CN1032980A - 测量腐蚀速度的腐蚀探头和方法 - Google Patents

Abstract

一种包括组合在一起的至少各有一个第一电极、 第二电极和第三电极的腐蚀探头，以及具有限定离子 导电表面结构的电介质置于电极之间。一种包括该 腐蚀探头的用于在腐蚀液体中测量金属或类似物的 腐蚀速度的设备。以及在腐蚀液体中测量金属腐蚀 速度的方法。该腐蚀探头还可用于检测在通常非离 子导电流体中的电化学活性组分。

Description

这是我在1985年6月3日提交的序列号为740，497的共同未决专利申请的部分继续。1985年6月3日提交的序列号为740，497的共同未决专利申请是1984年8月31日提交的序列号为646，236的我的共同未决专利申请的部分继续。

本发明涉及腐蚀速度测量方法的改进。更准确地说，本发明提供一种改进的腐蚀探头和在腐蚀性液体介质中快速测量金属或其类似物的腐蚀速度的方法。

在开采原油时，原油中常包含有腐蚀性成分，如含有溶解的CO₂或H₂S的盐水。天然存在的或用作“气升”（“gas lift”）来帮助原油开采的二氧化碳就是一种腐蚀性成分，它进一步增加了原油的腐蚀性。腐蚀将破坏生产管道，从而导致生产损失和油井昂贵的返工。

并非所有腐蚀性盐水液体介质，如盐水/原油/气体混合物，对金属都产生同样的腐蚀速度。某些腐蚀性液体介质对金属的腐蚀速度比其他腐蚀性液体要快。用缓蚀剂处理腐蚀性液体介质，比如某些盐水/原油/气体混合物，比较理想而且价格可行，这些腐蚀性液体若不处理，其腐蚀性相当显著，若对这种处理进行严格监测，其腐蚀性将可忽略不计。只有把压力、温度和可能是腐蚀的气体和流体组分结合起来才可能预测哪些金属和缓蚀剂体系的腐蚀将趋于最小。可靠的预测和伴随的材料选择，只有当快速的、精确的和可靠的腐蚀速度测量，是在与油田的情况相同或非常接近的可控环境和化学条件下进行时才是可能的。所以，如果没有必要，腐蚀速度的测量最好直接在腐蚀性液体介质中进行，以便获得关于哪些金属合金和缓蚀剂可以防止腐蚀或使腐蚀保持最小的可靠预测。

电化学极化测量法广泛用来测量金属在盐水中的腐蚀速度。这种方法迅速而精确，所以是监测腐蚀性的最好方法。但是，油/盐水混合物的电阻比盐水本身大很多数量级，这引起IR电压校正值（电流×极间电阻）比腐蚀过程中的电压大很多倍（例如，10伏对0.01伏）。这导致数据很大的分散和误差，从而限制了电化学极化法在测量油/盐水混合物的腐蚀性中的应用。

Marsh等人的美国专利（专利号3，331，021）涉及测量试样暴露在腐蚀性电解质中的瞬时腐蚀速度的方法和仪器。Nestor在美国专利3，337，440号中讲述了新颖的和改进的仪器，它可用来研究金属物质的腐蚀特性和/或在不溶于水的非导电介质中缓蚀剂的效率。Chittum等人在美国专利3，361，660号中提供了一种测量盐水贮罐的内表面电化学位的仪器。该仪器包括一种管状部件，它可通过出入孔插入，为此目的可安装，例如闸阀，或一种已经通用的部件，以使其与罐中的盐水溶液电解接触。Marsh在美国专利3，436，320号中公开了在氧化还原溶液中测定氧化还原电流和腐蚀电流的方法和仪器。电极包括被试验的可腐蚀的金属电极和参比电极。在测量电流时同样的直流电压被加到惰性电极和参比电极。Kilpatrick的美国专利3，406，101号涉及金属的极化特性和金属的腐蚀速度的相关关系，以及涉及一种小型和简单仪器的设计，它可以容易和迅速的用极化测量法测定金属在电解溶液中的腐蚀速度。Annand在美国专利号3，486，996中公开了一种用极化测量法测定金属结构材料在腐蚀性电解质中腐蚀速度的腐蚀试验探头组件。Wilson在美国专利3，518，530号中讲述了金属极化特性的获得和应用，如当安装在地下结构中时，既可直接地也可与结构的其它电性质相配合测定结构的性质和/或结构的流体含量。Seyl在美国专利3，607，673号中公开了当在电极间加上一个小的dc（直流）电压来测量电极的腐蚀速度时的电极间IR降的校正系统。Wilson的美国专利4，040，931号是关于用来测量和试验腐蚀过程的仪器和电化学技术。

上述的现有技术没有讲述或提出本发明测量金属在腐蚀性液体介质中的腐蚀速度的特殊腐蚀探头、仪器或方法。

本发明的目的是提供一种腐蚀探头，以快速和精确的测量腐蚀性液体介质对金属的腐蚀性。

本发明的另一个目的是提供一种测量金属或其类似物在腐蚀性液体介质中的腐蚀速度的方法，这种方法比通用的失重法臁?

本发明还有另一个目的是提供一种腐蚀探头，它可以直接插入腐蚀性液体介质中，以便就地获得腐蚀性液体介质对金属的腐蚀性的电化学测量。

由本发明的下列叙述，本领域技术人员可清楚地看出本发明的其它目的。

根据本发明的实践，上述目的可以实现。概括地说，本发明包括一种腐蚀探头装置，它用来测量金属或其类似物在腐蚀性液体介质中的腐蚀速度。腐蚀探头至少有一个第一电极、一个第二电极和一个第三电极。在第一和第二电极之间、第二和第三电极之间置有电介质。电介质具有离子导电表面。

本发明还包括一种测量金属或其类似物在腐蚀性液体介质中的腐蚀速度的仪器，它包括组合在一起的至少一个第一导线与其相连的至少一个第一电极、至少一个第二导线与其相连的至少一个第二电极和至少一个第三导线与其相连的至少一个第三电极。电介质置于第一和第二电极之间及第二和第三电极之间。电介质具有离子导电表面。至少一个用来传输电流的装置与至少一个第一、至少一个第二和至少一个第三导线连接，以传输电流通过各第一电极，经过各个第一电极和各第三电极之间的离子导电的电介质表面，并通过各第三电极回到传输电流的装置。

在本发明的另一个实施方案中，传输电流的装置用至少一个施加电位差的装置代替，它传输电位差通过各第一电极，经过各第一电极和第二电极之间的离子导电的电介质表面，并通过各第二电极回到施加电位差的装置。仪器还包括至少一个测量各第一电极和各第二电极之间的电位差的装置和/或至少一个测量通过第一电极和第三电极的电流的装置。

此外，本发明还包括测量金属或其类似物等在腐蚀性液体介质中的腐蚀速度的方法。这个方法包括把腐蚀探头连接到输送电流或施加电位差的装置上。第一和第二电极间的欧姆电阻是已知的。第二电极和通常微观接近它的周围腐蚀性液体区域之间的电动势也是已知的，即使未知，在腐蚀速度测定期间它也是恒定值，因为必须测定的只是在第一电极和第三电极间传输电流的附加emf（超电压）。腐蚀探头插入腐蚀性液体介质中，或者将预定的已知电流输送通过第一电极和第三电极，并通过第三电极返回输送电流的装置;或者将预定的已知电位差经第一电极和第一电极与第二电极间的离子导电的电介质表面进行传输，并通过第二电极回到施加电位差的装置。如果将预定的已知电流作为信号时，则测定第一电极和第二电极间与此信号同时发生的电动势。如果将预定的已知电位差作为信号时，则测定与此信号同时发生的电流，此电流是通过第一电极，经过第一电极和第三电极间的离子导电的电介质表面，并通过第三电极回到施加电位差的装置。根据预定的已知电流或测量的电流，以及在第一和第二电极之间的预知的欧姆电阻，可以计算通常微观接近第一电极的腐蚀性液体区域和微观接近第二电极的腐蚀性液体区域之间的电动势。第一电极和微观接近它的腐蚀性液体之间的电动势是由测定的电动势、或第二电极与通常微观接近它的周围流体之间的预定的电位差、预定的已知电动势和根据预定的已知电流或测量电流，以及第一电极与第二电极之间预知的欧姆电阻计算而得的电动势进行减法运算而确定的。第一电极上的腐蚀电流可从预定的已知电流或测量的电流，以及从第一电极与微观接近它的周围腐蚀性液体介质间的所测定的电动势计算得到。腐蚀电流可以转化为腐蚀速度。

在腐蚀探头的另一个实施方案中，该腐蚀探头具有一个第一电极、一个第二电极和一个第三电极。电介质置于第一电极与第二电极之间，以及第二电极与第三电极之间。置于第一电极与第二电极之间的电介质具有离子导电表面。在该腐蚀探头的这个实施方案的另一个实施例中，该腐蚀探头具有一个第一电极和一个第二电极，两电极间具有电介质，该电介质具有离子导电表面。

本发明还包括用来测量金属或其类似物在腐蚀性液体介质中的腐蚀速度的仪器的另一个实施方案，此仪器包括组合在一起的连接有第一导线的第一电极、连接有第二导线的第二电极和连接有第三导线的第三电极。电介质置于第一和第二电极之间及置于第二和第三电极之间。置于第一和第二电极间的电介质具有离子导电表面。恒电位器连接到第一、第二和第三导线上，以传送电流通过第一电极、腐蚀性液体介质和第三电极，回到恒电位器。这个用来测量金属或其类似物在腐蚀性液体介质中腐蚀速度的仪器的实施方案的另一实施例，包括组合在一起的连接有第一导线的第一电极、连接有第二导线的第二电极，电介质置于第一和第二电极之间并具有离子导电表面。电流导线由第三导线构成。恒电位器与第一、第二和第三导线连接以传送电流通过第一电极、腐蚀性液体介质和电流导线回到恒电位器。

在本发明的另一实施方案中，恒电位器传送或施加电位差通过第一电极、经第一电极和第二电极之间的离子导电的电介质表面，并通过第二电极回到恒电位器。仪器也包括至少一个装置用来测量第一电极和第二电极之间的电位差和/或至少一个装置用来测量和确定传导通过第一电极和第三电极的电流。至少包括一个用来向恒电位器发出信号的装置，电位差和/或电流信号同样由此装置传送。

