一种高温高压原位多道快速划伤电极系统技术方案

本发明专利技术涉及划伤电极系统，具体为一种高温高压原位多道快速划伤电极系统，解决现有技术在高温高压环境下难以实现原位多道快速划伤、划伤试样的固定、绝缘、划头的精确转位、信号线的引出、快速运动轴和高压釜内、外之间的压力平衡、密封和划伤过程高精度计时等一系列问题。该系统设有：高温高压工作电极、高温高压辅助电极、高温高压参比电极、上下高压釜盖、高压釜体、高速运动轴、划头、环形加热器等，能实现在高温高压环境中对金属试样表面进行原位快速划伤研究并精确记录快速划伤过程所用时间，还可通过安装在高压釜上釜盖的三个高温高压电极配合电化学工作站将划伤过程中试样表面膜由发生破坏到再钝化这一过程的信号检测出来。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及耐蚀材料表面再钝化动力学参数测量技术，具体为一种高温高压原位多道快速划伤电极系统。
技术介绍
依赖表面形成致密钝化膜而具有腐蚀抗力的耐蚀合金，当局部表面的钝化膜因机械破坏露出新鲜表面时，则会加剧新鲜表面处腐蚀的发生，从而在该位置形成新的钝化膜，且再钝化的发生依赖材料本身和环境因素的共同作用。材料的应力腐蚀敏感性一般通过恒载荷试验、恒应变试验和慢应变速率拉伸试验等进行评价。这些应力腐蚀敏感性评价方法依赖加载条件和样品几何尺寸，并不能反映材料本身的抗应力腐蚀能力，且所需的实验周期较长，费用也较高。根据滑移-溶解模型，膜破位置的再钝化动力学参数也和应力腐蚀裂纹的萌生和扩展过程密切相关。因此，通过再钝化动力学参数法评定材料的应力腐蚀敏感 性是一个便捷有效且经济的方法，尤其对于长期在高温高压环境中服役的耐蚀材料。目前，材料再钝化动力学参数的测定主要通过划伤电极法来实现。在高温高压环境中材料新鲜表面的重新成膜是一个快速过程，那么这就要求划伤速度也必须快，否则将会导致试样表面边划伤、边钝化，那么采集得到的信号也是新鲜表面的钝化信号和稍早前划伤表面钝化信号的一系列叠加，不能准确反映材料在特定环境中的再钝化能力。为了满足绝缘且能划伤金属表面的要求，划头材质一般使用氧化铝陶瓷、碳化硅陶瓷和金刚石等硬质脆性材料。由于快速划伤过程会给划头尖端造成较大的冲击，从而容易导致划头尖端发生碎裂。因此，单一划头往往造成实验失败。为了提高实验效率，需要在试样表面的不同位置产生多道划伤。然而，由于高温高压原位多道快速划伤电极系统复杂，不仅要实现高温高压下材料表面钝化膜的原位多道快速划伤，还要考虑到高温高压下划头快速运动的实现、快速运动轴和高压釜内、外之间的压力平衡、密封、高精度计时、试样和金属容器的绝缘、信号线的引出等一系列问题。正是因为这些实验设备上的技术困难，限制了对核电和火电等高温高压环境中使用的耐蚀材料钝化能力的原位表征。目前，相关设备还未见有报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高温高压原位多道快速划伤电极系统，解决现有技术在高温高压环境下难以实现原位多道快速划伤、划伤试样的固定、绝缘、划头的精确转位、信号线的引出、快速运动轴的压力平衡、密封和划伤过程高精度计时等一系列问题。