本发明专利技术记载了一种富二氧化碳相电化学腐蚀原位测试系统及方法，包括二氧化碳加压装置、反应釜、加热装置、第一测试片、电化学分析仪；二氧化碳加压装置用于制备带压二氧化碳，并将带压二氧化碳注入反应釜内；反应釜用于提供和维持稳定的釜内设定温度和压力环境；加热装置包括温控系统和加热夹套，加热夹套包覆反应釜，在温控系统控制下对反应釜进行加热作业；两个第一测试片组成双电极，通过导线电连接电化学测试仪。双电极由两个相对栅状交叉排列的第一测试片构成，双电极的电极阵列间距≦0.1mm，使得双电极测试面在不连续薄液膜作用下具备良好导通的技术效果，实现对金属/溶液界面过程和电化学参数不均匀、不连续的特征模拟。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电化学腐蚀，尤其涉及一种富二氧化碳相电化学腐蚀原位测试系统及方法。
技术介绍
1、二氧化碳作为一种酸性气体，其溶于水后形成的碳酸溶液，会对金属材料产生严重的腐蚀危害。同时，二氧化碳又是主要的温室气体之一，其排放导致全球气候变化问题已成为国际社会共识。
2、在我国实现碳中和的愿景下，二氧化碳捕集、利用与封存(ccus)领域面临巨大的需求，而管道输送作为一种大容量、低成本、稳定连续的输送方式，是将二氧化碳从捕集地输送至封存地或利用地的关键纽带。在管道输送过程中，为了提高输送效率、降低成本，通常将二氧化碳压缩至高压状态，即以超临界态或密相态进行输送。而管道输送的二氧化碳中，常含有一定量的水，在一定的环境条件下，水相在管壁表面析出，形成薄液膜，进而溶解二氧化碳形成具有腐蚀性的电解质溶液，对管道造成严重腐蚀，威胁管道输送的安全运行以及ccus的顺利实施。
3、不同于常规含二氧化碳油气管道腐蚀问题的是，在二氧化碳输送管道中，二氧化碳为主相，即富二氧化碳相；而水是杂质相，其在金属表面析出形成薄液膜，此时金属/溶液界面过程和电化学参数均呈现不均匀、不连续的特征。这种不连续特征使得管壁材料在富二氧化碳相薄液膜作用下的电化学腐蚀行为难以通过常规的三电极系统进行原位测试与表征。而现有的测试方法及装置通常将测试电极浸没在二氧化碳饱和溶液中，这与富二氧化碳相中的薄液膜溶液体系有很大不同，如此的腐蚀环境并不能真实模拟材料在富二氧化碳相薄液膜作用下的腐蚀行为规律。
技术实现思路
1、为解决上述现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种富二氧化碳相电化学腐蚀原位测试系统及方法，包括以下具体技术方案：
2、一种富二氧化碳相电化学腐蚀原位测试系统，包括二氧化碳加压装置、反应釜、加热装置、第一测试片、电化学分析仪；
3、所述二氧化碳加压装置用于制备带压二氧化碳，并通过输送管与所述反应釜固定连接，将带压二氧化碳注入所述反应釜内；
4、所述反应釜用于提供和维持稳定的釜内设定温度和压力环境，所述反应釜内的设定温度大于31.1℃，设定压力大于7.38mpa；
5、所述加热装置包括温控系统和加热夹套，所述加热夹套包覆所述反应釜，在所述温控系统控制下，通过加热夹套对反应釜进行加热作业；
6、所述第一测试片设置在所述反应釜内部，两个所述第一测试片组成双电极，所述双电极通过导线电连接反应釜外部的电化学测试仪。
7、进一步的，所述第一测试片包括一个第一金属条、多个第二金属条、一个第三金属条；所述第三金属条设置在所述第一金属条的端部，与所述第二金属条等间距垂直设置在所述第一金属条的同一侧边上。
8、进一步的，两个相对栅状交叉排列的所述第一测试片构成双电极，所述双电极的第二金属条等间距错落排列构成电极阵列。
