用于高温高压环境下的电偶腐蚀试验装置的制作方法

本实用新型属于测试仪器领域，涉及金属材料电偶腐蚀敏感性测试，特别涉及一种高温高压环境下电偶腐蚀敏感性评价的电极体系装置。

背景技术：

随着国内外油气田的深度开发，井下管柱与地面油气设施的服役环境日益苛刻，腐蚀失效问题频发。尤其是当不同材质的金属相互接触时，如果电位相差较大，就会发生电偶腐蚀，使得电位较低的金属材料加速腐蚀，发生失效。因此，在进行选材设计时，对于存在接触的两种不同材质的金属，尤其是高温高压下碳钢与不锈钢或者镍基合金接触时，需要对其电偶腐蚀风险进行评价。在进行电偶腐蚀敏感性评价时，利用电化学方法测试金属材料的电偶腐蚀特征，是研究其腐蚀行为和机理不可或缺的实验方法和手段，它既可使研究电极界面上通过极化电流，又不妨碍研究电极的电极电势的控制和测量，可以同时实现对电流和电势的控制和测量。目前，标准、文献和专利中提供的电偶腐蚀试验方法，一般只适用于常温常压环境，对于高温高压环境下的电偶腐蚀试验方法的介绍还相对较少。为满足苛刻环境条件下的电偶腐蚀电化学测试及浸泡腐蚀模拟试验要求，急需一种用于高温高压条件下电偶腐蚀敏感性评价的电极体系装置。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种用于高温高压环境下的电偶腐蚀试验装置，解决现有测试技术密封性、安全性较差，且因三电极体系安装位置不稳定导致测试结果准确性差，实验误差不易控制的问题，实现高温高压工况条件下利用电化学方法与失重法进行金属材料电偶腐蚀测试的功能。

本实用新型用于高温高压环境下的电偶腐蚀试验装置，包括呈套管状的接头，所述接头的下端位于绝缘材质制成的外背帽内，所述接头与所述外背帽固定密封连接，所述接头的下端外壁上套装有至少两个金属套，相邻的两个金属套之间设有绝缘隔离套，所述金属套的外壁上设有径向螺纹孔，所述金属套的端面上设有轴向螺纹孔，所述接头下端的壁面上开设有至少两个条形通孔，所述条形通孔与所述金属套的数量相同，金属套上的轴向螺纹孔与条形通孔一一对应设置，所述金属套的径向螺纹孔上连接有线夹，所述线夹穿过外背帽并与外背帽之间设有密封件，所述线夹用于连接工作电极。

本实用新型用于高温高压环境下的电偶腐蚀试验装置，其中所述接头上端的管壁厚度大于下端的管壁厚度，所述接头的上端外管壁上设有第一法兰盘，所述外背帽的开口处设有第二法兰盘，所述接头和所述外背帽通过第一法兰盘和第二法兰盘螺栓连接。

本实用新型用于高温高压环境下的电偶腐蚀试验装置，其中所述接头的上端与所述外背帽之间设有两个O型密封圈。

本实用新型用于高温高压环境下的电偶腐蚀试验装置，其中所述金属套为铜套，所述铜套的数量设为三个，所述条形通孔也设为三个。

本实用新型用于高温高压环境下的电偶腐蚀试验装置，其中所述接头下端的端头出螺纹连接有一绝缘材质制成的内背帽。

本实用新型用于高温高压环境下的电偶腐蚀试验装置，其中所述线夹的端头连接有紧固螺栓，所述线夹通过紧固螺栓连接工作电极。

本实用新型用于高温高压环境下的电偶腐蚀试验装置，其中所述线夹与所述外背帽之间的密封件为O型密封圈。

本实用新型用于高温高压环境下的电偶腐蚀试验装置，其中所述外背帽、绝缘隔离套和内背帽的材质均为聚四氟乙烯。

本实用新型用于高温高压环境下的电偶腐蚀试验装置与现有技术不同之处在于所述接头通过NPT螺纹与高温高压反应容器连接，导电柱通过金属套和线夹与工作电极连接，实验装置通过相关密封圈实现密封，并通过内、外背帽及绝缘隔离套实现不同工作电极之间以及工作电极与反应容器之间的电绝缘。与可以满足高温高压实验工况的反应容器配合使用，可以开展高温高压腐蚀模拟实验。本实用新型通过对工作电极的电连接及实验装置的密封性进行设计，使得设计装置能够满足高温高压环境下电偶腐蚀试验的基本要求与密封性。同时，可利用电化学测试、腐蚀失重等测试手段，开展金属材料电偶腐蚀敏感性评价性试验。该试验装置具有安装便捷，密封性良好，实验结果真实可靠的优点。

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型用于高温高压环境下的电偶腐蚀试验装置与高温高压反应容器的组装示意图；