此外本发明还包括用来测量金属或其类似物，在腐蚀性液体介质中的的腐蚀速度的方法的另一实施方案。这个方法包括把腐蚀探头连接到恒电位器上。第二电极和通常微观接近的周围腐蚀性液体区域之间的电动势是已知的。腐蚀探头插入腐蚀性液体介质中。或者是以预定的已知电流向恒电位器发出信号，它传送此电流通过第一电极、腐蚀性液体介质和通过第三电极或电流导线回到恒电位器;或者以预定的已知电位差向恒电位器发出信号，恒电位器传送和/或施加此电位差由第一电极，经过第一电极和第二电极之间的离子导电的电介质表面和通过第二电极回到恒电位器。如果以预定的已知电流发出信号，则测定与此信号同时在第一和第二电极之间发生的电动势。如果以预定的已知电位差发出信号，则测定与此信号同时发生的电流，此电流被传导通过第一电极、腐蚀性液体介质和通过第三电极或电流导线回到恒电位器。第一电极和通常微观接近第一电极的腐蚀性液体介质区域之间的电动势，可以从测定的电动势或从发出信号的预定的已知电位差减去第二电极与通常微观接近它的腐蚀性液体区域之间的预定的已知电动势来确定。第一电极的腐蚀电流从预定的已知电流或测定的电流以及从第一电极和与其一般微观接近的腐蚀性液体介质的区域之间测定的电动势来计算。腐蚀电流可以转化成腐蚀速度。

因此，按本发明的实施，为测量金属或其类似物在腐蚀性液体介质中的腐蚀速度提供了一种腐蚀探头、仪器和方法，克服了诸如烃/盐水混合物的欧姆电阻比盐水本身大很多，从而导致电压校正值比与腐蚀过程相关的电压大得多等问题。

图1是腐蚀探头插入并与输送腐蚀性液体的导管连接的透视图，以及用来测量金属在腐蚀性液体介质中的腐蚀速度的仪器线路图;

图2是腐蚀探头一个实施例的部件分解透视图，它利用许多长方形板作电极;

图3是图2腐蚀探头实施例的底平面图，包括包围在腐蚀探头周围的园筒外壳和固定腐蚀探头在壳内的固定材料;

图4是电介质部份分解垂直剖面示意图，包括很多导电的负离子与电介质表面化学结合并成行的排列在电介质表面上;

图5是电介质部份分解垂直剖面示意图，包括嵌有很多交替排列的负离子和正离子的电介质表面;

图6是腐蚀探头一个实施例的部分垂直剖面图，三个园筒形电极周围是一个园筒形外壳;

图7是图6腐蚀探头实施例的底平面图;

图8是腐蚀探头另一个实施例的部分垂直剖面图，具有三个园筒形电极，没有园筒形外壳装置;

图9是图8腐蚀探头实施例的底平面图;

图10是腐蚀探头的另一个实施例，有三个园筒形电极，没有园筒形外壳装置;

图11是腐蚀探头的又一个实施例，有一个园筒形外壳包住三个园筒形电极;

图12是腐蚀探头一个实施例的侧视图，包括带导线的工作电极和参比电极，第三导线由高压釜的侧壁引出，如断面部分;

图13是腐蚀探头一个实施例的俯视图，也包括带导线的工作电极和参比电极，第三导线装在输送腐蚀性液体的导管上，如图中剖面所示;

图14是改进腐蚀探头的一个实施例的部分纵剖面图，它具有围绕在参比电极周围的园筒形工作电极;

图15是图14腐蚀探头实施例的底平面图，是沿着图13中15-15线的平面和箭头方向的剖面;

图16是腐蚀探头另一个实施例的部分纵剖面图，有参比电极和工作电极，其间具有负离子嵌入的离子表面，一个园筒形外壳包在两个电极的周围;

图17是图16腐蚀探头实施例的部分纵剖面图，但没有外壳，示意地表示负离子和正离子交替地嵌在其中;

图18是按照图12中的箭头方向和沿着18-18线的平面的水平剖面图;

图19是按照图16中的箭头方向和沿着19-19线的平面的水平剖面图;

图20是腐蚀探头的另一个实施例，具有一个园筒形外壳，包在参比和工作电极周围;

图21是图20腐蚀探头实施例的底平面图;

图22是腐蚀探头的另一个实施例的部分纵剖面图，具有三个电极，不带园筒形外壳;

图23又是另一个探头的部分纵剖面图，有三个电极和园筒形外壳;

图24是具有三个电极和园筒形外壳的腐蚀探头的另一个实施例部分纵剖面图;

图25是图24腐蚀探头的实施例的底平面图;

图26仍然是腐蚀探头的另一个实施例的部分纵剖面图，具有三个电极，没有园筒形外壳装置;

图27是图26腐蚀探头实施例的底平面图;

图28是腐蚀探头的部分纵剖面图，有三个不同金属的工作电极;

图29是图28腐蚀探头实施例的底平面图;

图30是腐蚀探头的部分纵剖面图，在参比电极和对电极之间有两个不同金属的工作电极;

图31是腐蚀探头的部分纵剖面图，在参比电极和对电极之间有三个不同金属的工作电极;

图32是图28腐蚀探头的另一个实施例，它具有三个不同金属的工作电极;

图33是图32腐蚀探头实施例的底平面图;

图34是图6、7和11的探头，其表面用热KOH处理成为离子导电前后的腐蚀电流/电位曲线;

图35是原油在185°F、760psig（磅/吋²表压）二氧化碳存在下，改变盐水的百分含量得到的腐蚀电流/时间图;

图36是在二氧化碳为760psig的185°F的原油中改变盐水的百分含量，用平行电极探头得到的腐蚀电流/时间图;

图37是N80钢在含40%盐水和760psig二氧化碳的原油中，在185°F时的腐蚀电流与时间的关系曲线;

图38是N80钢在含40%盐水和760psig二氧化碳的原油中，在185°F时的腐蚀速度（重量损失）与时间的关系图;

图39是改进的图24和图25的探头在表面用热KOH处理成为离子导电前后的腐蚀电流/电位曲线;

图40是图24-25的改进的腐蚀探头和图6和7的腐蚀探头在含40%盐水和760psig二氧化碳的原油中，在185°F时的腐蚀速度（密耳/年（mpy））/时间（小时）图和试件重量损失;

图41是改进的腐蚀探头的电流计读数对时间（天）的关系曲线以及腐蚀速度（mpy）对时间（天）、测定的水量%对时间（天）和先有技术装置的腐蚀读数对时间（天）的关系曲线，所有数据都是从油井每天流出的含12%CO₂和200ppmH₂S的12500桶（bbls）原油，在200psig和150°F时得到的;

图42是按原试样（a.r）四氢呋喃和原试样四氢呋喃加0.8%水计算的校正曲线，每一条曲线代表所测量的响应外加电压的微安电流（μa）;

图43是四氢呋喃（THF）中水的百分含量（%H₂O）对所测量的与外加电压响应的电流（μa）所画出的一组恒压曲线;

图44是含有0.01%水的纯THF溶液中加入干燥剂（Linde    4A分子筛）后所测量的电流随时间降低的曲线;

图45是润滑油中水的浓度固定时信号电流随外加电压变化的曲线;

图46是在-0.2V时，润滑油中水的ppm浓度对测量的电流所作的恒压曲线，并用图说明外加电压恒定时电流信号与水量的关系;

图47是低合金碳钢电极的腐蚀探头在含40%（体积）盐水和760psigCO₂的原油混合物中得到的循环伏安曲线;

图48是具有工作电极、对电极和插入并与输送腐蚀性液体导管连接的腐蚀探头透视图，以及测量在腐蚀性液体中金属的腐蚀速度的仪器的线路图;

图49是改进的腐蚀探头的另一个实施例的部分纵剖面图，有一个围绕对电极的园筒形工作电极;

图50仍是腐蚀探头的另一个实施例，有一个园筒形外壳包围着位于中心的工作电极和一个对电极，它位于工作电极和外壳之间;

图51是图50腐蚀探头实施例的底平面图。

现在详细地谈论插图，发明的相同部分用同样的参考数字代表，例如用来测量金属或类似物在腐蚀性液体如烃/盐水混合物中的腐蚀速度的仪器，通常用号数10表示。仪器10包括通常以12表示的腐蚀探头，该探头插入装在导管14、高压釜15、或类似装置内的腐蚀性液体介质中。

腐蚀探头12的一个实施例中（见图2-11），腐蚀探头12包括至少一个工作电极16、至少一个参比电极18和至少一个对电极20。绝缘体或电介质22被置于每个工作电极16和参比电极18之间以及每个参比电极18和对电极20之间。电极16、18和20是嵌入电介质22中。在腐蚀探头12的此实施例中，在全部电极间的电介质22，特别是电介质22的端面具有离子导电而电子绝缘的表面23;参比电极18位于工作电极16和对电极20之间。本发明的离子导电表面23通常起二维的鲁金（Luggin）毛细管作用。

工作电极16、参比电极18和对电极20分别终止于工作电极端面24、参比电极端面26和对电极端面28，这些电极端面最好彼此之间基本处于共平面关系。电极16、18和20一般分别具有平面的端面24、26和28，它们基本上成行的排列在平面上，横截电极16、18和20的纵向轴。电介质22的离子导电表面23也最好是与工作电极端面24、参比电极端面26和对电极端面28成共平面的关系。电介质22，特别是离子导电表面23大体上分别与电极16、18和20的端面24、26和28同高（或者与同高差非常小的有限的距离），达到具有共同的末端平面表面的程度。如果电介质22的离子导电表面23基本上并不分别与电极16、18和20的端面24、26和28共平面或同高，不是凹进就是凸出，则本发明的腐蚀探头12就可用来研究裂隙腐蚀，这是一种本领域技术人员熟知的现象。腐蚀探头12可以另外包含一个外壳30（见图6、7和11），它终止于外壳端面32。电介质22，最好没有离子导电表面23，也可以置于对电极20和外壳30之间。外壳端面32和在对电极20与外壳30之间的电介质22相对于离子导电表面23、工作电极端面24、参比电极端面26和对电极端面28最好也是共平面。

图1中的导线34、36和38分别接到工作电极16、参比电极18和对电极20，并且将腐蚀探头12与任一装置或器件（一般用39表示）相互连接，该器件可以给探头12供给、施加或传送恒电压或恒电流。器件39最好是包括恒电位器40（它是一种通用装置）和信号发生器42（它也是通用装置）。信号发生器42经由导线44-44与恒电位器40连接，把预定的已知电流或安培数，或预定的已知电位差或电压向恒电位器40发出指令或信号，恒电位器40通过一个或多个导线34、36和38把同样的信号传送到腐蚀探头12，下文将加以说明。应该了解无论什么时候本文提及“安培”和“电压”时，“安培”意指电流，“电压”意指电位差。

