[发明专利]一种测试表面局部缺陷腐蚀的内嵌式复合丝束电极系统

说明书

本发明涉及一种测试表面局部缺陷腐蚀的内嵌式复合丝束电极系统，其技术方案是：包括电极主体、内嵌丝束电极、外丝束电极、测量系统，在电极主体中心区域设置有外丝束电极，在外丝束电极的外围均匀布置多个参比电极，在外丝束电极的中心位置设有内嵌孔，通过注入环氧进行密封；内嵌丝束电极安装在内嵌孔内，每一根电极通过导线接出，导线上设有开关，内嵌丝束电极与外丝束电极共用参比电极，通过导线连接到测量系统形成回路。本发明可以通过内嵌式丝束电极制备出预定的表面缺陷，且内嵌式表面电极的缺陷尺寸、形状、材料可自由调节和替换，通过测量系统，能够测得在材料表面有不同局部形貌缺陷的情况下，不同位置处的电化学腐蚀信息。

技术领域

本发明涉及一种腐蚀电化学研究领域，特别涉及一种测试表面局部缺陷腐蚀的内嵌式复合丝束电极系统，对于管线钢具有表面局部缺陷的腐蚀情况，主要用于研究金属材料具有表面形貌缺陷及成分缺陷情况下的腐蚀电化学情况。

背景技术

天然气管道钢材表面的局部缺陷对于管线钢腐蚀行为有着至关重要的影响，钢材表面的局部形貌缺陷会导致不同高度的液膜，影响着阴阳极反应过程。同时由于管道中气相剪切力作用，液膜处于流动状态，局部形貌缺陷会导致该区域流场趋于不稳定状态，局部湍流促进了流体边界层中的质量输运，并增加对表面腐蚀产物膜的剥离作用，对管线钢的局部腐蚀产生显著影响。钢材表面的局部成分缺陷则会导致材料表面的电化学性质差异，影响阴阳极反应过程。相对于大气薄液膜腐蚀，湿天然气管道内部无氧、气体高速流动的环境，管线刚腐蚀行为与大气环境不同。丝束电极（Wire Beam Electrode, WBE）作为一种新兴的电化学研究技术，能够获取电极表面的局部腐蚀信息。丝束电极表面会形成许多微小电极，当这些微小金属丝耦合在一起时，就能够得到整块电极上的电化学参数，当金属丝之间断开时，每个金属丝代表一个工作电极，对应不同位置处的电化学参数，分别对每个金属丝进行测量，就能够得到不同位置处的局部腐蚀信息。Ag/AgCl参比电极具有广泛的应用，具有良好的稳定性和较长的寿命。中国专利文献CN104090172A描述了丝束电极用于测定CO₂无氧环境下薄液膜的局部电化学测试，可在电极上制造一定厚度的液膜模拟管线钢中的气液环境，但是其所提出的测试用丝束电极为平面电极，不能较好的模拟管线钢的形貌状态。中国文献《湿气集输管线用X80钢在气液两相流中的局部腐蚀研究》描述了一种整体弧面丝束电极用于模拟管线钢局部形貌，能够模拟管线钢在没有腐蚀之前的表面形貌，但是管线钢腐蚀过程是动态变化的，发生局部腐蚀之后的形貌变化会严重影响腐蚀过程，整体电极不能方便的用于研究形貌变化对腐蚀的影响。

目前对于天然气管线钢薄液膜下的腐蚀行为已有一定的研究，但是对于具有表面局部缺陷下的腐蚀行为研究较少。已有的整体丝束电极具有一次成型、表面形貌不可调节、表面材料不可替换等不足，无法在实验过程中灵活的调节表面形貌缺陷的尺寸、形状，也无法实现局部缺陷材料的替换，不能用于全面研究局部表面缺陷下的腐蚀参数。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种测试表面局部缺陷腐蚀的内嵌式复合丝束电极系统，通过内嵌式复合丝束电极技术，获得管线钢不同表面局部缺陷的腐蚀电化学信息。

本发明提到的一种测试表面局部缺陷腐蚀的内嵌式复合丝束电极系统，其技术方案是：包括电极主体（26）、内嵌丝束电极（23）、外丝束电极（24）、测量系统（11），在电极主体（26）的中心区域设置有外丝束电极（24），在外丝束电极（24）的外围均匀布置多个Ag/AgCl参比电极（25），在外丝束电极（24）的中心位置设有内嵌孔，通过注入环氧进行密封；内嵌丝束电极（23）安装在内嵌孔内，每一根电极通过导线接出，导线上设有开关，内嵌丝束电极（23）与外丝束电极（24）共用Ag/AgCl参比电极（25），通过导线连接到测量系统（11）形成回路。

优选的，上述的内嵌丝束电极（23）设置有M╳M矩阵丝束电极（24）或M圈同心圆丝束电极（24）。

优选的，上述的工作电极（24）设有N╳N矩阵丝束电极或N圈同心圆丝束电极。