9、进一步的，所述双电极的相邻第二金属条间距≦0.1mm；所述双电极使用环氧树脂进行封装；封装后的所述双电极打磨至暴露双电极测试面，并对双电极测试面抛光至其粗糙度在0.01μm-0.08μm之间。
10、进一步的，所述第一测试片的厚度为2mm；所述第一金属条的长度为30mm，宽度为2mm；所述第二金属条的长度为18mm，宽度为0.8mm；所述第三金属条的长度为18mm，宽度为5mm。
11、进一步的，所述双电极通过聚四氟乙烯管固定设置在反应釜内部上端；所述导线埋设在所述聚四氟乙烯管内部，并分别连接位于双电极两端的第三金属条。
12、进一步的，原位测试系统还包括第二测试片；所述第二测试片设置为多个，通过聚四氟乙烯支架悬挂设置在反应釜内部。
13、进一步的，所述反应釜上方设置电机，所述电机输出轴连接搅拌轴，所述搅拌轴贯穿进入反应釜内部，所述搅拌轴端部设置搅拌叶片；所述搅拌叶片以设定频率正向和/或逆向旋转，用于在反应釜内模拟实际管道输送二氧化碳时的流动工况。
14、进一步的，两个所述第一测试片同心圆环或蚊香盘排列构成双电极，所述双电极的电极测试面之间的间距≦0.1mm。
15、一种富二氧化碳相电化学腐蚀原位测试方法，使用上述原位测试系统，包括以下步骤：
16、s1，向反应釜内加入去离子水，去离子水的体积设置为最高液面不接触第一测试片和第二测试片的任何部位；
17、s2，双电极除测试面以外的其他表面由环氧树脂封装，在封装之前，位于测试面两端的第三金属条连接导线并引出；封装之后，由水磨砂纸逐级打磨并抛光双电极测试面至镜面程度，然后分别用去离子水和无水乙醇冲洗，冷风吹干后置于干燥环境中待用；
18、s3，将封装后的双电极安装在高温高压反应釜的釜盖上，设置双电极在反应釜内的位置为双电极测试面向下；
19、第二测试片悬挂在聚四氟乙烯支架上，并设置第二测试片整体完全暴露在去离子水液面以上；
20、s4，密闭反应釜，开启氮气增压泵，开启反应釜排气阀，向反应釜内注入带压二氧化碳，并至少维持60分钟后关闭反应釜排气阀，反应釜内气压大于7.38mpa时，关闭输送管；
21、s5，启动温控系统，通过加热夹套对反应釜内的二氧化碳进行加热升温，通过温度传感器实测反应釜内温度，控制反应釜内温度维持大于31.1℃；
22、s6，根据电化学分析仪采集的数据，绘制双电极在富二氧化碳相薄液膜作用下的极化曲线和交流阻抗谱；
23、至少维持反应釜内测试环境24小时后，取出第二测试片，观察第二测试片的腐蚀状态，并根据扫描电子显微镜、能谱仪等分析测试手段对第二测试片进行腐蚀评价；
24、基于采集的双电极极化曲线和交流阻抗谱，以及第二测试片的腐蚀评价，完成对富二氧化碳相电化学腐蚀的原位测试分析。
25、基于上述技术方案，本专利技术记载的富二氧化碳相电化学腐蚀原位测试系统及方法具有以下有益效果：
26、1.双电极由两个相对栅状交叉排列的第一测试片构成，第一测试片的第二金属条等间距错落排列构成电极阵列，相邻第二金属条间距≦0.1mm，使得双电极测试面能够在不连续薄液膜作用下具备良好导通的技术效果，实现对金属/溶液界面过程和电化学参数不均匀、不连续的特征模拟。
27、2.使用环氧树脂对双电极进行封装能够保证工作电极与辅助电极彼此绝缘，并且，对对双电极测试面抛光处理，使双电极测试面粗糙度在0.01μm-0.08μm之间，达到镜面效果，能够获得双电极测试面表面光洁平整、结构组织均匀的技术效果。
28、3.第一测试片和第二测试片由作业现场的二氧化碳运输管道取材加工制作，实现了对运输管道的真实模拟。并且对第一测试片作出了详细的尺寸设置，能够获得足够的测试面积与强度。