可变电阻46与导线34串联。电压表48与电阻46两端并联它与可变电阻46组合在一起是一个安培计，用来测定通过导线34的电流。例如，如果可变电阻46定位在1兆欧，则按欧姆定律，电压表48的伏特读数即微安电流。电压表50氲枷?4和36连接以测量这两个导线之间的电位差。

在图6、7、8、9、10和11中描绘的腐蚀探头12的实施例中，工作电极16具有园柱体形状;参比电极18基本上是园筒形的环，同心的配置在工作电极16的周围。对电极20也基本上是园筒形的环，也是同心配置在参比电极18、工作电极16的周围。在图8、9和10的实施例中，对电极20除作电极外，还可看作是腐蚀探头12敞口的外壳、套筒或外壁，并且比参比电极18和工作电极16长得多。在图6、7和11的实施例中，对电极20的长度与参比电极18和工作电极16大致相同或稍长，外壳30（起敞口外壳的作用）具有一般结构，它基本上是一个园筒形外壳，围绕在对电极20和同心的配置在工作电极16、参比电极18和对电极20周围。在电介质22顶上放置垫圈21如图6和8所描绘。

工作电极端面24、参比电极端面26和对电极端面28在结构上分别与工作电极的对端52、参比电极的对端54以及对电极的对端56相对置。

外壳端面32在结构上与外壳对端58相对置。图6中参比电极18和对电极20的结构外形是破损的，其对端54和56实质上垂直于参比电极18和对电极20的主结构。导线34，36和38分别与对端52、54和56连接。

在图8、9和10腐蚀探头12的实施例中，对电极20的对端56在结构上配置在离对电极端面28较远的位置上，其距离远远大于对端54和52分别与参比电极端面26和工作电极端面24的距离，如此可在对电极20的园筒形内壁形成一个空隙空间。在本实施例中，这个空隙空间被规定为有效空间，其范围分别自工作电极16和参比电极18的对端52和54、和自位于工作电极16和参比电极18之间以及位于参比电极18和对电极20之间的电介质22，直到与对电极20的对端56对齐的空间尽头（见图10）。

在图6、7和11的腐蚀探头的最佳实施例中，外壳30的长度比工作电极16、参比电极18和对电极20长，以至外壳对端58在结构上配置在离外壳端面32较远的位置上，此距离远远大于对端52、54和56分别与工作电极端面24、参比电极端面26和对电极端面28的距离，这样就在外壳30的园柱形内壁内形成空隙空间。在本实施例中，这个可以称为有效空间的空隙空间，其范围分别从工作电极16、参比电极18和对电极20的对端52、54和56，和从置于工作电极16和参比电极18及置于参比电极18和对电极20，以及置于对电极20和外壳30之间的电介质22，直至与外壳30的对端58对齐的空间尽头。

图8、9和10及图6、7和11的实施例中用60表示的固定材料一般被置于空隙空间。导线34和36分别从对端52和54伸出，穿过并超出固定材料60;在图6、7和11最佳的实施例中，导线38也从对电极的对端56伸出，穿过并超出固定材料60。

在图2和3描绘的腐蚀探头12的实施例中，工作电极16、参比电极18和对电极20实质是长方形板，彼此平行地排列。虽然就本实施例而言，电极16、18和20各只需一个，但最好是如下次序方式利用众多的电极16、18和20：工作电极16、参比电极18、对电极20、参比电极18、工作电极16、参比电极18、对电极20、参比电极18和工作电极16。所有这些电极如图2和3中所示，均被包在电介质22中，这些电极的端面24、26和28限定为直角边缘，彼此之间采取相对平行的方式，并且彼此以及与它们之间的离子导电的电介质表面23实质上是位于共平面中。正如图6-11中腐蚀探头的实施例的情况，参比电极18最好位于工作电极16和对电极20之间。众多的导线34、36和38分别连接到对端52、54和56并从电介质22伸出（见图2），并各自合并成单一的导线34、36和38。也如同图6-11的实施例的情况，导线34、36和38穿过并超出固定材料60，像图3所描绘的，固定材料也围绕在电介质22的周围，以使电介质及插入其中的电极16、18和20固定在外管30的园筒壁内。

图6-11的腐蚀探头12的实施例中，工作电极16的直径小于0.25吋，最好是从约0.01吋到约0.20吋。工作电极的直径最好是约0.175吋。园筒形参比电极18和园筒形对电极20的厚度，特别是包括它们各自的园筒形参比电极端面26和园筒形对电极端面28，最好小于约0.25吋。这些电极18和20，以及特别是包括它们各自的电极端面26和28的厚度较好为从约0.01到约0.15吋;最好的厚度是约0.05吋。当然，电极端面26和28的厚度可能与电极18和20各自其余的结构厚度不同。对于本发明重要的厚度是电极端面26和28的厚度，因为这些是传输电流和电位差的场所。

图2和3的腐蚀探头12的实施例中，工作电极端面24、参比电极端面26和对电极端面28的长方形边界的宽度约小于0.25吋;较好的是约从0.01到0.15吋;最好是约0.05吋。正如园筒形电极18和20的情况那样，电极端面24、26和28的长方形边界的厚度或宽度可能与长方形电极16、18和20各自其余的结构的厚度或宽度不同。此外，电极端面24、26和28的长方形边界的厚度或宽度是重要的。

电极端面24、26和28之间的离子导电表面23的宽度或者换另一方式表示，即电极端面24和26之间及电极端面26和28之间的间距也是重要的。根据图2-11的腐蚀探头的此实施例，位于所有电极端面24、26和28之间的离子导电表面23的宽度，或用另一方式表示，即电极端面24和26之间及电极端面26和28之间的间距最好约为0.35吋或更小。显然，所有电极端面24、26和28之间的离子导电表面23的宽度，或用另一说法，电极端面24和26之间及电极端面26和28之间的间距，可能与电极16、18和20各自其余的结构之间任一电介质22的宽度，或者电极16和18各自其余的结构之间及电极18和20各自其余的结构之间的间距是不同的，但这点并不很重要。图2-11腐蚀探头的更佳实施例中，所有电极端面之间的离子导电表面23的宽度或所有电极端面之间的间距是从约0.01吋到约0.20吋，最好是约0.09吋。

在图2-11的腐蚀探头12的实施例中，所有电极之间的电介质22有一个离子导电表面23。下面将更详细的加以说明，当此腐蚀探头12插入腐蚀性液体介质中时，用器件39传送预定已知电流试件或工作电极16，经过工作电极16和参比电极18之间的离子导电介电表面23及参比电极18和对电极20之间的离子导电介电表面23，并通过对电极20回到器件39，假定参比电极18的端面26表面的欧姆电阻与电介质22的离子导电表面23的欧姆电阻相比可以忽略。正如下文将要讨论的，通过参比电极18的端面26事实上存在着欧姆电动势并且时常不能忽略。此欧姆电动势用常规的电子反馈电路或常规的ac（交流）电桥/导电率测量法测不到，所以将包括在图2-11的腐蚀探头12实施例所测量到的腐蚀电动势中，造成腐蚀电流在数值上精度和灵敏性的降低。腐蚀探头12的另一个实施例（见图22-27）交换了工作电极16和参比电极18的位置并保证参比电极18和工作电极16之间的电介质22具有离子导电表面23，从而消除了通过参比电极18端面26的欧姆电动势的影响。工作电极16和对电极20之间的电介质22可能有也可能没有离子导电表面23，虽然最好是有。用图22-27的腐蚀探头的实施例，可以更精确和更灵敏的检测腐蚀电流。

图22-27的腐蚀探头12的实施例中，腐蚀探头12包括参比电极18、工作电极16和对电极20。绝缘体或电介质22配置在参比电极18和工作电极16之间及工作电极16和对电极20之间。如前面所述，在参比电极18和工作电极16之间的电介质22具有离子导电的和电子绝缘的表面23，而在工作电极16和对电极20之间的电介质22则没有或不必须有离子导电表面23。与图2-11的腐蚀探头12的实施例相似，腐蚀探头12在这个实施例中用的离子导电表面23，也和所有别的腐蚀探头12的实施例一样，起二维鲁金（Luggiu）毛细管作用。工作电极16最好配置在参比电极18和对电极20之间。参比电极18、工作电极16和对电极20分别终止于参比电极端面26，工作电极端面24和对电极端面28。参比电极端面26和工作电极端面24彼此实际是处于共平面的关系。对电极端面28相对于参比电极端面26并不必须是共平面，但是对电极端面28最好与参比电极端面26和工作电极端面24大体上处于共平面。参比电极端面26和工作电极端面24之间的电介质22的离子导电表面23，相对于参比电极端面26和工作电极端面24最好也大体处于共平面的关系。正如在图2-11中看到的腐蚀探头12的实施例，图22-27的腐蚀探头12可以附加外壳30，它终止于外壳端面32。电介质22最好没有离子导电表面23，也可以配置在对电极20和外壳30之间。外壳端面32和对电极20与外壳30之间的电介质22最好，但不是必须，也与对电极端面28、参比电极端面26、工作电极端面24、以及参比电极端面26和工作电极端面24之间的离子导电表面23大体上处于共平面的关系。

导线36、34和38分别与参比电极18、工作电极16和对电极20连接，并将图22-27的腐蚀探头12与器件39连接起来，如前所述，器件39可以把恒电压或恒电流输送、施加或传导到腐蚀探头12。器件39最好包括恒电位器40和信号发生器42。信号发生器42的作用与图22-27的腐蚀探头12等同，实际上图2-11的腐蚀探头12也是这样，信号发生器42通过导线44-44与恒电位40连接，向恒电位器40指示或发出预定的已知电流或预定的已知电位差的信号，恒电位器把此信号通过一个或多个的导线34、36和38传到图22-27的腐蚀探头12，下文将加以说明。同样地，如前面对图2-11的腐蚀探头12的实施例的说明，可变电阻46串联在导线34内，测量仪表48与电阻46并联，通过测量电阻46两端的电压降来测定通过导线34的电流。图22-27的腐蚀探头12的实施例中，电压表50与导线34和36连接以测量这两个导线之间的电位差。

