专利名称：水溶液体系局部腐蚀速度在线电化学监测探头的制作方法
技术领域：
本发明涉及防腐技术，具体地说是一种水溶液体系局部腐蚀速度在线电化学监测探头。
背景技术：
在现有技术中，通常控制局部腐蚀失效的方法包括正确的选择使用高标准材料、优化生产工艺流程改善设备使用环境、合理使用缓蚀剂。后两种方法都需要采用可靠的方法对局部腐蚀速度进行实时监测。适合工业水体系中设备腐蚀评估方法有挂片失重法、线性极化法、电阻法以及观察和失效分析，其中尽管挂片、观察和失效分析等方法能够定量提供局部腐蚀发展速度，如最大蚀孔深度等信息，但这些方法往往需要花费较多的时间和费用。此外，通过这些方法得到数据的是一段时期如数月或数年的平均腐蚀速度，真实腐蚀速度常常受到温度、介质流速、介质的化学组成、缓蚀剂添加剂量、pH值等环境因素的影响，而在工业体系中，这些环境因素总是在不断地变化，所以采用这些方法很难确定引起腐蚀的真正因素。另一方面，极化阻抗技术和电阻法测量的是整个探头表面的平均腐蚀速度，不能用于局部腐蚀测量。另外一些技术如点蚀指数(pitting index)、电化学噪声(electrochemical noise)、扫描参比电极(scaning reference electrode)等技术也常用来研究局部腐蚀，但由于本身特点的限制，都不能在常规条件下准确得到定量的局部腐蚀速度。总之，迄今为止，国、内外尚没有成熟的用于局部腐蚀速度现场无损检测技术，无法有效预报局部腐蚀危险性。
发明内容
为了满足生产需要，本发明的目的是针对水溶液体系局部腐蚀环境(如油田注水系统碳钢管道由于结垢而形成的垢下腐蚀现象等)，提供一种能在线检测水溶液体系局部腐蚀速度在线电化学监测探头。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是为二电极体系结构，主要由前盖、滤膜、闭塞阳极区、阳极、密封接头、阴极及尾管组成，其中所述前盖为冠形，内端壁设滤膜，所述密封接头容置阳极于其一个凹槽内，通过丝扣与前盖内侧壁连接，在滤膜与所述阳极表面之间形成一闭塞阳极区；所述阴极为一圆柱体，其外表面为与本体电解质接触的有效阴极表面区域，阴极两端带有较细的配有螺纹的圆柱体，一端与密封接头的另一个凹槽内壁紧密配合，另一端与尾套的凹槽内壁紧密配合；与阳极相连的导线依次通过密封接头、阴极及其所带的圆柱、尾套所设有的中心孔联至外界设备；与阴极相连的导线依次通过阴极所在圆柱、尾套所设有的中心孔穿出至外界设备；在所述前盖端部及侧壁设有孔道与滤膜相通；所述阳极面积由处在闭塞阳极区的相对闭塞条件下的阳极表面积构成，其尺寸为0.5～0.1cm2；所述阴极的有效面积是阳极面积的5～50倍；所述阳极和阴极采用相同的金属材质，该材质应与测量体系中金属材料一致；所述滤膜采用小孔的高分子有机聚合物。
本发明具有如下有益效果本发明针对水溶液体系局部腐蚀的在线监测(如油田注水系统碳钢管道由于结垢而形成的垢下腐蚀现象等)，采用闭塞阳极技术模拟并加速现场的局部腐蚀，从而达到测量的目的，以满足生产需要。它可应用于输水管线、油田的注水管线等水溶液体系局部腐蚀速度监测/检测。
图1为本发明水溶液体系局部腐蚀速度在线电化学监测探头示意图。
图2为本发明水溶液体系局部腐蚀速度在线电化学监测探头安装及测量系统示意图。
图3为本发明测量管线局部腐蚀速度的一个实施例中探头放置示意图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例详述本发明。
实施例1如图1所示，本发明为二电极体系结构，主要由护套1、滤膜2、闭塞阳极区3、阳极4、密封接头5、阴极6及尾套9组成，其中所述前盖1为冠形，内端壁设滤膜2，所述密封接头5容置阳极4于其一个凹槽内，通过丝扣与前盖1内侧壁连接，在滤膜2与所述阳极4表面之间形成一闭塞阳极区3；所述阴极6为一圆柱体，其外表面为与本体电解质接触的有效阴极表面区域，阴极6两端带有较细的配有螺纹的圆柱体10，一端与密封接头5的另一个凹槽内壁用螺纹紧密配合，另一端与尾套9的凹槽内壁用螺纹紧密配合；与阳极4相连的导线7依次通过密封接头5、阴极6所在圆柱10、尾套9所设有的中心孔至外界设备；与阴极6相连的导线7′依次通过阴极6所在圆柱10、尾套9所设有的中心孔穿出至外界设备；在所述前盖1端部及侧壁设有孔道8与滤膜2相通；所述塞阳极区3以滤膜2为一侧壁、以阳极4为另一侧壁、并用密封接头5及前盖1围住的区域；所述阳极面积由处在闭塞阳极区3的相对闭塞条件下的阳极4表面积构成；本发明是两电极体系结构，通过小孔的有机聚合物滤膜2把阳极4与本体电解质隔开，形成一个容积相对较小的闭塞阳极区3，滤膜2用以模拟多孔腐蚀产物下方状况；阳极面积由处在闭塞阳极区3的相对闭塞条件下的阳极4表面构成，面积尺寸为0.5～0.1cm2，阴极6为一圆柱体10的与本体电解质接触的外侧面区域，与阳极4采用同样材料制成，使用时将本发明插入本体电解质中，阴极外表面与电解质接触，其表面积较大，为阳极面积的5～50倍，阴极面积可在这一范围内变化。实验中采用零阻电流表(zero resistanceammeter，ZRA)记录电流随时间的变化，记录的数据可直接输入计算机进行数据处理并绘制成曲线并给出必要的参数值，参比电极为SCE。
