一種耐高溫、高壓的可視反應(yīng)實驗裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種耐高溫、高壓的可視反應(yīng)實驗裝置，包括：石英玻璃管、石英玻璃塞、聚四氟乙烯密封圈、不銹鋼夾板、兩端帶螺紋不銹鋼桿、螺母加墊圈、試樣架、紅外熱成像儀。利用螺桿和螺母裝置向石英玻璃蓋和石英玻璃管及聚四氟乙烯密封圈系統(tǒng)施加壓力使其密封；通過加熱設(shè)備為裝置加熱模擬高溫高壓環(huán)境，并利用紅外熱成像儀實時監(jiān)測反應(yīng)過程。另外，裝置中的帶螺紋不銹鋼桿在不銹鋼夾板上的位置可調(diào)整，使本裝置可配備不同直徑、壁厚和長度的石英玻璃管來滿足不同實驗要求；試樣可根據(jù)要求采用試樣架懸掛或夾具夾持；本裝置成本較低，制作及操作簡單。本實用新型適用于高溫高壓下各種尺寸金屬材料在非強堿性溶液中腐蝕浸泡及相關(guān)實驗的研究。
【專利說明】一種耐高溫、高壓的可視反應(yīng)實驗裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及金屬材料在高溫高壓下非強堿性溶液中腐蝕浸泡及相關(guān)實驗的多功能實驗裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]在進行材料抗腐蝕性能評價的研宄過程中，經(jīng)常需要把材料在較高溫度的介質(zhì)中浸泡，然后通過觀察其腐蝕反應(yīng)過程和測量材料的各種性能參數(shù)來評價其性能，由于高溫往往會產(chǎn)生較大的壓力，這時就需要有能夠承受高溫和高壓的容器或設(shè)備。高溫高壓釜雖然可以承受高溫高壓，然而其內(nèi)壁一般為不銹鋼，如果測試的材料為異類金屬的話，在腐蝕介質(zhì)中往往會產(chǎn)生電池效應(yīng)進而改變反應(yīng)機理；有些實驗需要對其反應(yīng)過程(如試樣在反應(yīng)過程中表面形貌、溶液顏色的變化情況、應(yīng)力腐蝕實驗中裂紋的產(chǎn)生和擴展情況等)進行觀察和監(jiān)測，但現(xiàn)有高溫高壓釜通常為雙層金屬結(jié)構(gòu)，不透明，所以無論是通過肉眼觀察，還是通過數(shù)碼攝像機或紅外熱成像儀都無法監(jiān)測和拍攝反應(yīng)的全過程，而且其價格昂貴?，F(xiàn)在也有可以觀察反應(yīng)過程的玻璃反應(yīng)釜，但這種反應(yīng)釜一般是在常壓和負壓條件下進行工作，而且其容積是固定的，有時無法滿足實驗要求的試樣面積和溶液體積比要求；這種玻璃反應(yīng)釜結(jié)構(gòu)固定，不能根據(jù)實驗要求進行插件組裝，比如不能將腐蝕實驗與電化學(xué)工作站等儀器進行開放式組裝。實驗室的一般玻璃容器雖然成本較低，但要么無法承受高溫高壓，要么密封性不夠好，無法使溶液介質(zhì)達到需要的溫度或壓力，而且一般玻璃容器也存在一定安全隱患。因此，對能耐高溫高壓的可視密封多功能實驗裝置的研宄具有重要意義。現(xiàn)有的實驗裝置或者是局限性較大，或者是成本太高，目前，國內(nèi)還沒有既可以耐高溫高壓又能以多種方式觀察和監(jiān)測其反應(yīng)過程且能調(diào)節(jié)容器容量大小還比較經(jīng)濟的實驗裝置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的是提供一種可供金屬材料在高溫的非強堿性溶液中進行腐蝕浸泡相關(guān)實驗的多功能實驗裝置，解決現(xiàn)有實驗裝置中金屬容器和實驗金屬試樣接觸產(chǎn)生的電池效應(yīng)、無法觀察和監(jiān)測反應(yīng)過程、無法調(diào)節(jié)容器容量大小及價格昂貴的問題，為研宄金屬材料的抗腐蝕性能和腐蝕機理提供實驗依據(jù)。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下技術(shù)方案:
[0005]一種耐高溫高壓的可視反應(yīng)實驗裝置，包括:兩端磨口石英玻璃管、磨口石英玻璃塞、聚四氟乙烯密封圈、不銹鋼夾板、兩端帶螺紋不銹鋼桿、螺母加墊圈、試樣架、紅外熱成像儀。把試樣架放入石英玻璃管內(nèi)，然后在石英玻璃管兩端用石英玻璃塞塞住，管和塞子之間安放一個聚四氟乙烯密封圈進行密封，在兩端石英玻璃蓋的外側(cè)各放置一塊不銹鋼板，然后通過擰緊不銹鋼螺桿兩端的螺母夾緊石英玻璃管，然后把裝置整體放入加熱裝置中，再根據(jù)實驗要求用肉眼或數(shù)碼相機、紅外熱成像儀對準(zhǔn)石英玻璃管中的試樣對反應(yīng)過程進行監(jiān)測。
[0006]本實用新型的優(yōu)點在于:
[0007](I)避免了一般金屬容器或高溫高壓釜中釜壁金屬材料和異類金屬試樣形成電池效應(yīng)的現(xiàn)象；
[0008](2)解決了一般高壓釜不能觀察反應(yīng)過程的問題，可以利用紅外成像儀對反應(yīng)過程進行精確監(jiān)測，也可以直接肉眼觀察或利用數(shù)碼攝像機監(jiān)測反應(yīng)過程，滿足不同的實驗要求；
[0009](3)該實驗裝置中有懸掛試樣的試樣架，也可以直接使用其他夾具夾持試樣然后放入本實驗裝置的石英玻璃管設(shè)備內(nèi)；
[0010](4)本實驗裝置具有開放性，可以使用現(xiàn)有的水浴、油浴或高溫高壓釜等作為介質(zhì)加熱熱源；可以通過在玻璃蓋上的開孔插入電化學(xué)測試所需要的三根電極，然后用密封圈密封開孔，從而實現(xiàn)與現(xiàn)有電化學(xué)工作站或恒電位儀的連用；可以通過玻璃蓋上的開孔連接充氣閥和壓力表，從而實現(xiàn)充氣功能，并且可以進行壓力監(jiān)測。
[0011](5)該實驗裝置可以配備系列不同壁厚、直徑和長度的石英玻璃管來滿足不同的實驗要求；
[0012](6)本實驗裝置可以滿足除氫氟酸、磷酸和強堿性介質(zhì)外的所有介質(zhì)的浸泡實驗要求；
[0013](7)該實驗裝置材料選取方便，容易加工，成本較低，操作簡單。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是試樣架示意圖。
[0016]圖3是紅外熱成像儀示意圖。

【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖及實施例，對實用新型明進行詳細的描述。
[0018]參看圖1，本實用新型包括:兩端磨口石英玻璃管3、磨口石英玻璃塞2A和2B、聚四氟乙稀密封圈6A和6B、不銹鋼夾板IA和1B、兩端帶螺紋不銹鋼桿4A、4B、4C和4D、螺母5A、5A'、5B、5B'、5C、5C'、邪和^^、試樣架7、紅外熱成像儀8。把掛有試樣的試樣架7放入兩端磨口石英玻璃管3中；兩端磨口石英玻璃管3兩個端口處放置聚四氟乙烯密封圈6A和6B，用磨口石英玻璃塞2A和2B塞住兩端磨口石英玻璃管3并壓緊聚四氟乙烯密封圈6A和6B ;把兩塊不銹鋼夾板IA和IB分別放在磨口石英玻璃塞2A和2B外側(cè)，用兩端帶螺紋鋼桿4A、4B、4C、4D和螺母5A、5A'、5B、5B'、5C、5C'、?、5D'加緊不銹鋼夾板IA和1B，最后將裝置放入加熱設(shè)備中。
[0019]所述的不銹鋼夾板IA無孔、IB分帶有三個孔和無孔兩種結(jié)構(gòu)，磨口石英玻璃蓋2A無孔、2B分帶有三個孔和無孔兩種結(jié)構(gòu)，兩端帶螺紋不銹鋼桿4A、4B、4C、4D結(jié)構(gòu)相同，螺母5A,5Ar ,5B,5Br、5C、5t、?、5Ν結(jié)構(gòu)相同，聚四氟乙烯密封圈6Α、6Β結(jié)構(gòu)相同。
