专利名称：原子氢渗透速率测量传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及原子氢渗透率测量的信号传感元件。
目前在油井的酸化压裂、注水井的酸洗解堵、含硫油气的集输、污水回注等油气钻采集输结构、钢铁的酸洗除锈、阴极保护、电镀等工业，往往会发生氢致腐蚀破坏。在中高强度的钢，特别是包含有马氏体组织的材料中，主要表现为氢致腐蚀裂开的低应力脆性断裂。而在软钢中，则表现为氢鼓泡。它们都可能引起局部腐蚀破坏，产生突发性的恶性事故，造成巨大的经济损失和严重的社会后果。
氢致裂开的原因是这种破坏都是腐蚀的氢去极化过程或阴极充氢过程产生的原子氢在钢铁表面的复合过程受到抑制而富集，从而使表面吸附的原子氢渗入钢铁内部引起的。因此，检测原子氢的渗透速率将能估量出发生氢致裂开的危险性，从而有助于及早发现事故隐患，适时调整工况条件和技术参数，保障生产系统的安全。
目前，虽有一些商品型的原子氢渗透速率探测仪用于生产，包括诸如压力计式氢探测仪，“补钉式”氢探测仪，“藤壶式”氢探测仪，固体电解质氢探测仪以及虽有文献报导但未提供技术细节的密封式原子氢渗透速率测量用传感器。然而，目前各种商品型氢探测仪的传感器，一般都在管道或设备外壁使用。因此，探测仪传感器不仅测试信号水平低、响应时间长，大都仅能在常压下使用。而且，对氢腐蚀破坏敏感的材料而言，一旦测得较高的渗氢电流，管道和设备往往已经造成无可挽回的氢致损伤。利用这些传感器，也难以或不可能开发出那些能直接用于承压系统，水下设备或苛刻环境条件下的环境敏感断裂探测技术。
经国际联机检索均未查到本发明的原子氢渗透速率测量传感器的专利技术。
本发明的目的是提供一种高性能对介质敏感的原子氢渗透速率传感器，借助于它的测量结果，可直接反映出介质所引起氢致破坏的相对危险程度如对其信号进行强度标定，则能反映出材料和结构发生氢致腐蚀裂开的敏感性，从而为工艺参数的调优控制，及时消除隐患，防止恶性事故发生，提供重要依据。
本发明的结构是采用密封式钮扣型原子氢/金属氧化物“燃料电池”形式。其中，作为双面电极的敏感箔内侧为电镀了催化剂活性层的08F优质碳钢，经冷轧一氩气氛光亮退火的箔带，厚度为0.25mm。阴极为金属氧化物粉末电极，掺杂了少量其它氧化物。两个电极表面之间，有浸透了常温饱和氢氧化钾溶液的隔膜与电极表面相接触。整个传感器由专用冲床冲压密封，电极间采用热塑性聚乙烯垫密封绝缘。
本发明之优点此种类型原子氢渗透速率测量传感器的信号水平高、响应速度快，此种传感器测量结果准确、可靠、一致性好、稳定、可在直接接触工作介质的承压系统中使用。
结合
其实施例图1为原子氢渗透速率测量传感器的结构图。
该传感器探头有双面电极(1)，其内侧电镀了催化剂活性层，双面电极为08F优质碳钢。(3)为不极化的金属氧化物粉末阴极，掺杂了少量其它氧化物。在两电极(1)和(3)之间为浸透了常温饱和氢氧化钾溶液的隔膜(2)。(4)为金属后盖。(5)为聚乙烯绝缘-密封垫。双面电极(1)的外表面为充氢表面与腐蚀介质相接触，其内表面为渗氢的阳极氧化面，它与金属氧化物粉末阴极(3)之间的短路放电电流即为传感器的输出信号。在“海洋平台节点氢致裂开危险性探测仪”上应用的原子氢渗透速率传感器，已通过了在渤海埕北油田V/A-B平台一些“K-K”形管节点上，其近傍的海底软泥表层与深层以及海水中的应用试验、渤海8号平台和JZ20-2-1平台海下的实际应用，效果良好。此种传感器还在“管线钢硫化物应力腐蚀裂开敏感性探测仪”中应用并已通过了在川西南矿区含硫天然气管线上的使用试验。此种传感器可进一步开发利用到酸洗，油井酸化压裂，水井酸洗解堵、油田污水、电镀、搪瓷等系统中的腐蚀检测中。
权利要求
1.一种用于金属氢致破坏探测仪的原子氢渗透速率传感器，其特征在于其结构为密封式钮扣型原子氢/金属氧化物“燃料电池”形式。作为双面电极(1)的敏感箔内侧为电镀了催化剂活性层的08F优质碳钢。阴极为金属氧化物粉末电极(3)。在阳极(1)和阴极(3)之间为浸透了常温饱和氢氧化钾溶液的隔膜(2)。电极(1)和(3)之间用热塑聚乙烯垫密封绝缘。
2.按权利要求1所述之原子氢渗透速率传感器，其特征在于双面电极(1)的敏感箔内侧电镀了催化剂的08F碳钢是经冷轧一氩气氛光亮退火的箔带，其厚度为0.25mm。
3.按权利要求1所述之原子氢渗透速率传感器，其特征在于在阳极(1)和阴极(3)之间为浸透隔膜(2)的饱和氢氧化钾溶液。
全文摘要
本装置为原子氢渗透速率探测仪上所用之传感器，其结构为采用密封式钮扣型原子氢/金属氧化物“燃料电池”。作为双面电极的是内侧电镀了催化剂活性层的08F优质碳钢。阴极为金属氧化物粉末电极。中间为浸透了饱和氢氧化钾溶液的隔膜。其电极间采用热塑性聚乙烯垫。整个传感器由钮扣电池生产线专用冲床冲压密封。本发明之优点信号水平高、响应速度快、测试结果准确、可靠、稳定、可直接用于承压系统中。
文档编号G01N27/407GK1061849SQ90106448
公开日1992年6月10日 申请日期1990年11月29日 优先权日1990年11月29日
发明者杜元龙, 张尔茹, 陆征, 员彩芬, 方爱美, 郑国安 申请人:中国科学院金属腐蚀与防护研究所, 渤海石油公司工程设计公司