[发明专利]高温高压环境下测试多种材料电化学信号的实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用电化学方法测试金属材料耐腐蚀性能的装置，尤其是涉及一种用于核电材料在静态条件下模拟高温高压环境腐蚀电化学信号测试使用的装置。

背景技术

在高温高压环境下，材料的腐蚀会加剧，其腐蚀程度直接影响核电站正常运行。为掌握材料腐蚀损伤的程度和原因，采取相应的预防对策，需要对其耐腐蚀性能进行试验分析研究。静态高压釜是一种模拟核电站高温高压工况条件下核电材料腐蚀试验常用的装置，它是把试验样品放在一个压力容器内，在釜外壁用加热电炉丝加热，使高压釜升温，在高压釜内形成一个高温高压的工况，试验样品在这种模拟环境中进行腐蚀试验。达到规定的试验时间后，停电、降温、开釜、取出试验试品，对该样品的腐蚀结果进行分析评定。通常，评定方法主要是在腐蚀前后对试验样品进行称重、X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等测试。这些非原位的测试方法是在常温常压下进行的，高压釜降温过程对材料表面的氧化膜有较大影响，因此这些方法难以真实反应材料在高温高压环境下的腐蚀行为。而电化学测试技术是一种精确度较高且对样品是非破坏性的测试技术，且可以实现原位测试。但是由于高温高压条件下，对样品电极和参比电极等结构有很高的要求，不容易实现电化学信号的输出和测量，常规方法是在高压釜中进行腐蚀试验后，在常压下测量电化学信号，如极化曲线和电化学交流阻抗谱等，这些测试也不能得出材料在实际情况下的腐蚀过程行为。现有的高温高压电化学测试系统只能对单个样品进行测试，效率较低，且难以模拟核电站一、二回路高温高压工作环境下多种材料同时腐蚀的过程，影响了对核电材料腐蚀行为和机理的深入研究。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷提供一种高温高压环境下测试多种材料电化学信号的实验装置，它能模拟高温高压的实际工作情况下对多种样品腐蚀过程的电化学信号进行测试，以达到反映材料在实际工作情况下的腐蚀行为。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：上述高温高压环境下测试多种材料电化学信号的实验装置包括高压釜、电极系统、温度控制器、外接电化学测试仪、循环水冷却系统，高压釜包括：釜盖和釜体，釜体的内壳外侧套有加热电炉丝，其外面还包有石棉隔热层，釜盖上设有散热杆，散热杆分别装有放气阀、压力表、安全爆破片装置，釜盖上置有测温管，测温管内插有热电偶，釜盖与釜体通过若干紧固螺栓连接；装在上述釜盖上的电极系统由三个工作电极、参比电极、辅助电极构成，能同时对三个工作电极上的三种样品腐蚀过程的电化学信号进行测试，这样保证了三种样品在相同的腐蚀条件进行测试，电极系统的电极分别与釜盖用螺纹连接，并与釜盖连为一体，各导线一端从各电极的孔中穿过与上述外接电化学测试仪连接，各导线另一端与各被测样品点焊形成欧姆连接，参比电极和辅助电极由铂丝点焊在其导线上；上述温度控制器与上述热电偶连接，其采用程序控制方式控制高压釜内试验温度，能自动显示试验时间、温度；上述外接电化学测试仪与上述各电极导线连接，样品的电化学信号通过导线输入到外部电化学测试仪的工作电极信号输入端，实现了高温高压条件下样品表面电化学信号的输出；上述循环水冷却系统装在各电极上的，各电极上置有冷却水出入口。

上述安全爆破片装置由底座、垫片、爆破片、压圈、连接出口、旋紧螺帽等组成。上述散热杆用于散热降低蒸汽温度，使放气阀、压力表、安全爆破片装置在较低的温度下工作。

上述各电极由压紧垫圈、PTFE紧固密封件、冷却水管、冷却水套、水冷套O型密封圈、电极散热片、绝缘套管、压紧螺帽和电极导线构成，上述各电极导线采用不锈钢或者镍铬丝，各导线套有绝缘套管，通过压紧螺帽压紧PTFE紧固件和不锈钢压紧垫圈达到密封的效果。电极系统通过导线与外接电化学测试仪相连；电解质溶液装入高压釜内腔，通过加热电炉丝使溶液达到设定的温度，利用溶液介质的饱和蒸汽压来制造高压环境；样品通过点焊与导线连接，样品的电化学信号通过导线输入到外接电化学测试仪的工作电极信号输入端，实现了高温高压条件下样品表面电化学信号的输出。外接电化学测试仪有恒电位仪和阻抗分析测试仪，在附图中未标出。

上述各电极上套有冷却水套，冷却水套与水冷弯管焊接成一体，其电极上的冷却水出入口通过铜管和橡胶管与循环水冷机相连。

上述装热电偶的测温管上装有一个样品固定盘。