图2为本实用新型用于高温高压环境下的电偶腐蚀试验装置的结构示意图；

图3为沿图2中A-A线的剖视图；

图4为本实用新型用于高温高压环境下的电偶腐蚀试验装置的立体图；

图5为本实用新型中接头的结构示意图；

图6为沿图5中B-B线的剖视图；

图7为本实用新型中接头的立体图；

图8为本实用新型中外背帽的结构示意图；

图9为沿图8中C-C线的剖视图；

图10为本实用新型中外背帽的立体图；

图11为本实用新型中金属套的立体图；

图12为本实用新型中绝缘隔离套的结构示意图；

图13为沿图12中D-D线的剖视图；

图14为本实用新型中绝缘隔离套的立体图；

图15为本实用新型中线夹的结构示意图。

具体实施方式

如图2所示，并结合图3-11所示，本实用新型用于高温高压环境下的电偶腐蚀试验装置，包括呈套管状的接头2，所述接头2的下端位于绝缘材质制成的外背帽10内，所述接头2与所述外背帽10固定密封连接，所述接头2的下端外壁上套装有至少两个金属套6，相邻的两个金属套6之间设有绝缘隔离套8，所述金属套6的外壁上设有径向螺纹孔，所述金属套6的端面上设有轴向螺纹孔，所述接头2下端的壁面上开设有至少两个条形通孔，所述条形通孔与所述金属套6的数量相同，金属套6上的轴向螺纹孔与条形通孔一一对应设置，所述金属套6的径向螺纹孔上连接有线夹5，所述线夹5穿过外背帽10并与外背帽10之间设有密封件，所述线夹5用于连接工作电极。

所述外背帽10呈筒状，外背帽10的底部设有底壁，外背帽10的上端为开口。

本实用新型用于高温高压环境下的电偶腐蚀试验装置，其中所述接头2上端的管壁厚度大于下端的管壁厚度，所述接头2的上端外管壁上设有第一法兰盘，所述外背帽10的开口处设有第二法兰盘，所述接头2和所述外背帽10通过第一法兰盘和第二法兰盘螺栓连接。通过紧固螺栓4连接，增强稳固性。

本实用新型用于高温高压环境下的电偶腐蚀试验装置，其中所述接头2的上端与所述外背帽10之间设有两个O型密封圈3。

本实用新型用于高温高压环境下的电偶腐蚀试验装置，其中所述金属套6为铜套，所述铜套的数量设为三个，所述条形通孔也设为三个。

本实用新型用于高温高压环境下的电偶腐蚀试验装置，其中所述接头2下端的端头出螺纹连接有一绝缘材质制成的内背帽9。如图12所示，并结合图13、14所示，所述内背帽9为套筒状，内背帽9的内筒壁上设有螺纹，外筒壁上设有一径向凸台，该径向凸台用于支撑固定金属套6。

如图15所示，所述线夹5为条状结构，所述线夹5的端头连接有紧固螺栓4，所述线夹5通过紧固螺栓4连接工作电极。在本实施例中，线夹为长圆柱体，当然也可以为其他形状，如横截面为正方形、长方形和椭圆形的条状结构。

本实用新型用于高温高压环境下的电偶腐蚀试验装置，其中所述线夹5与所述外背帽10之间的密封件为O型密封圈3。

本实用新型用于高温高压环境下的电偶腐蚀试验装置，其中所述外背帽10、绝缘隔离套8和内背帽9的材质均为聚四氟乙烯。

所述接头2通过NPT螺纹与高温高压反应容器连接，导电柱1通过金属套6和线夹5与工作电极连接，实验装置通过相关密封圈实现密封，并通过内、外背帽10及绝缘隔离套8实现不同工作电极之间以及工作电极与反应容器之间的电绝缘。与可以满足高温高压实验工况的反应容器配合使用，可以开展高温高压腐蚀模拟实验。本实用新型通过对工作电极的电连接及实验装置的密封性进行设计，使得设计装置能够满足高温高压环境下电偶腐蚀试验的基本要求与密封性。同时，可利用电化学测试、腐蚀失重等测试手段，开展金属材料电偶腐蚀敏感性评价性试验。该试验装置具有安装便捷，密封性良好，实验结果真实可靠的优点。

本实用新型提供了一种用于高温高压环境下电偶腐蚀敏感性评价的电极体系装置。该实用新型与相应的反应容器结合，可更加准确、高效、便捷地测试模拟高温高压实际工况下金属材料的电偶腐蚀电化学行为特征及失重，对腐蚀过程进行重现，评价分析腐蚀敏感性问题，并对今后选材及具体应用提出建设性意见或建议。本实用新型准确性高，实验效率高，实验安装便捷，且安全性可靠，最重要的是可满足高温高压环境条件下的测试。