其中前盖1、密封接头5、尾管9由尼龙1010材料制备，阳极4和阴极6由相同的金属材质制备，该材质应与测量体系中金属材料一致，滤膜2是高分子隔膜。阳极4与导线焊接好后用胶与密封接头5粘合，而前盖1和密封接头5、密封接头5和阴极6、阴极6和尾管9由丝扣连接在一起，滤膜2紧密地夹在前盖1和阳极4之间。各部件的加工精度要求很高，以保证连接后不留缝隙。特别是在阴极6的两边应保证没有一点空隙，必要时应用密封脂处理；所述前盖1和连接环11、连接环11和密封接头5、密封接头5和阴极6、阴极6和尾管9之间用O型圈等密封装置。
本发明的阳极面积大小和适宜的阴阳极面尺寸大小可由使用环境而定，但应保证前面提到的合理的阳极面积大小和适宜的阴阳极面积比，所述阴极6表面积是阳极面积的5～50倍。
本发明原理为采用闭塞阳极技术模拟并加速现场的局部腐蚀，从而达到测量的目的。
本实施例线路连接利用本发明探头测量特定环境中材料局部腐蚀速度时，探头使用的材料(指阳极4和阴极6)必须与待测环境中要评估的材料一致。测量过程可采用如图2所示的方法，从探头阴阳极出来的导线7接入零阻电流表(ZRA)，信号经过模数转换器(A/D)后输入计算机，由计算机程序分析后给出腐蚀速度数据。
本发明如用于输水管线、油田的注水管线，可采用如图3的方法通过阀门11和专门制作的托架12将本发明13探头直接放置于管线中。本实施例所述阳极面积尺寸为0.1cm2，阴极6外表面表面积是阳极面积的5～50倍。
实施例2试用于测量海水局部腐蚀速度，可直接将探头放置于待测量的区域中进行测量。本实施例阴极6外表面表面积是阳极面积的10倍。
权利要求
1.一种水溶液体系局部腐蚀速度在线电化学监测探头，其特征在于为二电极体系结构，主要由前盖(1)、滤膜(2)、闭塞阳极区(3)、阳极(4)、密封接头(5)、阴极(6)及尾管(9)组成，其中所述前盖(1)为冠形，内端壁设滤膜(2)，所述密封接头(5)容置阳极(4)于其一个凹槽内，通过丝扣与前盖(1)内侧壁连接，在滤膜(2)与所述阳极(4)表面之间形成一闭塞阳极区(3)；所述阴极(6)为一圆柱体，其外表面为与本体电解质接触的有效阴极表面区域，阴极(6)两端带有较细的配有螺纹的圆柱体(10)，一端与密封接头(5)的另一个凹槽内壁紧密配合，另一端与尾套(9)的凹槽内壁紧密配合；与阳极(4)相连的导线(7)依次通过密封接头(5)、阴极(6)及其所带的圆柱(10)、尾套(9)所设有的中心孔联至外界设备；与阴极(6)相连的导线(7′)依次通过阴极(6)所在圆柱(10)、尾套(9)所设有的中心孔穿出至外界设备；在所述前盖(1)端部及侧壁设有孔道(8)与滤膜(2)相通。
2.按照权利要求1所述水溶液体系局部腐蚀速度在线电化学监测探头，其特征在于所述阳极面积由处在闭塞阳极区(3)的相对闭塞条件下的阳极(4)表面积构成，其尺寸为0.5～0.1cm2。
3.按照权利要求1所述水溶液体系局部腐蚀速度在线电化学监测探头，其特征在于所述阴极(6)的有效面积是阳极面积的5～50倍。
4.按照权利要求1所述水溶液体系局部腐蚀速度在线电化学监测探头，其特征在于所述阳极(4)和阴极(6)采用相同的金属材质，该材质应与测量体系中金属材料一致。
5.按照权利要求1所述水溶液体系局部腐蚀速度在线电化学监测探头，其特征在于所述滤膜(2)采用小孔的高分子有机聚合物。
全文摘要
本发明涉及金属腐蚀防护技术，具体地说是一种水溶液体系局部腐蚀速度在线电化学监测探头。为二电极体系，主要由前盖、滤膜、闭塞阳极区、阳极、密封接头、阴极及尾管组成，前盖为冠形，内端壁设滤膜，所述密封接头容置阳极于其一个凹槽内，与前盖内侧壁连接，在滤膜与所述阳极表面之间形成一闭塞阳极区；阴极为一圆柱体，其外表面为与本体电解质接触的有效阴极表面区域，阴极两端带有较细的配有螺纹的圆柱体，一端与密封接头的另一个凹槽内壁紧密配合，另一端与尾套的凹槽内壁紧密配合；与阳极相连的导线及与阴极相连的导线接至外界测量仪器；在前盖端部及侧壁设有小孔道与滤膜相通。本发明特别适用于水溶液体系局部腐蚀速度监测/检测。
文档编号G01N19/00GK1464296SQ0210987
公开日2003年12月31日 申请日期2002年6月19日 优先权日2002年6月19日
发明者杜元龙, 雷良才, 阎一功 申请人:中国科学院金属研究所