本专利技术的技术方案一种高温高压原位多道快速划伤电极系统，该系统设有高温高压工作电极、高温高压辅助电极、高温高压参比电极、上下高压釜盖、高压釜体、快速运动轴、划头、试样方位刻度盘、手动划头转向盘、环形加热器，具体结构如下高压釜体和上下两个高压釜盖构成高压釜，高压釜体设置于上下两个高压釜盖之间，高压釜体和上下两个高压釜盖连接；在上高压釜盖上设置热电偶、高温高压工作/辅助电极座和高温高压参比电极，高压釜体内设置辅助电极、划头、工作电极，辅助电极和工作电极分别通过导线穿过高温高压工作/辅助电极座，高温高压参比电极的导液管伸至高压釜体内；快速运动轴上部导向杆穿过导向平台板中心的导向孔，引导快速运动轴上下运动，导向平台板通过导向平台板固定孔与高压釜体内的支架杆连接，快速运动轴和高压釜之间设有压力平衡机构，并通过密封圈进行密封，快速运动轴下部与气动装置的气动活塞连杆相连接，快速运动轴上装有划头，试样固定槽设置于固定平台上；高压釜体的外侧设置环形加热器，高压釜外设置双立柱支架，双立柱支架上的两个立柱立柱I和立柱II平行设置于上下两个高压釜盖、高压釜体、环形加热器的两侧；立柱I上设置滑块I，为液压驱动，立柱II上设置滑块II，为手动升降盘驱动；滑块I连有高压釜体和配重，高压釜体外侧设有环形加热器，滑块II连有上高压釜盖；快速运动轴上设有划头固定段，分别装有三个不同高度和方向划头，划头A和划 头C的中心线平行，且均与快速运动轴的中心线以及划头B的中心线异面垂直，划头B的中心线垂直于快速运动轴的中心线；运动轴上端设有四方导向杆和圆柱状转向杆，在导向杆与划头固定段之间通过转向杆连接；快速运动轴外部轴套下端设有试样方位刻度盘，试样方位刻度盘的侧面还设置竖向参考线；快速运动轴下端设有手动划头转向盘，手动划头转向盘上分别标有三个划头方位参考线；实验前，将试样方位刻度盘和手动划头转向盘上各参考线位置分别与各自对应的试样或划头实物位置调节一致；将快速运动轴运动到上端并使其上部的转向杆位于导向平台板的导向孔中，通过转动手柄使试样和划头的方位参考线对应一致，实现不同划头在试样表面不同位置的划伤。所述的高温高压原位多道快速划伤电极系统，还包括控制箱，控制箱内设置加热电源开关、加热指示灯、超温报警灯、超压报警灯、计时器复位按钮、温度控制器、加热电压调节器、压力显示器和精密计时器；其中，精密计时器连有计时器复位按钮，压力显示器连有超压报警灯，超温报警灯与温度控制器相连，加热电源开关与加热电压调节器连接，加热电源开关连有加热指示灯，加热电压调节器与温度控制器连接，压力显示器和温度控制器连至控制箱内部继电器，控制箱内部继电器通过导线连接环形加热器的电炉丝，形成超温断电加热结构和超压断电加热结构。所述的高温高压原位多道快速划伤电极系统，滑块I的高度通过液压机构调节，立柱I的下部设有液压油缸，液压油缸采用脚踏油泵，在液压油缸底部外侧连有踏板及弹簧复位机构；滑块II与立柱之间采用螺母丝杠的调节机构，立柱II的顶部设置手动升降盘，通过调节手动升降盘使滑块II在立柱II上下运动。所述的高温高压原位多道快速划伤电极系统，通过压力平衡机构维持快速运动轴在高压釜内外的平衡，快速运动轴采用分段连接的方式，在下高压釜盖上设有快速运动轴轴套，轴套外部设有冷却水套。所述的高温高压原位多道快速划伤电极系统，上高压釜盖上的热电偶伸入高压釜体中，高压釜气相口分三路，分别连接压力表、安全阀、压力变送器；上高压釜盖设有与高压釜体内腔相通的排气通道，所述排气通道的出气端装有高压釜排气阀；下高压釜盖上设有与高压釜体内腔相通的进气通道和进液通道，所述进气通道的进气端装有进气阀，所述进液通道的进液端装有进液阀，进液通道伸至与高压釜体内腔的上部。