如图1所示，本实用新型结合可以满足高温高压实验工况的反应容器，可开展高温高压腐蚀模拟实验。可利用电化学测试、腐蚀失重等多种测试手段，对金属材料的电偶腐蚀敏感性进行评价性研究，对具体腐蚀行为及腐蚀失效原因进行研究与分析，为以后的选材及实际工况下的应用提供参考。

如图1所示，本实用新型所涉及的金属材料应满足实验工况的耐蚀性要求。如对于含CO2环境，金属材料可以选用316L材料来满足耐蚀性要求，而对于含H2S的酸性环境，金属材料可以选用以C276为代表的镍基耐蚀合金材料来满足耐蚀性要求；本实用新型所涉及的非金属材料应满足实验工况的耐高温和抗老化性能要求。此外，本实用新型所涉及的结构设计的薄弱环节应满足实验工况的耐压要求。

所述铜套和线夹5将导电柱1与工作电极导通并实现电连接。所述铜套通过径向螺纹孔连接所述线夹5，所述铜套通过轴向螺纹孔连接所述导电柱1，实现电连接。导电柱1在与轴向螺纹孔连接的具体过程如下：在将铜套套装在接头下端7上的时候，使铜套的轴向螺纹孔对应在接头下端7的条形通孔处，导电柱1沿着接头2的内筒壁往下走，之后穿过条形通孔后连接在铜套的轴向螺纹孔内。所述铜套与所述绝缘隔离套8通过内背帽9固定在所述接头下端7的外壁。所述线夹5用于安装、固定电极，至少包括：带缺口圆柱棒、螺纹孔、紧固螺栓4、氟橡胶O型密封圈；所述带缺口圆柱棒通过一端的螺纹连接在铜套上，并设置有氟橡胶O型密封圈与外背帽10进行密封；所述带缺口圆柱棒通过所述紧固螺栓4与试样12上的导线11连接。

采用外背帽10、绝缘隔离套8、内背帽9和使不同工作电极之间及工作电极和高温高压反应容器之间的连接实现电绝缘。

本实用新型实施例的使用方法如下：

按照图1组装实验装置，打开与接头2相配合的高温高压反应容器的上盖，上盖与容器本体之间也通过密封圈密封，将接头2安装在实验容器上盖上。将导电柱1穿过实验容器上盖中心孔，引至接头下端7。使用所述绝缘隔离套8与铜套相间分布套于接头下端7的外壁，在接头下端7端头安装内背帽9，以便实现对绝缘隔离套8与铜套进行固定。将导电柱1调整至适当位置，使之分别借助于每一个铜套与线夹5螺纹端的连接得到固定；然后将紧固螺栓4与线夹5带螺纹孔一端相连接，相应电极固定到紧固螺栓4上，通过线夹5构成连接通路，使引入导电柱1与试验容器内的工作电极处于连通状态。之后，将外背帽10套于铜套与绝缘隔离套8外壁上，通过四个紧固螺栓4与接头2上盖连接，在接头2之下使用双层密封圈3保持密封性，即可构成高温高压条件下电偶腐蚀敏感性评价的电极体系装置。其余操作及连接与常规电化学测试过程一致。要求试验溶液不能超过该体系装置的最低端。

在实验前，采用氮气(N2)对高温高压条件下电偶腐蚀敏感性评价的电极体系装置进行检漏，若发现漏气现象，对漏源进行紧固和调整；若气密性良好，使用测量计连接该体系装置实验容器内外导线端，检测连导电性是否正常，如果正常，分别将电偶腐蚀试样12与导体连接，然后将该装置固定到相配套的电化学测试设备及实验容器上，准备电偶腐蚀敏感性评价实验。

此外，本实用新型有效地控制了传统电极体系装置安装固定时所产生的误差，使数据结果的可利用率大大提高；同时该电极体系作为一个整体的、空间封闭的装置，与外界隔离，仅依靠导体进行连通，避免了外界因素影响；适用于高温高压环境条件下的电偶腐蚀电化学测试实验，突破了当前仅能够在常温条件下进行的电偶腐蚀敏感性评价实验，且准确性高，试验效率高，安装便捷，经济适用性强等。

装置所涉及的金属材料应满足实验工况的耐蚀性要求。如对于含CO2环境，金属材料可以选用316L材料来满足耐蚀性要求，而对于含H2S的酸性环境，金属材料可以选用以C276为代表的镍基耐蚀合金材料来满足耐蚀性要求。此外，装置所涉及的非金属材料应满足实验工况的耐高温和抗老化性能要求，装置所涉及的结构设计的薄弱环节应满足实验工况的耐压要求。

本实用新型的有益效果是，通过与反应容器及其他电化学测试设备连接，对试样12在高温高压条件下的电偶腐蚀电化学特征测试，通过这些特征，对电偶腐蚀敏感性进行评价，具体腐蚀行为及腐蚀失效原因进行研究与分析，并对以后的选材及实际工况下的应用提供参考。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。