高温高压氢扩散测试装置的制作方法

本发明属于油井管道腐蚀检测技术领域，具体涉及高温高压氢扩散测试装置。

背景技术：

目前，常温氢渗透装置，采用耐硫化氢o型密封圈密封，并采用专用的金属夹固定试样；检测金属材料在高温高压硫化氢（h2s）酸性环境中的氢渗透量。然而对于高钢级油套管用钢的氢渗透量的检测却没有较好的解决办法。

技术实现要素：

为克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供高温高压氢扩散测试装置，具有结构简单、安装方便、检测全面不遗漏的特点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：高温高压氢扩散测试装置，包括一高温高压釜，高温高压釜的侧壁上沿径向方向设置一密封套；密封套的一端位于高温高压釜的反应腔内，另一端凸伸出高温高压釜的外侧壁；试样座嵌设在密封套中，试样座与高温高压釜的外侧壁之间密封连接；试样座的内侧端与反应腔相连通；试样座的内腔与阳极析氢反应槽相连通；试样座的侧面采用硬密封方式与高温高压釜连接；试样座的前端设置绝缘装置和聚四氟压环，试样置于聚四氟压环和绝缘装置之间；连接试样的导线穿过绝缘装置，引出至试样座外与电化学工作站相连；阳极析氢反应槽的侧壁上设有参比电极9、辅助电极，参比电极、辅助电极与电化学工作站相连。

所述的高温高压釜采用tfcz-35/250型高温高压阴极反应釜。

所述的密封套与高温高压釜的反应腔、高温高压釜的外壁密封连接。

所述的绝缘装置由聚四氟乙烯制成。

所述的导线表面绝缘。

所述的试样、参比电极、辅助电极构成三电极体系。

所述的密封圈采用耐硫化氢o型密封圈密封。

本发明的有益效果是：

与现有技术相比，本发明依据devnathan-stachurski双电解池模型扩散原理，采用电化学渗氢法采集渗氢电流检测高钢级油套管用钢的氢渗透量；采用耐硫化氢o型密封圈密封，并采用专用的金属夹固定试样；为了检测金属材料在高温高压硫化氢（h2s）酸性环境中的氢渗透量；连接试样的导线通过绝缘装置引出至试样座外连接到电化学工作站上，导线表面绝缘。参比电极、辅助电极置于阳极析氢反应槽中，并与试样一起与电化学工作站相连，构成三电极体系。解决了现有技术只能检测常温下的氢扩散，而不能检测高温高压下氢扩散测试的技术难题。具有结构简单、安装方便、检测准确的特点。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的部分部件结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的结构原理和工作原理作进一步详细说明。

参见图1、2，高温高压氢扩散测试装置，包括一高温高压釜1，高温高压釜的侧壁上沿径向方向设置一密封套2；密封套2的一端位于高温高压釜的反应腔3内，另一端凸伸出高温高压釜的外侧壁；试样座4嵌设在密封套中，试样座与高温高压釜的外侧壁之间密封连接；试样座的内侧端与反应腔相连通；试样座4的内腔与阳极析氢反应槽5相连通；试样座在侧面采用硬密封方式与高温高压釜连接；试样座的前端设置绝缘装置6和聚四氟压环7，试样置于聚四氟压环7和绝缘装置6之间；连接试样11的导线8穿过绝缘装置，引出至试样座外与电化学工作站11相连；阳极析氢反应槽5的侧壁上设有参比电极9、辅助电极10，参比电极9、辅助电极10与电化学工作站12相连。

所述的高温高压釜采用tfcz-35/250型高温高压阴极反应釜。

所述的密封套2与高温高压釜的反应腔、高温高压釜的外壁密封连接。

所述的绝缘装置6由复合材料聚四氟乙烯制成。

所述的导线8表面绝缘。

所述的试样、参比电极9、辅助电极10构成三电极体系。

所述的密封圈采用耐硫化氢o型密封圈密封

本发明的工作原理是：

测量装置是由两个互不相同的电解池组成，高温高压釜端是充氢室（阴极室），电解充氢时试样的左面是施加的阴极电流ic，发生反应，产生的氢原子一部分合成氢分子放出，另一部分扩散进入试样内部，试样右端是另一电解池的阳极，当加上阳极恒定电位后，从试样左侧扩散扩来的氢原子在试样的右侧被氧化，即，从而产生阳极电流。

如果不存在表面反应（通过在碳钢表面镀钯或镀镍以及加上足够大的阳极电位就可以抑制表面反应的进行），则经过一段时间后从试样左侧产生的原子氢在到达右侧后将全部被氧化，即试样右侧上原子氢的浓度ca=0，这时原子氢的氧化电流ia达到最大值成为稳态电流密度，用imax表示。故达到稳态时，根据fick第一定律得

式中：f为法拉第常数；d为扩散系数；δx=l，为试样的厚度，ca=c1=0，因为试样右侧h原子已全部氧化为h⁺;c0=cc是充氢端浓度，当充氢电流ic恒定时，它也是常数，故上式可以写成：

通过测量电流密度imax，则可以计算出钢中的原子氢的浓度。

技术特征：

技术总结
高温高压氢扩散测试装置，包括一高温高压釜，高温高压釜的侧壁上沿径向方向设置一密封套；密封套的一端位于高温高压釜的反应腔内，另一端凸伸出高温高压釜的外侧壁；试样座嵌设在密封套中，试样座与高温高压釜的外侧壁之间密封连接；试样座的内侧端与反应腔相连通；试样座的内腔与阳极析氢反应槽相连通；试样座的侧面采用硬密封方式与高温高压釜连接；试样座的前端设置绝缘装置和聚四氟压环，试样置于聚四氟压环和绝缘装置之间；连接试样的导线穿过绝缘装置，引出至试样座外与电化学工作站相连；阳极析氢反应槽的侧壁上设有参比电极、辅助电极，参比电极、辅助电极与电化学工作站相连；具有结构简单、安装方便、检测全面不遗漏的特点。

技术研发人员：薛艳;李丹平;梁伟;赵国仙;韩勇;宋洋;杨帆
受保护的技术使用者：西安摩尔石油工程实验室股份有限公司
技术研发日：2018.01.09
技术公布日：2018.05.18