图22、23、24、25、26和27描述的腐蚀探头12的实施例中，参比电极18是园柱形，工作电极16基本上是园筒形的环，围绕在参比电极18的周围，并且相对作同心配置。对电极20也基本是园筒形的环，围绕在工作电极16的周围，也相对于参比电极18和工作电极16作同心配置。在图22、26和27的实施例中，对电极20除了是电极外，还可作为外壳，其长度远远大于工作电极16和参比电极18。在图23、24和25的实施例中，对电极20的长度与工作电极16和参比电极18的长度大约相同或稍长，并且外壳30具有一种规定为园筒形套筒的普通结构，围绕在对电极20周围，并且相对于参比电极18、工作电极16和对电极20作同心配置。垫圈21如图24和26描绘的配置在电介质22的顶上。必须了解本发明的腐蚀探头12的这个实施例和它的目的，如果对电极20是在参比电极18的位置和具有与它相应的形状和大小，以及如果参比电极18是在对电极20的位置和有与它相应的形状和大小，则本发明的腐蚀探头12的作用是同样有效的。

如图22-27所说明的，参比电极端面26、工作电极端面24及对电极端面28在结构上分别与参比电极对端54、工作电极对端52及对电极对端56相对置。同样，外壳端面32在结构上与外壳对端58相对置。在图24中，工作电极16和对电极20的结构外貌是破损的，该对端52和56基本是垂直于工作电极16和对电极20的主体结构。导线36、34和38分别与对端54，52和56连接。

图22、26和27的腐蚀探头12的实施例中，对电极20的对端56在结构上配置在离对电极端面28较远的位置上，此距离远远大于对端52和54分别与工作电极端面24及参比电极端面26的距离，这样在对电极20的园筒形壁内形成了一个空隙空间。在本实施例中，该空隙空间可定义为有效空间，其范围分别从参比电极18和工作电极16的对端54和52及位于参比电极18和工作电极16之间以及工作电极16和对电极20之间的电介质22，直到与对电极20的对端56齐平的空间尽头（见图22和26）。

图23、24和25的腐蚀探头12的实施例中，外壳30的长度远远大于参比电极18、工作电极16和对电极20，这样，外壳对端58在结构上就配置在远离外壳端面32的位置上，此距离比对端54、52和56分别与参比电极端面26、工作电极端面24及对电极端面28的距离大得多，这样就在外壳30园筒形内壁之内形成了空隙空间。在这个实施例中，这个空隙空间可以称为有效空间，其范围分别从参比电极18、工作电极16和对电极20的对端54、52和56，和从位于参比电极18和工作电极16之间、及工作电极16和对电极20之间、及对电极20和外壳30之间的电介质22，直到与外壳30的对端58齐平的空间尽头。

图22、26和27及图23，24和25的实施例中，固定材料60一般置于各空隙空间。导线36和34分别从对端54和52引出，穿过并超出固定材料60;在图23、24和25的实施例中，导线38也从对电极的对端56引出，并穿过和超出固定材料60。

在本发明的另一个最佳实施例中，图16-21描绘的腐蚀探头12只包括参比电极18和工作电极16，它们之间是具有离子导电表面23的电介质22。除参比电极18、工作电极16和在它们之间的具有离子导电表面23的电介质22之外，本发明的这个实施例的腐蚀探头12，还可以包括外壳30，它终止于外壳端面32（见图16、19、20和21）。电介质22或任何类似材料或没有离子导电表面23的材料，均可以配置在工作电极16和外壳30之间。参比电极18和工作电极16分别终止于参比电极端面26和工作电极端面24。

在本发明的这个实施例中，不需要对电极20，但是它被另一个与腐蚀性液体介质接触的传导电流的装置所代替。传导电流的装置可以是能够从腐蚀性液体介质中导电的任何适当的装置，它包括但不限于如图12和13所说明的装有腐蚀性液体的高压釜15的壁，或传送腐蚀性液体的导管14的管壁。传导电流的装置可以用任何导电的材料制造，如铁、铁合金、钢、钢合金、或铜、铜合金等。

如图12-21所说明的，导线36和34分别与对端54和52连接，导线38与传导电流的装置连接，它在图12中是高压釜15的壁，而在图13中是导管14的管壁。对本发明的这个实施例，参比电极18是园柱体，工作电极16基本是园筒形的环，围绕着参比电极18并且彼此作同心的配置。工作电极16除是电极外，还作为套筒，它比参比电极18长得多。在?8、19、20和21的最佳实施例中，工作电极16的长度与参比电极大约相同或比它稍长，外壳30具有一般的结构，基本是园筒形套筒，围绕在工作电极16周围并对参比电极18和工作电极16作同心配置。垫圈21如图20所述可安置在电介质22的顶上。

图16和18-21的外壳30比参比电极18和工作电极16长，这样就使外壳对端58在结构上配置在离外壳端面32较大距离的位置上，远远大于对端54和52分别和参比电极端面26和工作电极端面24的距离，这样就在外壳30的园筒形内壁里面形成了空隙空间。在这个实施例中，这个空隙空间可以称为有效空间，其范围分别自参比电极18和工作电极16的对端54和52，和自位于参比电极18和工作电极16及外壳30之间的电介质22，直到与外壳30的对端58齐平的空间尽头。图14、15和17的实施例中，固定材料60一般置于工作电极16的壁内空隙空间中;在图16及18-21的实施例中，固定材料则放在外壳30的壁之内。图14、15和17的实施例中，导线36从对端54引出穿过并超出固定材料60;在图16、18和19的实施例中，导线36和34分别从对端54和52引出，并穿过和超出固定材料60。

在图22-27的腐蚀探头12的最佳实施例中，参比电极18的直径小于0.25吋，较好的是从约0.01吋到约0.20吋。参比电极18的直径最好是约0.175吋。园筒形工作电极16和园筒形对电极20、特别是包括它们各自的园筒形工作电极端面24和园筒形对电极端面28的厚度最好小于0.25吋。这些电极16和20，特别是包括它们各自的电极端面24和28的厚度较好是从约0.01到约0.15吋;最好厚约0.02吋。应该了解，电极端面24和28的厚度可能不同于电极16和20各自其余结构的厚度。对本发明重要的厚度是电极端面24和28的厚度，因为这些是传输电流和电位差的场所。

图14-21的腐蚀探头12的最佳实施例中，参比电极18的直径也小于0.25吋，较好的是从约0.01吋到约0.20吋，正如在图22-27的腐蚀探头12实施例中所看到的。图14-21中参比电极的直径最好是约0.175吋。园筒形工作电极16的厚度，包括它的园筒形工作电极端面24，约小于0.25吋。电极16和特别是包括它的电极端面24的厚度，较好的是从约0.01到约0.15吋;最好的厚度是约0.02吋。如同图14-21的腐蚀探头12实施例的情况，电极端面24的厚度可以不同于电极16其余的结构的厚度。对于腐蚀探头12的这个实施例，正如前面所指出的图22-27中腐蚀探头12的最佳实施例，重要的厚度是电极端面24的厚度，因为这是传输电流和电位差的场所。

图12中的高压釜15有一个顶盖5，它是用螺栓6固紧在高压釜15侧壁的顶部上。带阀门3的导管4用来分配腐蚀性液体7（例如烃类流体加气体）进入高压釜15。可移动的接头2保证腐蚀探头12通过顶部5进入高压釜15内部，使腐蚀探头12的末端与腐蚀性液体7接触。图1和13中可移动的接头2把腐蚀探头12连接到并通过输送腐蚀性液体的导管14的顶部。

正如在图2-11的腐蚀探头12的实施例中所看到的，重要的也是电极端面26和24之间离子导电表面23的宽度，或用另一种说法为电极端面26和24之间的间距。图12-27的腐蚀探头12所有最佳的实施例中，电极端面26和24之间的离子导电表面23的宽度，或用另一种说法，电极端面26和24之间的间距最好约为0.35吋或更小。显然，电极端面26和24之间的离子导电表面23的宽度，或用另一种说法即电极端面26和24之间的间距，也许不同于电极18和16其余的相应结构之间任一电介质22的宽度，或电极18和16其余的相应结构之间的间距，但这点并不很重要。在本发明的最佳实施例中，电极端面26和24之间的离子导电表面23的宽度或电极端面26和24之间的间距是从约0.01吋到约0.20吋，最好是约0.02吋。

图22-27的腐蚀探头12的实施例中，工作电极16和对电极20之间的电介质22没有离子导电表面23，而工作电极16和对电极20之间的距离和/或间距与很多可变因素有关，如可以从器件39（或恒电位器40）传送到腐蚀探头12的功率大小、腐蚀性液体的导电性等。从经济来看，工作电极16和对电极20之间的距离和/或间距，对腐蚀探头12的制造成本最有效者，均将为适当的距离和/或间距，例如作为例子但不是限制，最好是不超过0.5吋。

图12-21的腐蚀探头12的实施例中，工作电极16和替代对电极20的导电装置（例如高压釜15的侧壁或导管14的管壁）之间的距离也格外与前述的可变因素有关，如可以传输到腐蚀探头12的功率大小和腐蚀性液体的导电性等。在本发明的这个实施例中没有对电极20，所以对探头12有对电极20时的经济考虑，也就不是一个控制因素了。在本发明的这个实施方案中，腐蚀探头12包ú伪鹊缂?8和工作电极16;或参比电极18、工作电极16和外壳30;工作电极16和导电装置间的距离和/或间距将是任何适当的距离和/或间距，它应是合理的并且可使电流从工作电极16传导过腐蚀性液体（例如腐蚀性液体7）和导电装置。显然，工作电极16和导电装置间的距离愈远，用腐蚀探头12测量就变得愈困难;同时也使腐蚀探头12的测量有较大的可能性出现误差。为了方便起见，本发明建议工作电极16和导电装置间的距离和/或间距最好小于约1呎。

