电极的工作端面的缺陷形状模拟不同高度和形状的凸起缺陷、不同深度和形状的凹陷缺陷、凸凹缺陷并存的复杂表面缺陷形状中的一种，缺陷形状可以是平面或V形或弧形或其他形状。该电极所模拟的表面缺陷(如凸起和凹陷)的高度或者深度主要取决于研究对象，如模拟焊接余高处时，所模拟余高的高度可根据国家标准中的规定进行设置。优选地，可调节式阵列电极为M╳M矩阵或M╳N矩阵。优选地，固定式阵列电极内开设内嵌孔，可调节式阵列电极卡接在内嵌孔内。优选地，电极主体为长方体、正方体、圆柱体等其他形状中的一种。优选地，可调节单元式阵列电极和外单元式阵列电极使用不同的电极材料或相同电极材料。优选的，辅助电极薄片的制作材料选用铂薄片、镀铂黑的铂薄片、石墨薄片等薄片中的一种，参比电极材料为固态Ag薄片或AgCl薄片或锌薄片。本专利技术中每一个三电极单元使得每根电极丝区域可以组成独立的三电极测试体系，自身能形成三电极体系，则可以突破很多界限，得到更为精确的获得局部的电化学信息，可以进行单丝极化曲线、电化学阻抗谱等的测量，每一个三电极单元均可以直接测量单丝的电化学信息，进一步可准确获得大面积的局部腐蚀电化学信息。本专利技术，通过不同流速下的电化学图谱的比较，确定腐蚀过程电化学信息随时间/空间的变化规律，确定环境条件、流速等变化对缺陷处腐蚀行为的影响。对局部活性点(阳极电流位置)，可通过单丝极化曲线、交流阻抗谱测量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于流态下表面缺陷处局部腐蚀的电极测试系统的测试方法，其特征在于，具体测试方法步骤如下：/n第一步，在冲刷装置的安装口安装电极测试系统，电极测试系统中的电极主体的工作端面置于液体中，通过冲刷装置调节到实验所需的流速，对电极工作端面进行连续的冲刷；/n第二步，利用电化学测试系统，对表面缺陷处在动态冲刷环境中的电化学信息分布予以表征，获得其腐蚀电位与电流密度信息；测试电位时，将待测电极丝与其它电极丝断开，测量其相对于参比电极的电极电位；测试电流时，将待测电极丝断开，测量其与其余短接电极丝之间的电偶电流，测试数据由计算机自动记录；/n第三步,先关掉所有阀门，停止冲刷；/n第四步，在冲刷装置的安装口取下电极测试系统，可对冲刷过后的电极主体的工作端面进行腐蚀形貌观察和腐蚀产物分析，清除电极主体工作端面的腐蚀产物,对电极主体进行称重；/n所述电极主体中设置有若干个三电极单元，三电极单元由辅助电极薄片、参比电极薄片和工作电极组成。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于流态下表面缺陷处局部腐蚀的电极测试系统的测试方法，其特征在于，具体测试方法步骤如下：
第一步，在冲刷装置的安装口安装电极测试系统，电极测试系统中的电极主体的工作端面置于液体中，通过冲刷装置调节到实验所需的流速，对电极工作端面进行连续的冲刷；
第二步，利用电化学测试系统，对表面缺陷处在动态冲刷环境中的电化学信息分布予以表征，获得其腐蚀电位与电流密度信息；测试电位时，将待测电极丝与其它电极丝断开，测量其相对于参比电极的电极电位；测试电流时，将待测电极丝断开，测量其与其余短接电极丝之间的电偶电流，测试数据由计算机自动记录；
第三步,先关掉所有阀门，停止冲刷；
第四步，在冲刷装置的安装口取下电极测试系统，可对冲刷过后的电极主体的工作端面进行腐蚀形貌观察和腐蚀产物分析，清除电极主体工作端面的腐蚀产物,对电极主体进行称重；
所述电极主体中设置有若干个三电极单元，三电极单元由辅助电极薄片、参比电极薄片和工作电极组成。


2.根据权利要求1所述的一种用于流态下表面缺陷处局部腐蚀的电极测试系统的测试方法，其特征在于，冲刷的液体为天然海水或人工海水。


3.根据权利要求1所述的一种用于流态下表面缺陷处局部腐蚀的电极测试系统的测试方法，其特征在于，冲刷的速度为1-5m/s。


4.根据权利要求1所述的一种用于流态下表面缺陷处局部腐蚀的电极测试系统的测试方法，其特征在于，冲刷液体的温度为-3-30℃。


5.根据权利要求1所述的一种用于流态下表面缺陷处局部腐蚀的电极测试系统的测试方法，其特征在于，所述电极测试系统包括电极主体、阵列电极、高速切换开关、电化学测试系统，阵列电极包含若干个三电极单元，三电极单元由辅助电极薄片、参比电极薄片和工作电极组成。


6.根据根据权利要求5所述的一种用于流态下表面缺陷处局部腐蚀的电极测试系统的测试方法，其特征在于，所述电极测试系统，包括电极主体(5)、阵列电极、高速切换开关(8)和电化学测试系统(9)，电极主体(5)中设置阵列电极，所述阵列电极包括可调节式阵列电极(...

【专利技术属性】
技术研发人员：张大磊，刘近增，钱峣，魏恩泽，邢少华，金有海，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37