[0020]參看圖2，試樣架7包括:帶四個圓槽正方形石英玻璃板9Α、9Β和石英玻璃棒10Α、10B、10C、10D。將石英玻璃棒10A、10B、10CU0D的兩端分別插人帶四個圓槽正方形石英玻璃板9A和9B的槽中。石英玻璃棒10A、10B、10CU0D可以起到懸掛試樣和支撐正方形石英玻璃板9A和9B的作用，石英玻璃板9A和9B可以起到固定石英玻璃棒10A、10B、10C、1D的作用。
[0021]參看圖3，紅外熱成像儀8包括:紅外鏡頭11、焦平面探測器12、后續(xù)電路13、圖像處理系統(tǒng)14、顯示設(shè)備15。紅外鏡頭11對準(zhǔn)監(jiān)測的試樣，經(jīng)過焦平面探測器12和后續(xù)電路13及圖像處理系統(tǒng)14，最后在顯示設(shè)備15顯示反應(yīng)變化過程的圖像。
[0022]如圖1所示，本實用新型使用時，首先用磨口石英玻璃塞2A和聚四氟乙烯密封圈6A蓋住并密封好兩端磨口石英玻璃管3的一端，然后把懸掛好試樣的試樣架7和試驗介質(zhì)放入兩端磨口石英玻璃管3內(nèi)，然后用磨口石英玻璃塞2B和聚四氟乙烯密封圈6B蓋住并密封好兩端磨口石英玻璃管3的另一端，再把不銹鋼夾板IA和IB分別放在磨口石英玻璃塞2A和2B外側(cè)，用兩端帶螺紋鋼桿4A、4B、4C、4D和螺母5A、5A' ,5B,5Br、5C、5C'、5D、5Dr夾緊不銹鋼夾板IA和IB。最后把整體裝置放入加熱裝置內(nèi)加熱。
[0023]實驗結(jié)束后，采用與上述過程相反的步驟取出試樣，按相關(guān)評定方法及相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)對試樣進行分析。
[0024]實施示例一
[0025]金屬在高溫條件下腐蝕性介質(zhì)中掛片浸泡實驗:
[0026]首先用磨口石英玻璃塞2A和聚四氟乙烯密封圈6A蓋住并密封好兩端磨口石英玻璃管3的一端，然后把試驗所用試樣懸掛在試樣架7上，把懸掛好試樣的試樣架7和試驗介質(zhì)放入兩端磨口石英玻璃管3內(nèi)，然后用磨口石英玻璃塞2B和聚四氟乙烯密封圈6B塞住并密封好兩端磨口石英玻璃管3的另一端，再把不銹鋼夾板IA和IB分別放在磨口石英玻璃塞2A和2B外側(cè)，用兩端帶螺紋鋼桿4A、4B、4C、4D和螺母5A、5A' ,5B,5Br、5C、5C'、5D、5D'夾緊不銹鋼夾板IA和1B。最后把整體裝置放入加熱裝置內(nèi)加熱，實驗期間可以通過肉眼觀察或用數(shù)碼相機記錄和監(jiān)測反應(yīng)過程。
[0027]實驗結(jié)束后，采用與上述過程相反的步驟取出試樣，按相關(guān)評定方法及相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)對試樣進行分析。
[0028]實施示例二
[0029]金屬在高溫條件下的抗應(yīng)力腐蝕性能研宄:
[0030]采用四點加載簡易裝置夾持試樣并對試樣加載一定應(yīng)力；用磨口石英玻璃塞2A和聚四氟乙烯密封圈6A塞住并密封好兩端磨口石英玻璃管3的一端，然后把夾持有試樣的四點加載簡易裝置和試驗介質(zhì)放入兩端磨口石英玻璃管3內(nèi)，然后用磨口石英玻璃塞2B和聚四氟乙烯密封圈6B蓋住并密封好兩端磨口石英玻璃管3的另一端，再把不銹鋼夾板IA和IB分別放在磨口石英玻璃塞2A和2B外側(cè)，用兩端帶螺紋鋼桿4A、4B、4C、4D和螺母5A、5Ar ,5B,5Br、5C、5C、?、5Ν夾緊不銹鋼夾板IA和IB。最后把整體裝置放入加熱裝置內(nèi)加熱，把紅外熱成像儀8對準(zhǔn)裝置內(nèi)的試樣，對其表面現(xiàn)象變化尤其是裂紋的產(chǎn)生、擴展直至斷裂的過程進行監(jiān)測。