腐蚀探头12的又一个实施例（见图28、29、30、31、32和33）中，腐蚀探头12包含有一种以上的试件或各种不同金属的工作电极16，这样各个不同金属的工作电极16在腐蚀性液体介质中的腐蚀速度可以同时测量或按次序测量，如下文中的详细说明。腐蚀探头12的这种实施方案的一个实施例说明于图28和29，其中腐蚀探头12包括有工作电极16A、16B、和16C、工作电极16A、16B和16C由不同的金属组成，依据它们测定在腐蚀性液体介质中的腐蚀速度而定。图28和29中腐蚀探头12中的电极顺序排列如下：参比电极18，工作电极16A，对电极20，工作电极16B，参比电极18，工作电极16C，和对电极20，后者也起套筒的作用包围住别的电极。腐蚀探头这个实施方案的另一实施例中（见图32和33），腐蚀探头12也包括工作电极16A、16B和16C，但排列顺序为对电极20，工作电极16A，参比电极18，工作电极16B，对电极20，工作电极16C和参比电极18，它像图28和29中最后一个对电极20那样，也起套筒作用包围在别的电极周围。电介质22置于各工作电极16（即16A、16B和16C）和各对电极20之间，以及在工作电极16A、16B和16C和相应的参比电极18之间。正如图28、29、32和33中所说明的离子导电的和电子绝缘的表面23是在电介质22的表面上，而此电介质是置于工作电极16A、16B和16C和相应的参比电极18之间。在相应的对电极20和工作电极16A、16B和16C之间的电介质22的表面，没有或不必须有离子导电表面23。工作电极16A、16B和16C分别终止于工作电极端面24A、24B和24C，它们相对于任一参比电极18的端面26实质是处于共平面的关系。正如在图22-27腐蚀探头12的实施例中看到的一样，相应的对电极20的端面28在图28和29中相对于任何参比电极18的端面26并不必须是共平面的，但是各对电极端面28相对于各参比电极端面26和工作电极端面24A、24B和24C，最好大体上是共平面的。在各参比电极端面26和工作电极端面24A、24B和24C之间的电介质22的离子导电表面23，相对于各参比电极端面26和工作电极端面24A、24B和24C实际上也最好是处于共平面关系。正如在图2-11和图22-27的腐蚀探头12的实施例中看到的，而在图28、29、32和33中没有表示出来的，腐蚀探头12（图28、29、32和33的）还额外包括了外壳30，它终止于外壳端面32。电介质22最好没有离子导电表面23，也可能置于外对电极20和外壳30之间（图28和29），或者置于外参比电极18和外壳30之间（图32和33）。如果在图28、29、32和33的腐蚀探头12的实施例中包括有外壳30，则在图28和29中外壳端面32及置于外对电极20和外壳30之间的电介质22，或在图32和33中置于外参比电极18和外壳30之间的电介质22，最好是，但不一定必需，相对于对电极端面28、参比电极端面26、工作电极端面24A、24B和24C，及置于各参比电极端面26和工作电极端面24A、24B和24C之间的离子导电表面23处于共平面。

图30和31的腐蚀探头12的实施方案的第三个实施例，具有一个以上的不同金属的工作电极16，腐蚀探头12只有一个参比电极18、只有一个对电极20和许多不同金属的工作电极16，这样各不同金属的工作电极16在腐蚀性液体介质中的腐蚀速度可以顺序的测定，下面将作较详细的说明。在图30中腐蚀探头12按顺序包括：参比电极18，工作电极16A，工作电极16B和对电极20，它还起套筒的作用。在图31中腐蚀探头12有一个附加的工作电极16和位置已经互相交换的参比电极18和对电极20。更具体的，腐蚀探头12的电极按如下顺序排列：对电极20、工作电极16A，工作电极16B，工作电极16C和参比电极18，它还起套筒的作用。正如图30和31所说明的，电介质22是置于所有电极之间以把它们分开，离子导电表面23是在电介质22的表面上，在图30中电介质22是在参比电极18和工作电极16A之间及工作电极16A和16B之间。在图31中离子导电表面23是在置于工作电极16A和16B之间、工作电极16B和16C之间、以及在工作电极16C和它的参比电极18之间的电介质22的表面上。图30中置于工作电极16B和对电极20间的电介质22的表面及图31中置于对电极20和工作电极16A间的电介质22的表面，没有或不必须有离子导电表面23。工作电极16A、16B（在图30和31中）和16C（在图31中）分别终止于工作电极端面24A、24B和24C，它们实际上相对于参比电极18的电极端面26成共平面的关系。正如在图22-27和图28、29、32和33中腐蚀探头12的实施例所看到的，在图30和31中对电极20的电极端面28并不必须与参比电极18的电极端面26共平面，但是对电极端面28最好是大体上与参比电极端面26和工作电极端面24A、24B（在图30和31中）和24C（在图31中）共平面。在图30中置于参比电极端面26和工作电极端面24A之间及工作电极端面24A和24B之间的电介质22的离子导电表面23，和在图31中置于参比电极端面26和工作电极端面24C之间，工作电极端面24C和24B之间以及工作电极端面24B和24A之间的电介质22的离子导电表面23，也最好是大体上与参比电极端面26和工作电极端面24A、24B（在图30和31中）和24C（在图31中）成共平面的关系。正如在图2-11和图22-27中腐蚀探头12的实施例看到的，但在图30和31中没有表示出来，腐蚀探头12（图30和31的）可附加有外壳30，它终止于外壳端面32。电介质22最好没有离子导电表面23，在图30中也可以置于对电极20和外壳30之间或在图31中置于参比电极18和外壳30之间。如果在图30和31的腐蚀探头12的实施例中包括外壳30，则在图30中外壳端面32和置于对电极20和外壳30间的电介质22，或在图31中置于参比电极18和外壳30之间的电介质22，最好是但不必需也与对电极端面28、参比电极端面26和工作电极端面24A、24B（在图30和31中）和24C（在图31中），以及任何电极之间的离子导电表面23大体上共平面。

在图28-33的腐蚀探头12中，导线36和38分别连接到任一参比电极18和任一对电极20。导线34A和34B也分别连接到工作电极16A和16B。图28-33腐蚀探头12的实施例中有一个第三工作电极16C（见图28、29、31-33），导线34C接到工作电极16C。

对于图28、29、32和33的腐蚀探头12的实施例中，一个或多个器件39分别与至少三个（或一套）导线连接，它们分别从工作电极16之一（即16A，或16B或16C），从参比电极18之一，和从对电极20之一伸出，这取决于与各不同金属的工作电极16在腐蚀性液体介质中的腐蚀速度是同时测定还是依次测定。如果各不同金属的工作电极16的腐蚀速度被同时测定，则使用一个以上包括有恒电位器40和信号发生器42的器件39。对于图28和29中的腐蚀探头12，更具体的是一个恒电位器40应连接到包含有导线36、34A和38的一组导线上，它们分别从中心参比电极18、从工作电极16A，和从位于工作电极16A和16B之间的对电极20伸出。第二个恒电位器40应述接到由导线38、34B和36组成的第二组导线，它们分别从位于工作电极16A和16B之间的对电极20，从工作电极16B，和从位于工作电极16B和16C之间的参比电极18伸出。第三个恒电位器40连接到由导线36、34C和38组成的第三组导线上，它们分别从位于工作电极16B和16C之间的参比电极18，从工作电极16C，和从外对电极20伸出。三个信号发生器42-42-42分别与三个恒电位器40-40-40连接，用来向三个恒电位器40-40-40指示或发出预定的已知电流或电位差的信号，恒电位器将把这些信号通过前述的某一组导线传送，如下文之说明。

如果图32和33的腐蚀探头12中各不同金属的工作电极16A、16B和16C的腐蚀速度被同时测量，则三个恒电位器40-40-40（分别与三个信号发生器42-42-42连接）也要使用。一个恒电位器40将与包含导线38、34A和36的一组导线连接，这些导线分别从中心对电极20，从工作电极16A和从位于工作电极16A和16B之间的参比电极18伸出。第二个恒电位器与由导线36、34B和38组成的第二组导线连接，这些导线分别从位于工作电极16A和16B之间的参比电极18，从工作电极16B，和从位于工作电极16B和16C之间的对电极20伸出。第三恒电位器40与包含有导线38、34C和36的第三组导线连接，它们分别从位于工作电极16B和16C之间的对电极20，从工作电极16C，和从外参比电极18伸出。和图28及29的腐蚀探头12的实施例一样，三个信号发生器42-42-42将向三个恒电位器40-40-40指示或发出预定的已知安培数或电位差的信号，它将把这些信号通过上述的导线组传送，如下文之说明。

如果图28、29、32和33的腐蚀探头12中各不同金属的工作电极16A、16B和16C的腐蚀速度是按次序的测定，那么只使用一个器件39（或一个恒电位器40和一个信号发生器42）。更具体地关于图28和29的腐蚀探头12在顺序地测定各不同金属的工作电极16A、16B和16C的腐蚀速度时，恒电位器40被连接到一组导线上，这里只是作为导线组的一个例子，即：一组导线36、34A和38，它们分别从中心参比电极18、从工作电极16A、和从位于工作电极16A和16B之间的对电极20伸出。测定了工作电极16A在腐蚀性液体介质中的腐蚀速度后，下面将更详细说明，把恒电位器40与导线36、34A和38的连接断开，再把它与另一组导线连接以测定另一个工作电极16的腐蚀速度，作为这样的例子是：一组导线38、34B和36，它们分别从位于工作电极16A和16B之间的对电极20、从工作电极16B（要测定它在腐蚀性液体介质中的腐蚀速度），和从位于工作电极16B和16C之间的参比电极18伸出;或者是一组导线36、34C和38，它们分别从位于工作电极16B和16C之间的参比电极18、从工作电极16C（要测定它在腐蚀性液体介质中的腐蚀速度），和从外对电极20伸出。信号发生器42将向恒电位器40指示或发出预定的已知电流或电位差的信号，它将把这些信号通过与恒电位器40相连的特定的导线组施加或传送，将如下文所述。

同样地，如果图32和33中腐蚀探头12的不同金属的工作电极16A、16B和16C的腐蚀速度要依次测量时，恒电位器40开始要连接到下列各导线组之一：导线38、34A和36组成的一组导线，它们分别从中心对电极20、从工作电极16A（它在腐蚀性液体介质中的腐蚀速度要测定）、和从位于工作电极16A和16B之间的参比电极18伸出;导线36、34B和38组成的导线组，它们分别从位于工作电极16A和16B之间的参比电极18，从工作电极16B（要测定它在腐蚀性液体介质中的腐蚀速度）、和从位于工作电极16B和16C之间的对电极20伸出;导线38、34C和36组成的导线组，它们分别从位于工作电极16B和16C之间的对电极20，从工作电极16C（它在腐蚀性液体介质中的腐蚀速度需要测定）、和从外参比电极18伸出。与导线组内的导线之一（即34A，34B或34C）连接的特定工作电极16（即16A，16B或16C），它在腐蚀性液体介质中的腐蚀速度已被测定后，断开恒电位器40并连接到另一组导线上，以便测定另一个工作电极16（即16A，16B或16C）的腐蚀速度，它连接在另一导线组内的导线之一（即34A，34B或34C）上。这个过程或方法是连续的进行，直至所有工作电极16A、16B和16C在腐蚀性液体介质中的腐蚀速度都已测定为止。

