一种内装式高温高压参比电极组件

本发明涉及高温高压腐蚀电化学测试领域，特别是涉及一种内装式高温高压参比电极组件。

背景技术：

1、高温高压水环境腐蚀电化学测试和基于电信号变化的应力腐蚀裂纹扩展及萌生行为在线监测是研究材料腐蚀行为、应力腐蚀开裂机理以及环境相容性的重要手段。为了获得稳定可靠的电位信号，通常需要通过高压釜贯穿件将参比电极引入高温高压介质中，与工作电极和辅助电极共同组成三电极体系。

2、目前，高温高压参比电极大多采用外装式结构，即由高压釜外部向内部安装。由于高压釜盖下方通常布置有工作电极、辅助电极、热电偶、拉伸杆、压力传感器以及冷凝装置等多种贯穿件，导致参比电极安装空间受限，容易与其他部件发生机械干涉，从而增加安装和维护难度。

3、此外，现有结构通常采用单一密封结构，在长期高温高压环境下密封材料容易发生热老化、蠕变松弛以及压缩永久变形，导致密封性能下降甚至出现泄漏，难以满足长期稳定运行要求。

4、另一方面，参比电极内部常采用氧化锆或氧化铝陶瓷管作为绝缘介质，由于陶瓷材料脆性较大，在试样安装和拆卸过程中容易受到碰撞而损坏，从而导致电极失效，增加维护成本。

5、有鉴于此，如何提供一种安装方便、密封可靠、抗碰撞能力强并能够长期稳定运行的高温高压参比电极组件，是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种内装式高温高压参比电极组件，具有安装方便、密封可靠、抗碰撞能力强并能够长期稳定运行的特点，能够解决现有技术存在的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种内装式高温高压参比电极组件，包括：内装式高温参比电极，高压釜的底部设置有高压釜釜盖，所述高压釜釜盖贯穿上下表面开设有第一安装孔和第二安装孔，所述内装式高温参比电极从高压釜内自上而下插入第一安装孔并延伸至高压釜釜盖以外，工作电极和辅助电极从高压釜内自上而下插入第二安装孔并延伸至高压釜釜盖以外，所述内装式高温参比电极、工作电极和辅助电极组成三电极体系。

3、进一步的，所述内装式高温参比电极包括：

4、陶瓷管，内置有铜丝电极线；

5、电极套管，套设于所述陶瓷管的外侧并靠近所述陶瓷管的下段；

6、多级密封机构，设置于所述陶瓷管的下端；

7、压紧螺母，所述电极套管的顶部向外扩张形成阶梯型结构，所述阶梯型结构的底部设置有不锈钢垫片，所述压紧螺母间隔设置于所述陶瓷管的外侧并位于所述电极套管的顶部；

8、不锈钢护套，间隔设置于所述陶瓷管的外侧并与所述压紧螺母的顶部螺纹连接，所述不锈钢护套的顶部开口并与高压釜内的高温高压介质连通；

9、所述第一安装孔为自下而上外径递增的阶梯孔，其包括靠近下方的第一台阶孔以及与第一台阶孔顶部衔接的第二台阶孔，所述第一台阶孔的孔径小于所述第二台阶孔的孔径；所述电极套管自上而下穿过所述第一台阶孔，所述阶梯型结构的底部嵌合在所述第二台阶孔的台面上，所述压紧螺母与所述第二台阶孔螺纹连接；当所述压紧螺母旋转时，所述压紧螺母向下移动并通过不锈钢垫片下压所述阶梯型结构。

10、进一步的，所述多级密封机构包括：

11、ptfe高温密封圈，所述电极套管与陶瓷管之间限定出环形空腔，所述ptfe高温密封圈设置于所述环形空腔内，其上表面与不锈钢钢圈相接，所述不锈钢钢圈的上表面与所述环形空腔的顶面相接；

12、peek高强度密封圈，所述电极套管在陶瓷管的下方限定出与所述环形空腔连通的容纳腔，所述peek高强度密封圈设置于所述容纳腔内并与所述ptfe高温密封圈的底面相接，所述peek高强度密封圈的下方依次设置有tfep密封圈和密封圈压帽。