[0031]實驗結(jié)束后，采用與上述過程相反的步驟取出試樣，按相關(guān)評定方法及相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)對試樣進行分析。
[0032]實施示例三
[0033]金屬在高溫條件下的電化學(xué)性能研宄:
[0034]用磨口石英玻璃塞2A和聚四氟乙烯密封圈6A蓋住并密封好兩端磨口石英玻璃管3的一端，然后把試驗介質(zhì)放入兩端磨口石英玻璃管3內(nèi)；通過帶孔的石英玻璃塞2B的開孔把電化學(xué)試樣、參比電極和輔助電極固定在磨口石英玻璃塞2B上并且對孔隙進行密封，然后把裝有三電極的磨口石英玻璃塞2B和聚四氟乙烯密封圈6B蓋住并密封好兩端磨口石英玻璃管3的另一端，再把不銹鋼夾板IA和帶孔的不銹鋼夾板IB分別放在磨口石英玻璃塞2A和2B外側(cè)，用兩端帶螺紋鋼桿4A、4B、4C、4D和螺母5A、5A' ,5B,5Br、5C、5C'、5D、5D'夾緊不銹鋼夾板IA和IB。最后把整體裝置(除電極暴露在外的部分)放入加熱裝置內(nèi)加熱，把電化學(xué)工作站和三個電極連接后進行電化學(xué)實驗。
[0035]實驗結(jié)束后，采用與上述過程相反的步驟取出試樣，按相關(guān)評定方法及相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)對試樣進行分析。
[0036]實施示例四
[0037]0)2對金屬在高溫條件下抗應(yīng)力腐蝕性能的影響:
[0038]用磨口石英玻璃塞2A和聚四氟乙烯密封圈6A蓋住并密封好兩端磨口石英玻璃管3的一端，然后把試驗介質(zhì)放入兩端磨口石英玻璃管3內(nèi)；通過帶孔的石英玻璃塞2B的開孔把壓力表和充氣閥固定在磨口石英玻璃蓋2B上并對孔隙進行密封，然后把裝有壓力表和充氣閥的磨口石英玻璃塞2B和聚四氟乙烯密封圈6B塞住并密封好兩端磨口石英玻璃管3的另一端，再把不銹鋼夾板IA和帶孔的不銹鋼夾板IB分別放在磨口石英玻璃塞2A和2B外側(cè)，用兩端帶螺紋鋼桿4A、4B、4C、4D和螺母5A、5A, ,5B,5Br、5C、5C'、?、5W夾緊不銹鋼夾板IA和IB ;然后根據(jù)實驗要求通過充氣閥向裝置內(nèi)通入一定量0)2氣體并利用氣壓表監(jiān)測裝置內(nèi)的壓力；最后把整體裝置(除充氣閥和壓力表部分以外)放入加熱裝置內(nèi)加熱，把紅外熱成像儀8對準(zhǔn)裝置內(nèi)的試樣，對其表面現(xiàn)象變化尤其是裂紋的產(chǎn)生、擴展直至斷裂的過程進行監(jiān)測。
[0039]實驗結(jié)束后，采用與上述過程相反的步驟取出試樣，按相關(guān)評定方法及相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)對試樣進行分析。
【權(quán)利要求】
1.一種耐高溫、高壓的可視反應(yīng)實驗裝置，其特征在于該裝置包括兩端磨口石英玻璃管(3)、磨口石英玻璃塞(2A、2B)、聚四氟乙烯密封圈(6A、6B)、不銹鋼夾板(1A、1B)、兩端帶螺紋不銹鋼桿(4么、48、4(:、40)、螺母加墊圈(54、5八',5B,5Br、5C、5C'、?、5Ν )、試樣架(7)、紅外熱成像儀⑶；把掛有試樣的試樣架(7)放入兩端磨口石英玻璃管(3)中；兩端磨口石英玻璃管(3)兩個端口處放置聚四氟乙烯密封圈(6Α、6Β)，用磨口石英玻璃塞(2Α、2Β)塞住兩端磨口石英玻璃管(3)并壓緊聚四氟乙烯密封圈^Α、6Β);把兩塊不銹鋼夾板(1Α、1Β)分別放在磨口石英玻璃塞(2Α、2Β)外側(cè)，用兩端帶螺紋鋼桿(4A、4B、4C、4D)和螺母加墊圈(5A、5A'、5B、5B'、5C、5C'、?