在图30和31的腐蚀探头12的实施例中，各不同金属的工作电极16A、16B（在图30和31中）和16C（在图31中）的腐蚀速度是顺序地测量的，并且只利用了一个恒电位器40和一个信号发生器42。对于图30的腐蚀探头12，更具体的是恒电位器40被连接到一组导线上，如一组导线36、34A和38，它们是分别从参比电极18、工作电极16A（它在腐蚀性液体介质中的腐蚀速度需要测定）和对电极20伸出;或一组导线34A、34B和38，它们分别从工作电极16A（它现在起参比电极18的作用，将在下面较详细的说明）、工作电极16B（它在腐蚀性液体介质中的腐蚀速度需要测定）和对电极20伸出。特定的工作电极16A或16B之一在腐蚀性液体介质中的腐蚀速度已被测定后，恒电位器40被断开并接到另一导线组上，以便测定其它工作电极16A或16B的腐蚀速度。关于图31中的腐蚀探头12，恒电位器40被连接到下列的导线之一：导线38、34A和34B之导线组，它们分别从对电极20，工作电极16A（它在腐蚀性液体介质中的腐蚀速度需要测定），和工作电极16B（它现在起参比电极18的作用，将在下文中作较详细的说明）伸出;导线38、34B和34C之导线组，它们分别从对电极20，工作电极16B（它在腐蚀性液体介质中的腐蚀速度需要测定）和工作电极16C（它现在起参比电极18的作用，也将在下面作较详细的说明）伸出;导线38、34C和36之导线组，它们分别从对电极20、工作电极16C（它在腐蚀性液体介质中的腐蚀速度需要测定）、和参比电极18伸出。图31的腐蚀探头12中特定的工作电极16A、16B或16C（例如工作电极16A）在腐蚀性液体介质中的腐蚀速度已测定后，恒电位器40被断开并连接到另一导线组上，以测定另一工作电极16A、16B或16C（例如，如果最初测定了工作电极16A，则不是工作电极16B就是16C）的腐蚀速度。

在图28-33的腐蚀探头12的实施例中，如果各不同金属的工作电极16A、16B（在图30和31中）和16C（在图31中）的腐蚀速度是用一个恒电位器40和一个信号发生器42按顺序测定时，则在两个不同金属的工作电极16取得读数、测量和测定腐蚀速度之间的时间间隔应尽可能短，最好约小于1分钟，更好是约小于10秒。在测定任何两个特定的工作电极16（例如16A和16B）的腐蚀速度时，由于它们之间的短的时间间隔，例如约10秒，腐蚀工作电极的周围介质将不会人为的改变，例如因过量负电流释放出的氢气泡会搅动腐蚀工作电极16金属表面上的水相薄膜。搅拌作用会改变腐蚀酸的浓度。同样，过量正电流可人为的使腐蚀工作电极16金属表面上难溶的氧化的金属相变厚，和/或过量的正电流可以在表面上人为的产生凹痕和裂缝。

图28-33中腐蚀探头12的实施例的其它特点一般与图10、11和图22、23的腐蚀探头12的特点相同或类似。关于图28-33的腐蚀探头12的其它特点，更具体的是所有参比电极端面26和所有对电极端面28都分别具有参比电极对端54和对电极对端56。所有工作电极端面24A、24B和24C分别具有工作电极对端52A、52B和52C。在图28-30描述的腐蚀探头12的实施例中，中心参比电极18是园柱体形和所有其余的参比电极18及所有的工作电极（即16A，16B和16C）基本上是园筒形的环，围绕在中心参比电极18的周围和相对的作同心配置。所有对电极20也基本上是园筒形环，围绕在中心参比电极18的周围，并且也同样的相对作同心配置。外对电极20除了是电极外，还作为具有内园筒壁的套筒，具有比其它电极更长的长度。在图31-33描述的腐蚀探头12的实施例中，中心对电极20是园柱形，而所有其余的对电极20和工作电极（即16A，16B和16C）基本上是园筒形环，围绕在对电极周围和彼此相对作同心的配置。所有参比电极18也基本是园筒形环，围绕在中心电极20周围，彼此也同样的相对作同心配置。外参比电极18，在图31-33中除了是电极外，还作为具有内园筒壁的套筒，并且比其它电极具有更长的长度。图28、29和30的外对电极20的园筒内壁之内的空隙空间和图31、32和33的外参比电极18的园筒内壁之内的空隙空间，可以称为（如图22、26和27的腐蚀探头12的实施例）有效空间，它分别从外对电极20或外参比电极18的园筒内壁以内的任一电极（即16A、16B、16C、18和20）的任一对端（即52A、52B、52C、54和56），直到分别与外对电极20的对端56或外参比电极18的对端54对齐的空间。对于图28-33的实施例，固定材料60一般置于各空隙空间中。所有导线（即34A、34B、34C、36和38）从外对电极20或外参比电极18的园筒内壁以内的任何电极的对端（即52A、52B、52C、54和56）伸出，穿过并超出固定材料60。

图28-33腐蚀探头12的实施例的尺寸特点与图6-11中腐蚀探头12的尺寸特点基本相同，中心对电极20或中心参比电极18的直径小于0.25吋（更好是从约0.01吋到约0.20吋），任一或所有园筒形电极，特别是包括它们各自的园筒形电极端面的厚度小于0.25吋（更好的是从约0.01到约0.15吋）。同样，任何电极端面之间的离子导电表面23的宽度最好是约0.35吋或更小（更好的是从约0.01吋到约0.20吋）。任何电极端面之间（如图28中的工作电极16A和对电极20之间）的电介质22和正如在图22-27所看到的腐蚀探头12的实施例中，没有离子导电表面23的电介质22的宽度，依赖于从器件39可以传送到腐蚀探头12的功率大小和腐蚀性液体的导电性等因素，但是从经济来看，它的宽度不应大于约0.5吋。

可变电阻46，测量仪表48和电压表50（见图1）也在图28-33中腐蚀探头12的实施例中应用，起到与它们在图2-11腐蚀探头12的实施例类似的作用，将在下文作较详细的说明。

当图28-33的腐蚀探头12的实施例中包含两个（即16A和16B）或三个不同金属的工作电极（即16A、16B和16C）时，应该理解本发明的精神实质和范围，它包括由4个或更多的工作电极组成的腐蚀探头12。例如在图28和29的腐蚀探头12的实施例中，6个工作电极的探头从探头12的中心开始按如下电极顺序配置（R＝参比电极，W＝工作电极，和C＝对电极）：RWCWRWCWRWCWR……。任一工作电极16和任一参比电极18之间的电介质22的表面具有离子导电表面23。同样，当图28-33中腐蚀探头12的实施例中包括有园柱和园筒形电极时，应该理解，本发明的精神和范围将包括所有电极全是矩形平板电极的腐蚀探头12，此类似于在图2和3中描绘的腐蚀探头12。在这样的腐蚀探头12中，这些矩形电极将按顺序连续排列和/或按图28-33中腐蚀探头12的电极顺序排列，离子导电表面23被适当地配置在位于任一工作电极16和任一参比电极18之间的电介质22上。

工作电极16（不仅有16A、16B和16C）可以用任何金属制造，它在腐蚀性液体介质中的腐蚀速度需要测定。工作电极16A、16B或16C最好用不同的金属制造，但是，任何一个工作电极16A、16B或16C制备时可由同一种金属，即构成一个或多个其它或其余工作电极的金属组成。如果任何一个工作电极16、16A、16B或16C都不是用需要在腐蚀性液体介质中测定腐蚀速度的那种金属制造，那么在工作电极16（或16A、16B或16C）的实际金属与需要在腐蚀性液体介质中测定腐蚀速度的金属之间的腐蚀速度关系应是已知的。例如，某类低合金钢包括有很多种钢材，它们以不同的绝对速度被腐蚀，这些速度正好相差一个与具体合金有关的系数（例如2、3等），但腐蚀速度随流体介质（例如温度，压力、盐的组成等）的改变所发生的相对变化一般是相同的。最好是工作电极16或工作电极16A、16B或16C中的至少一个是用黑色金属如钢或低合金碳钢做成的。

在图2-11的腐蚀探头12的实施例中，对电极20被提供来完成工作电极16和对电极20之间的电路循环，因此电流可以如下施加：通过工作电极16、经过工作电极端面24和参比电极端面26之间的离子导电的电介质表面23、经过参比电极端面26和对电极端面28之间的离子导电的电介质表面23和通过对电极20。

关于图12-27中腐蚀探头12的实施例中，对电极20（或导电装置）被提供来完成工作电极16和对电极20（或导电装置）之间的电路循环，因而电流可以如下施加：通过工作电极16、通过腐蚀性液体介质（例如腐蚀性液体7）、和通过对电极20（或通过导电装置）。

在图28和29中，两个对电极20-20被提供来完成工作电极16A和16B和一个对电极20之间，及工作电极16C和第二个（或外）对电极20之间的电路循环，因此电流可如下施加：通过工作电极16A、16B和16C，通过腐蚀性液体介质，和通过两个对电极20-20。流过工作电极16A和16B的电流，通过它们之间的对电极20返回，而流过工作电极16C的电流，通过外对电极20返回。在图32和33中也提供了两个对电极20-20，来完成工作电极16A和中心对电极20之间，及工作电极16B和16C和第二对电极20之间的电路循环，因此电流可如下施加：通过工作电极16A、16B和16C，通过腐蚀性液体介质，和通过两个对电极20-20。流过工作电极16A的电流通过中心对电极20返回，流过工作电极16B和16C的电流，通过电极16B和16C之间的对电极20返回。在图30和31中只提供了一个对电极20用来依次测定工作电极16A和16B（图30和31）和16C（图31）在腐蚀性液体介质中的腐蚀速度。在图30中电流可如下施加：通过工作电极16B，通过腐蚀性液体介质，和通过对电极20。在图30中电流也可以如下施加：通过工作电极16A，经过工作电极16A和16B之间的离子导电的电介质表面23，通过腐蚀性液体介质和通过对电极20。在图31中电流可如下施加：通过工作电极16A，通过腐蚀性液体介质和通过中心对电极20。图31中电流也可按下面两个别的方式施加：通过工作电极16B，经过工作电极16B和16A之间的离子导电的电介质表面23，通过腐蚀性液体介质以及通过对电极20;和通过工作电极16C，经过工作电极16C和16B之间的离子导电的电介质表面23，经过工作电极端面24B和位于工作电极16B和16A之间的离子导电的电介质表面23，通过腐蚀性液体介质和对电极20。虽然对电极20可用任何材料，如黑色金属（例如钢）制造，但它最好是惰性的;即用来制备的材料如碳、石墨或铂，在施加电位下曝露于腐蚀性液体介质中时它们不发生反应。这样可以避免不希望的反应产物给腐蚀性液体介质带来的污染。