29、4.反应釜内设置了双电极测试片和腐蚀测试片，能够通过电化学分析仪采集双电极极化曲线和交流阻抗谱，以及对第二测试片进行腐蚀评价，从而科学有效的完成对富二氧化碳相电化学腐蚀的原位测试分析，以便于对实际作业过程中本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种富二氧化碳相电化学腐蚀原位测试系统，其特征在于，包括
2.根据权利要求1所述的一种富二氧化碳相电化学腐蚀原位测试系统，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的一种富二氧化碳相电化学腐蚀原位测试系统，其特征在于，
4.根据权利要求2或3任一项所述的一种富二氧化碳相电化学腐蚀原位测试系统，其特征在于，
5.根据权利要求2或3所述的一种富二氧化碳相电化学腐蚀原位测试系统，其特征在于，
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种富二氧化碳相电化学腐蚀原位测试系统，其特征在于，原位测试系统还包括第二测试片；所述第二测试片设置为多个，通过聚四氟乙烯支架悬挂设置在反应釜内部。
7.根据权利要求1-5任一项所述的一种富二氧化碳相电化学腐蚀原位测试系统，其特征在于，所述反应釜上方设置电机，所述电机输出轴连接搅拌轴，所述搅拌轴贯穿进入反应釜内部，所述搅拌轴端部设置搅拌叶片；所述搅拌叶片以设定频率正向和/或逆向旋转，用于在反应釜内模拟实际管道输送二氧化碳时的流动工况。
8.根据权利要求1-5任一项所述的一种富二氧化碳相电化学腐蚀原位测试系统，其特征在于，所述二氧化碳加压装置包括二氧化碳气罐、氮气增压泵、高压氮气罐；所述高压氮气罐、二氧化碳气罐、输送管依次连接氮气增压泵的驱动气入口、进气口、出气口，氮气驱动氮气增压泵作业并输出设定压力下的二氧化碳。
9.根据权利要求1所述的一种富二氧化碳相电化学腐蚀原位测试系统，其特征在于，两个所述第一测试片同心圆环或蚊香盘排列构成双电极，所述双电极的电极测试面之间的间距≦0.1mm。
10.一种富二氧化碳相电化学腐蚀原位测试方法，使用权利要求1-9任一项所述的原位测试系统，其特征在于，包括以下步骤：
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【技术特征摘要】
1.一种富二氧化碳相电化学腐蚀原位测试系统，其特征在于，包括
2.根据权利要求1所述的一种富二氧化碳相电化学腐蚀原位测试系统，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的一种富二氧化碳相电化学腐蚀原位测试系统，其特征在于，
4.根据权利要求2或3任一项所述的一种富二氧化碳相电化学腐蚀原位测试系统，其特征在于，
5.根据权利要求2或3所述的一种富二氧化碳相电化学腐蚀原位测试系统，其特征在于，
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种富二氧化碳相电化学腐蚀原位测试系统，其特征在于，原位测试系统还包括第二测试片；所述第二测试片设置为多个，通过聚四氟乙烯支架悬挂设置在反应釜内部。
7.根据权利要求1-5任一项所述的一种富二氧化碳相电化学腐蚀原位测试系统，其特征在于，所述反应釜上方设置电机，所述电机输出轴连接...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈聚凯，巩世豪，张政，吴肖文，张勋，韩美帅，苗雯禹，周慧，陈英华，李海生，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
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