、5D')夾緊不銹鋼夾板(1A、IB)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫、高壓的可視反應(yīng)實驗裝置，其特征是可以配備所描述的紅外熱成像儀(8)或者數(shù)碼攝像機對反應(yīng)過程進行監(jiān)測。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫、高壓的可視反應(yīng)實驗裝置，其特征是所描述的磨口石英玻璃蓋(2B)和不銹鋼夾板(IB)都分無孔和帶3孔兩種結(jié)構(gòu)，可根據(jù)不同需要來選擇。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的帶3孔的磨口石英玻璃塞(2B)和帶3孔的不銹鋼夾板(IB)，其特征是通過開孔可以連接充氣閥和壓力表，根據(jù)實驗要求對容器內(nèi)充入不同氣體并對壓力進行監(jiān)測和控制，還通過開孔可以連接成三電極體系并密封好后和電化學(xué)工作站或者恒電位儀連接來進行高溫高壓下的電化學(xué)性能測試。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫、高壓的可視反應(yīng)實驗裝置，其特征是所描述的石英玻璃管(3)兩端內(nèi)壁磨砂處理，提高密封性能。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫、高壓的可視反應(yīng)實驗裝置，其特征是所描述的石英玻璃塞(2A、2B)經(jīng)磨砂處理，提高密封性能。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫、高壓的可視反應(yīng)實驗裝置，其特征是所描述的兩端磨口石英玻璃管(3)和磨口石英玻璃塞(2A、2B)之間采用耐高溫的聚四氟乙烯密封圈(6A、6B)提高密封性能。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫、高壓的可視反應(yīng)實驗裝置，其特征是所描述的不銹鋼夾板(1A、1B)帶有滑槽，兩端帶螺紋不銹鋼桿(4A、4B、4C、4D)的位置可以調(diào)節(jié)，從而可以采用相同內(nèi)徑但壁厚不同的石英玻璃管(3)，即在容器容量不變的情況下調(diào)節(jié)裝置承受壓力的能力，還可以通過采用不同直徑大小的石英玻璃管(3)來調(diào)節(jié)容器的容量。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫、高壓的可視反應(yīng)實驗裝置，其特征是所描述的兩端帶螺紋不銹鋼桿(4A、4B、4C、4D)兩端都帶有一定長度的螺紋，從而可以通過采用不同長度大小的石英玻璃管(3)來調(diào)節(jié)容器的容量。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的耐高溫、高壓的可視反應(yīng)實驗裝置，其特征是所描述的試樣架⑵由帶四個圓槽正方形石英玻璃板(9A、9B)和石英玻璃棒(10A、10B、10C、10D)構(gòu)成。
【文檔編號】G01N17/02GK204255821SQ201420372084
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月2日
【發(fā)明者】王小紅, 郭曉華, 郭俊, 林元華, 閆靜, 楊林, 吳思博 申請人:西南石油大學(xué)