[发明专利]沸腾、强腐蚀性溶液环境下电化学腐蚀试验装置及其应用

说明书

本发明公开了沸腾、强腐蚀性溶液环境下电化学腐蚀试验装置及其应用，试验装置包括试验容器，试验容器上设置试样支持体接口、参比电极接口、辅助电极接口、蒸汽循环减压器接口，试样支持体接口、参比电极接口、辅助电极接口、蒸汽循环减压器接口分别安装有工作电极试样支持体、参比电极支持体、辅助电极和蒸汽循环减压器；工作电极试样支持体和参比电极支持体均设置了冷却单元，对工作电极试样支持体的导线进行了隔热处理。本发明有效解决了高温、强腐蚀介质环境下因密封件破坏导致电化学信号短路的问题，通过双冷凝回路串联设计，有效解决了装置内压力过大和参比电极冷却问题，并结合磨口接口设计、蒸汽循环减压器，实现了测量装置密封问题。

技术领域

本发明涉及电化学技术领域，具体涉及沸腾、强腐蚀性溶液环境下电化学腐蚀试验装置及其应用。

背景技术

传统的材料腐蚀性能评价通常采用暴露试验方法，即将材料在相应的介质环境下进行长时间浸泡，对浸泡后试样开展微观分析和腐蚀性能测试。该方法周期长、工作量大，且无法揭示材料发生腐蚀的微观机理。相对应地，电化学试验方法是一种材料腐蚀的快速评价方法，其优点在于评价时间短，并可从热力学和动力学角度揭示材料发生电化学腐蚀的倾向性和腐蚀速率。对于非挥发性、腐蚀性较弱的介质(如NaCl溶液、核电一回路H₂BO₃-LiOH溶液)，常温下的电化学试验一般采用普通玻璃容器配合三电极体系即可完成电化学腐蚀试验，同时高温高压下的电化学试验则采用高压釜配合测量电极完成。然而，在化工领域常常会使用具有较强腐蚀性介质。例如在反应堆核燃料循环过程中通常使用硝酸铀酰(含硝酸)进行燃烧后的乏燃料的处理，需要验证容器使用的结构材料在沸腾或接近沸腾的硝酸铀酰条件下的腐蚀性能。对于这一类沸腾、强腐蚀性溶液环境下的电化学腐蚀试验，普通的测量装置很难实现其密封效果，同时高温下介质腐蚀性往往更强，会直接破坏装置和电极，导致电化学测试回路发生短路失效。

因此，有必要设计一种能够适用于高温、强腐蚀性溶液环境下的电化学腐蚀试验，能够确保测量过程密封、降压和信号正常。

发明内容

本发明的目的在于提供沸腾、强腐蚀性溶液环境下电化学腐蚀试验装置，可稳定、准确地获取沸腾、强腐蚀溶液下材料的电化学腐蚀数据。

此外，本发明还提供上述装置的应用。

本发明通过下述技术方案实现：

沸腾、强腐蚀性溶液环境下电化学腐蚀试验装置，包括试验容器，所述试验容器采用玻璃制成，所述试验容器上设置试样支持体接口、参比电极接口、辅助电极接口、蒸汽循环减压器接口，所述试样支持体接口、参比电极接口、辅助电极接口、蒸汽循环减压器接口分别采用磨口连接方式安装有工作电极试样支持体、参比电极支持体、辅助电极和蒸汽循环减压器；

所述有工作电极试样支持体包括支持体接口、导线和试样，所述支持体接口安装在试样支持体接口上，所述支持体接口内插设有导管，所述导线穿设在导管内，所述试样固定在导线的下端，所述导线至少在其伸入溶液部分套有隔热管，所述导管的下端设置有用于固定导线并密封导管的树脂层，所述导管的外侧设置有螺旋形冷凝管；

所述参比电极支持体包括盐桥，所述盐桥的中部设置有与参比电极接口相配合的球形磨口，所述盐桥上部外侧设置有冷凝管，即球形磨口上部设计为双层玻璃套管，内层为盐桥，外层为冷凝套管，所述盐桥的顶部设置有参比电极。

优选地，为了减少循环水，将冷凝管与螺旋形冷凝管串联设置。

本发明所述导管和螺旋形冷凝与支持体接口是一体的，是利用模具将玻璃直接浇筑成型。

本发明的导管、螺旋形冷凝管、盐桥和冷凝管均采用玻璃制成；所述导线通过导管进入试验容器中并与试样通过点焊机点焊连接，所述参比电极为饱和甘汞电极，所述蒸汽循环减压器起到沸腾液体回流冷却的作用。

本发明的工作电极试样支持体的制备过程如下：