13、进一步的，所述多级密封机构还包括：

14、弹簧压帽螺母，设置于所述电极套管的底部并与所述容纳腔螺纹连接；

15、蝶形弹簧组，所述弹簧压帽螺母内限定出安装腔，所述蝶形弹簧组设置于所述安装腔内，其顶部与所述密封圈压帽相接。

16、进一步的，所述高压釜釜盖开设有螺栓孔，所述高压釜釜盖通过螺栓与高压釜连接。

17、本发明公开了以下技术效果：

18、（1）采用内装式安装结构，提高安装和维护便利性

19、本发明采用由高压釜内部向下安装的结构形式，可有效避免高压釜盖下方工作电极、辅助电极、热电偶及拉伸杆等各种贯穿件对参比电极安装过程的空间干涉，提高参比电极的安装、拆卸及更换效率，适用于多贯穿件、高集成度的高温高压腐蚀试验系统。

20、（2）采用多级密封与弹簧补偿结构，提高长期密封可靠性

21、通过ptfe高温密封圈、peek高强度密封圈和tfep密封圈构成多级组合密封体系，并结合蝶形弹簧组提供持续预紧力，可有效补偿密封材料在高温环境下产生的热膨胀和蠕变松弛，提高高温高压环境下的长期密封稳定性，满足长周期连续运行要求。

22、在长期高温运行过程中，密封材料不可避免会发生热膨胀、蠕变松弛以及压缩永久变形，使传统固定预紧结构逐渐失去密封能力，最终导致泄漏。本发明在多级密封机构下方设置蝶形弹簧组，并通过蝶形压帽螺母形成持续预紧结构。蝶形弹簧能够根据密封材料的变形情况自动调整压缩量，对密封压力进行实时补偿，使密封系统始终保持稳定的接触压力。该结构能够有效减小热循环和长期服役过程中预紧力衰减对密封性能的影响，提高整个参比电极组件的长期可靠性和使用寿命。

23、（4）设置保护套结构，提高参比电极抗损伤能力

24、在陶瓷管外部设置不锈钢护套，可有效防止试样安装和拆卸过程中对陶瓷管造成机械碰撞和损伤，提高参比电极组件的机械可靠性和重复使用寿命，降低维护成本。

25、（5）适用范围广，具有良好的工程应用价值

26、本发明可在200～400 ℃、5～30 mpa条件下长期稳定运行，可应用于压水堆一次回路、超临界水、超临界二氧化碳等高温腐蚀环境中的电化学测试、应力腐蚀开裂研究及材料环境相容性评价，并可推广应用于多种高温高压腐蚀试验装置，具有良好的工程应用前景和推广价值。

1.一种内装式高温高压参比电极组件，其特征在于，包括：内装式高温参比电极（2），高压釜（1）的底部设置有高压釜釜盖（3），所述高压釜釜盖（3）贯穿上下表面开设有第一安装孔（6）和第二安装孔（5），所述内装式高温参比电极（2）从高压釜（1）内自上而下插入第一安装孔（6）并延伸至高压釜釜盖（3）以外，工作电极（7）和辅助电极（8）从高压釜（1）内自上而下插入第二安装孔（5）并延伸至高压釜釜盖（3）以外，所述内装式高温参比电极（2）、工作电极（7）和辅助电极（8）组成三电极体系。

2.根据权利要求1所述的一种内装式高温高压参比电极组件，其特征在于，所述内装式高温参比电极（2）包括：

3.根据权利要求2所述的一种内装式高温高压参比电极组件，其特征在于，所述多级密封机构包括：

4.根据权利要求3所述的一种内装式高温高压参比电极组件，其特征在于，所述多级密封机构还包括：

5.根据权利要求1所述的一种内装式高温高压参比电极组件，其特征在于，所述高压釜釜盖（3）开设有螺栓孔（4），所述高压釜釜盖（3）通过螺栓与高压釜（1）连接。