参比电极18也可用任何导电材料制备，但最好是可逆电极，它可以进行更精确的测量，因为参比电极端面26和在周围与它一般微观接近的流体（即腐蚀性液体介质如油/盐水混合物）区域之间的固定的电位，不因微小的电流通过参比电极端面26而改变。在本发明的腐蚀探头12中虽已证明低合金碳钢适于用作参比电极18，但技术理论指出别的金属和合金，例如甘汞、氢、铜-硫酸铜、银-氯化银，和铝、铜、黄铜、铅、镍、钛、锆、铬以及它们的合金在同样的条件下都可使用。使用与试件或工作电极金属相同的参比电极18是有利的，它允许有一个短的试验周期，允许使用高温和压力，和允许使用表头50最灵敏的量程。在腐蚀探头12最好的实施例中，参比电极18、工作电极16和对电极20用同样的材料制造，来克服利用参比电极18测量电位时通常遇到的任何其它可能的困难。

外壳30可用任何合适的材料制造，它对电介质22、固定在电介质22内的电极16、18和电极20（如果使用时），及支撑和固定电介质22（包括电极16、18和20）在应有的位置上的固定材料起保护作用。在腐蚀探头12最佳的实施例中，外壳30是用高抗蚀材料，比如不锈钢或诸如此类的材料制造。

图6、7和11、23、24和25描述的腐蚀探头12的最佳实施例中，外壳30与对电极20的间距，或外壳30和对电极20之间的电介质22的厚度，可以是任何适当的合理的间距或厚度，例如从约0.01到约1.00吋。这不是关键性的，因为在对电极20和外壳30之间，或在对电极端面28和外壳端面32之间的电介质22的表面，可以是非活性的表面和非离子导电的，而在电极端面24和26之间是离子导电表面23。在对电极20和外壳30之间的电介质22的表面没有必要是离子导电的。

同样，在图2和3所描绘的腐蚀探头12的最佳实施例中，任何电极16、18和20与外壳30的距离不是关键性的或是不重要的，它可以是任何合适的合理的距离，例如从约0.01至约1.00吋。从任何一个电极端面24、26和28，经过固定材料60，至外壳30的端面32之间的电介质22的表面是非活性的和非离子导电的，而离子导电表面23位于任何两个相邻电极端面，即电极端面24和26或电极端面26和28之间。

同样，在图16、18、19、20和21中描述的腐蚀探头12的最佳实施例中，任何一个电极16、18与外壳30的距离也不是关键性的或重要的，可以是任何适当的合理的距离，例如从约0.01到约1.00吋。从任一电极端面24和26经过固定材料60，到外壳30的端面32的电介质22的表面是非活性的和非离子导电的，而位于两个邻接的电极端面之间（即电极端面24和26之间）的是离子导电表面23。

本发明的电介质22的材料可以是任何合适的绝缘材料，例如聚四氟乙烯、玻璃、纤维、塑料（例如聚苯乙烯）、树脂（例如酚醛树脂）、氟碳化合物、聚合物、或由两种或多种聚合物配制的组合物，以提供特殊的性质或特性（例如互相贯穿的聚合物网络），或这些聚合物的混合物，根据它们的结构、组成和/或工艺可以具有或做成具有离子导电表面23;和使它在腐蚀测量期间能够经受得住温度、压力、溶解作用和其它条件。作为一个例子，电介质22可以是酚醛树脂。就本发明的目的而言，电介质22的配方将包括改变生产聚合物的聚合过程，和/或把材料加入聚合物中以生产改性的聚合物或聚合物复合材料。

在本发明的腐蚀探头12的所有实施例中，分隔电极的电介质22的材料在腐蚀探头12的整个结构中可以是相同的，或者分隔一对电极的电介质22的材料可以不同于分隔另一对电极的材料。分隔特定电极对和很多电极对的电介质22的材料，也可能在电极端面和电极对端处的组成不同，各材料的组成和长度比值是以所要求的性质包括离子导电表面23的性质为依据。例如分隔工作电极16与参比电极18的电介质22的材料可以是或包含聚苯乙烯，而分隔参比电极18与对电极20的电介质22的材料可以是或包含酚醛树脂。

为了建立离子导电表面23，在图2-11的腐蚀探头12的实施例中，在电介质22的表面上用嵌入或化学方法产生离子的功能，以降低置于所有电极端面24、26和28之间的电介质22的高电阻，电介质22分隔电极16、18和20，包括它们各自的电极端面24，26和28。

同样，为了建立离子导电表面23，在图12-27的腐蚀探头12的实施例中，在电介质22的表面上用嵌入或化学方法产生离子的功能，以降低置于所有电极端面24和26之间的电介质22的高电阻，它分隔电极端面24和26。图4和16示出很多导电的负离子以化学方式结合到电介质22表面上;图5和17描述了很多负离子和正离子交替的嵌在电介质表面23上。

在一实施例中，所要求的“人工的”电荷载体是通过对电介质22的表面进行化学改性而诱导产生的，其方法是用苛性碱或酸（例如KOH或40%（重量）KOH和30%（重量）H₂O₂的混合物，或类似物）浸蚀酚醛基树脂，或氧化磺化（例如用H₂O₂在H₂SO₄中的混合物）聚苯乙烯树脂。一些聚合物、共聚物、和/或聚合物复合材料以及在技术中已知的其它这类合成物，由于它们的结构、成份、和/或工艺过程的结果，可能含有这样的导电离子而不需要作任何另外的化学处理。化学浸蚀处理起到降低电介质22的电阻的作用，获得离子导电表面23，这是由于名义上产生了一个持久结合的表面离子交换基团的单分子层，和/或产生了水可润湿的表面，它可能有，或可能没有，持久的表面离子，但它将从腐蚀性液体介质中（例如油和盐水混合物）吸收或吸附水和离子。

在本发明的另一个实施例中，一开始就使腐蚀探头12的电介质22的表面与表面活性剂接触，使电介质22的任一表面成为离子导电的，随后把腐蚀探头12插入腐蚀性液体介质中。腐蚀性液体介质最好不导电，但含有由离子导电溶液组成的分散相。已经测定了含有离子导电溶液的合适的腐蚀性液体介质有盐水-液体烃混合物，例如盐水-马达油，盐水-原油等。对于这些腐蚀性液体介质，可以认为表面活性剂被吸附或粘附在电介质表面上，至使电介质表面变成最佳的水可润湿的;含在分散相中的水滴（例如盐水）悬浮在烃相中，它将离子（例如盐）给予水-表面活性剂-电介质表面，使之具有离子导电性。这种离子导电表面使得能够用前面叙述的电化学装置测量腐蚀速度。

为了使腐蚀探头12任一实施例中的电介质22的表面，在探头12插入腐蚀性液体介质中时成为离子导电的，电介质22的这种表面必须与表面活性剂接触，它能使电介质22的表面在探头12插入或放置入腐蚀性液体介质中时变成离子导电性。要准备的电介质22的表面可以通过任何适当的方法与表面活性剂接触，例如把表面活性剂涂或抹在腐蚀探头12的基本上是平面的端面上，或把腐蚀探头12的基本上平面的端面浸或泡入表面活性剂中。电介质22的表面应有足够的时间与表面活性剂接触，最好是从约1秒到约1分钟。表面活性剂与电介质22的表面接触后，过量的表面活性剂流体被擦去或冲洗掉，此时腐蚀探头12就可准备插入腐蚀性液体介质中。

表面活性剂或表面活性剂混合物能够使电介质22的任一表面曝露在腐蚀性液体介质的离子导电溶液中时变成离子导电的，这些表面活性剂可以是离子的或非离子的。

合适的非离子表面活性剂可以是乙氧基烷基酚，其通式为：

式中n是约8-12，Y大约是3-100。其它合适的非离子表面活性剂是双官能的和可能是乙氧基二烷基酚，其通式为：

式中n约为4到11，Y约为3到100。

特别合适的壬基酚系列的乙氧基烷基酚表面活性剂已经确定，它是商标为IGEPAL    CO-170的General    Aniline    &    Film    Corp.公司出售的一种产品。

合适的离子表面活性剂可能是烷基芳基磺酸钠，其通式为：

式中n是从1到约15。合适的离子表面活性剂可能没有烷基，并且可能是苯磺酸钠，通式为：

合适的离子表面活性剂可能是双官能的，其通式为：

式中n是从1到约15，或n可能是零，在这里合适的双官能离子表面活性剂是间-二甲苯磺酸钠，其化学式为：

特别合适的离子表面活性剂已经发现是Witco    Chemical    Corp.公司出售的商标为Witconate    P-10-59的一种产品。

可以相信，特定的表面活性剂的效能可能与所使用的电介质22的类型或种类有关。例如，某表面活性剂可以使环氧树脂电介质22的表面活化，而别的表面活性剂则不能，或可能是无效的。同样，如果电介质22用另一种绝缘材料制造，如聚四氟乙烯、玻璃、纤维或塑料（例如聚苯乙烯），则一些表面活性剂比其它的更有效。必须了解，虽然表面活性剂或表面活性剂混合物已经被公开作为活化电介质22的表面的一种方法，以便使它在浸入腐蚀性液体介质中时变成离子导电的，但其它活化电介质22表面的方法（例如放射性辐照、离子辐照、充电、化学曝露、吸收入电介质22内，吸附在表面上、粘附或涂复在电介质22的表面上，或诸如此类的别的方法），也包括在本发明的精神和范围内。

本发明中的腐蚀性液体介质可以是任何腐蚀性液体介质，例如但不限于二氧化碳饱和的盐水、二氧化碳饱和的油/盐水、含有混合氯化物如氯化钙和氯化镁的普通盐水、油井盐水、用于二次采油的水、重复循环的冷却水、任何烃/盐水混合物、或任何腐蚀性液体介质，其中不但含有象钙和镁的氯化物，而且也含有其它离子，例如硫化物、亚铁、高铁、亚铜或其它容易被氧化或还原的离子。本发明特别适合测量钢在盐水悬浮于油中的混合物（与油悬浮在盐水中的混合物相反）中的腐蚀，因为目前电化学探头的技术水平未能完成这个测量。