所述的高温高压原位多道快速划伤电极系统，辅助电极通过外部套有聚四氟乙烯热缩管的钼丝作为导线点焊在钼片后面，工作电极通过外部套有聚四氟乙烯热缩管的纯镍丝或不锈钢丝作为导线点焊在金属试样上；高温高压工作/辅助电极座中设有高温胶塞，辅助电极上的导线和工作电极上的导线从高温高压工作/辅助电极座中弓I出。所述的高温高压原位多道快速划伤电极系统，还设有电化学工作站，电化学工作站上的工作电极、辅助电极和参比电极的引线夹头分别与高温高压工作电极导线、高温高压辅助电极导线和高温高压参比电极导线连接。所述的高温高压原位多道快速划伤电极系统，平台上开有平台升降孔，高压釜内支架杆穿设于平台升降孔，平台通过与平台平行的平台固定螺栓固定于高压釜内支架杆上，高压釜内支架杆两端设有螺纹，高压釜内支架杆通过螺纹固定于下高压釜盖上。所述的高温高压原位多道快速划伤电极系统，划头后部设有弹簧，在划头侧面设置划头固定螺栓，试样固定在试样固定槽中，在试样背部设有试样紧固螺栓于试样固定槽上，试样和固定试样的装置之间采用绝缘结构聚四氟乙烯槽，聚四氟乙烯槽安装于试样固定槽的凹形槽中，凹形槽为收口夹持形状，其开口顶部宽度小于底部宽本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高温高压原位多道快速划伤电极系统，其特征在于，该系统设有：高温高压工作电极、高温高压辅助电极、高温高压参比电极、上下高压釜盖、高压釜体、快速运动轴、划头、试样方位刻度盘、手动划头转向盘、环形加热器，具体结构如下：高压釜体和上下两个高压釜盖构成高压釜，高压釜体设置于上下两个高压釜盖之间，高压釜体和上下两个高压釜盖连接；在上高压釜盖上设置热电偶、高温高压工作/辅助电极座和高温高压参比电极，高压釜体内设置辅助电极、划头、工作电极，辅助电极和工作电极分别通过导线穿过高温高压工作/辅助电极座，高温高压参比电极的导液管伸至高压釜体内；快速运动轴上部导向杆穿过导向平台板中心的导向孔，引导快速运动轴上下运动，导向平台板通过导向平台板固定孔与高压釜体内的支架杆连接，快速运动轴和高压釜之间设有压力平衡机构，并通过密封圈进行密封，快速运动轴下部与气动装置的气动活塞连杆相连接，快速运动轴上装有划头，试样固定槽设置于固定平台上；高压釜体的外侧设置环形加热器，高压釜外设置双立柱支架，双立柱支架上的两个立柱：立柱Ⅰ和立柱Ⅱ平行设置于上下两个高压釜盖、高压釜体、环形加热器的两侧；立柱Ⅰ上设置滑块Ⅰ，为液压驱动，立柱Ⅱ上设置滑块Ⅱ，为手动升降盘驱动；滑块Ⅰ连有高压釜体和配重，高压釜体外侧设有环形加热器，滑块Ⅱ连有上高压釜盖；快速运动轴上设有划头固定段，分别装有三个不同高度和方向划头，划头A和划头C的中心线平行，且均与快速运动轴的中心线以及划头B的中心线异面垂直，划头B的中心线垂直于快速运动轴的中心线；运动轴上端设有四方导向杆和圆柱状转向杆，在导向杆与划头固定段之间通过转向杆连接；快速运动轴外部轴套下端设有试样方位刻度盘，试样方位刻度盘的侧面还设置竖向参考线；快速运动轴下端设有手动划头转向盘，手动划头转向盘上分别标有三个划头方位参考线；实验前，将试样方位刻度盘和手动划头转向盘上各参考线位置分别与各自对应的 试样或划头实物位置调节一致；将快速运动轴运动到上端并使其上部的转向杆位于导向平台板的导向孔中，通过转动手柄使试样和划头的方位参考线对应一致，实现不同划头在试样表面不同位置的划伤。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韩恩厚，郦晓慧，王俭秋，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：