通过继续参阅本发明的操作附图和金属等在腐蚀性液体介质，例如盐水/油混合物中，腐蚀速度的测定方法可知，腐蚀探头12的特别理想的实施方案是开始时制定的。工作电极16、16A、16B和16C是试件电极，腐蚀性液体介质对它的作用需要测定。所有参比电极18最好是可逆的，应保持固定的电位，以用于测定电流流动期间任一工作电极的电位差。对电极20，或传导电流的装置，在它和任一特定的工作电极（即16，16A，16B或16C）之间传输小的试验电流。腐蚀电流由工作电极16、16A、16B或16C的电流/电位图计算。

图2-11和图22-27的电极16、18和20和图12-20的实施例的电极16和18是放置在约1.5毫米或约小于0.05吋的最佳间距上。在图28-33腐蚀探头12的实施例中，所有工作电极（即16A、16B和16C）、所有参比电极18、和所有对电极20彼此以约1.5毫米的最佳间距分开。对于图2-11的腐蚀探头12的实施例，电极间电阻的大小是随电极间间距的减小和/或电极16、18和20之间的电介质表面材料23的离子导电性增加而降低。对于图12-27的腐蚀探头12的实施例，工作电极16和参比电极18之间的电极间电阻的大小，也是随电极间间距的减小和/或电极16与18之间的电介质表面材料23的离子导电性增加而降低。同样，图28-33中工作电极16A、16B和16C之间的电极间电阻的大小，任一工作电极16A、16B和16C和任一参比电极18之间的电极间电阻的大小，是随电极间间距的减小和/或任何这些电极之间的电介质表面23的离子导电性增加而降低。

降低电极间电阻的大小，可用市售交流电导电桥使电极间电阻变为可寻址范围。所以电极间欧姆电阻可以用，例如型号为Beckman    Instrument    Model    RC-16C的电池驱动的电桥，在1千赫（KHz）下测量。这个交流（ac）电桥的正常动态量程约为0到1兆欧，用0.2兆欧以上的标准电阻校准。

这种Beckman电桥或任何类似的电桥的电阻测量范围，可以用L.Niedrach在Journal of Electrochemical.Soc.127，2122（1980）中叙述的分流技术扩展到兆欧区（可降低测量中的任何电位误差）。将高的未知的极间电阻在动态量程内与较小的已知电阻并联，通过测量，用并联电阻的标准公式来计算R_x。这样在5兆欧范围内可获得精确到标称±10%的数值。

图6-11和图22-27的腐蚀探头12的实施例中，为了说明本发明的操作，电极16、18和20用包含铁和合金元素的N80钢制造。一种这样的N80钢具有如下的用%（重量）表示的化学组成：Si    0.26，Mn1.42，Cr0.54，Mo0.016，Ni0.08，Cu0.14，V0.111，Sn0.006，Al0.02，B0.0002，Mg0.003，P0.009，S0.012，和C0.36。在图6-11中，电极的配置为，工作电极16为圆盘形，其直径约0.175吋，以及参比电极18和对电极20为环形，具有均匀的约0.05吋的厚度。在图22-27中，工作电极16和参比电极18的形状和大小相互对换。

在图2和3的腐蚀探头的最佳实施例中，为了说明本发明的操作，电极16、18和20用低合金钢制造。这种低合金钢在纯盐水中单位面积的腐蚀速度比上述N80钢大约大三倍。电极排列成平行的金属带，如图3所说明的那样，相同的电极在内部并联。电极16，18和20的宽度（它们具有平行的关系）是均匀的和约为0.05吋。用这种并联电极方案，腐蚀性液体介质的微滴可使任一电极16、18和20的组合通过小的区域而接通，从而产生可以测量的腐蚀电流。腐蚀性液体介质没有必要象图6-11的最佳实施例的要求那样，接通所有电极端面24，26和28。

图14-21的腐蚀探头的实施例中，为了说明的目的，电极16和18也用N80钢制造。电极也是这样的排列，即参比电极18是一个直径约0.175吋的园柱形盘，而工作电极16是一个环，具有约0.05吋的均匀的厚度。

图28-33的腐蚀探头12中，包含有很多多金属工作电极16A、16B和16C，所有参比电极18和对电极20是用N80钢或316不锈钢制造，具有确定的大小，就此将在以下腐蚀探头12的实施方案的例子中详细说明。

在说明本发明时，油/盐水被配制作为腐蚀性液体介质。用来制备油/盐水混合物的原油是：原油A，原油B，原油C，原油D和原油E。各原油640毫升（ml）与预定要求体积（百分比）的Nacl溶液在2升高压釜中混合。混合物分别用氩气压入/减压到700磅/吋²表压（psig），同时搅拌脱氧。加入Na₂SO₃除去最后的痕量的溶解氧。因为混合物在冷却和排出二氧化碳后将分离成淤渣-流体层，所以当不使用时，此混合物应在CO₂压力下保温、搅拌。

为探头12的各实├票柑酵?2时使用下列三种电介质之一：聚四氟乙烯，聚苯乙烯，和填充亚麻织物的酚醛树脂。图2，3，6，7和11的实施例以及图23，24和25中所示的探头12的实施例中，固定材料60（固化的环氧树脂）被用来固定不锈钢外壳30内的电介质22，包括插入的电极16、18和20。在图16，18，20和21所示的探头12的不锈钢外壳30内，也用固定材料60来固定电介质22和插入的电极16和18。图8，9，10，22，26和27中，固化的环氧树脂也被用作固定材料60，在对电极20的园筒壁内固定已插入电极16和18的电介质22。

图28、29和30所示的对电极20的园筒壁以内和图31、32和33所示的参比电极18的园筒壁以内，也是用固定材料60来固定其它对电极20和其它参比电极18以及许多工作电极，例如16A、16B和16C。对于图14、15和17的腐蚀探头12的实施例中，固化的环氧树脂被进一步在工作电极16的园筒壁以内用作固定材料60。

图2-11的腐蚀探头12的实施例中，在电极16和18之间的以及在电极18和20之间的电介质22的表面，必须带有离子电荷，以建立离子导电表面23和降低极间电阻。图2-11中单靠电极16、18和20彼此相对作邻近的配置，并不能提供检测工作电极16的腐蚀所必需的低极间电阻。对于图12-27的腐蚀探头12的实施例中，只在工作电极16和参比电极18之间的电介质22的表面必须带有离子电荷，以建立离子导电表面23和降低极间电阻。同样，图28-33的腐蚀探头12由许多工作电极（即工作电极16A，16B和16C）组成，只有工作电极16A，16B和16C之间，以及任一工作电极16A、16B和16C与任一参比电极18之间的电介质表面必须具有离子导电表面23。在任何工作电极16，16A，16B和16C与任何对电极20之间的电介质22的表面不必带有离子电荷。单靠任一工作电极16，16A，16B和16C与任一参比电极18（包括它们的电极端面24，24A，24B，24C和26）彼此相对作邻近的配置，并不能为检测任一工作电极16、16A、16B和16C的腐蚀提供所必需的低极间电阻。

用永久嵌入预定的微小的离子（小于200目）材料，例如玻璃、BaSO₄和其它难溶的不导电的盐，它们以交替的负/正离子方式嵌在电介质22的极间表面上和/或内部的方法（见图5和17），可以在电介质22的极间表面上产生大量的离子电荷，以增加表面离子导电性;和/或使电介质22的极间表面与适当的化学试剂（即浸蚀剂）作用，使很多负离子与其化学结合（见图4和16），以增加表面离子导电性。所用的浸蚀剂决定于电介质。正如前面所述，对于适合于酚醛树脂的浸蚀剂，已经确定是KOH，KOH和H₂O₂的混合物，而对于聚苯乙烯则是H₂O₂和H₂SO₄的混合物。其它浸蚀剂将在下面提出。当预定的微小的离子物质被永久的嵌在电介质22的极间表面上面或内部，以建立离子导电表面23时，此离子导电表面23本身必须是电中性的;即它必须具有相同数目的正电荷和负电荷。因为这种电介质材料22开始是干的，全部负电荷和正电荷很可能是存在于固体电介质表面22内，如图5中的说明。用来嵌入离子的方法可以是任何合适的方法，例如用压力把离子物质推入电介质22的极间表面。当化学浸蚀的方法产生带离子电荷的表面时，一种类型的电荷（+或-）被永久的固定在表面上，而相反的电荷（-或+）则是通过静电作用与表面结合。

表Ⅰ是两个具有酚醛树脂电介质22的腐蚀探头（图6、7和11及图2和3），在浸入各种浸蚀剂前后，在含15%盐水的原油B的混合物中的极间欧姆电阻（参比电极对工作电极16）的数据。

表Ⅰ

浸蚀剂对酚醛树脂电介质探头在原油B，

15%盐水，760Psig.CO₂，180°F

中的极间电阻的影响（探头构造如图6、7

和11及图2和3，在浸蚀剂处理之后探头

在1/1HCl中60℃下除锈）

极间电阻，兆欧（Megohms）

浸蚀剂处理    图6、7和11    图2和3，平行

的探头    的电极探头

无    ＞5    0.05-1.1

10M KOH，80℃^＊（60分钟） 1.9

10M KOH，80℃^＊（2小时） 0.3-0.64 0.003

1/1HCl，60℃（1分钟）    ＞5

浓H₂SO₄，84℃（20分钟） ＞5

H₂SO₄/H₂O₂，75℃（2分钟） ＞5

NaCl/16%HCl，60℃（2分钟）    ＞5

^＊温度高于95℃时电极变形

表Ⅰ说明，图6、7和11的腐蚀探头12在指出的实验条件下测定的极间欧姆电阻，大于5兆欧。图2和3的腐蚀探头12产生较低的电阻，它部分是由于对电极20的几何排列所造成的。在80℃的10M    KOH浸蚀剂中浸泡2小时显著地降低了腐蚀探头12二者的极间电阻。较高的温度（高于95℃）会破坏腐蚀探头12的电极16、18和20，而缩短浸泡时间则不能提供持久的离子导电活性来降低极间电阻。

表Ⅱ是两个具有酚醛树脂电介质22的腐蚀探头（图24和25及图20和21），在浸入各种浸蚀剂前后，在含15%盐水的原油B的混合物中的极间欧姆电阻数据（参比电极对工作电极16）：

表Ⅱ

浸蚀剂对酚醛树脂电介质探头在原油B，15%

盐水，760Psig.CO₂180°F中的极间电阻的

影响（探头构造为图24和25及图20和21。

浸蚀剂处理之后，探头在1/1HCl中，60℃

下除锈）

极间电阻，兆欧

浸蚀剂处理    图24和25探头    图20和21探头

无    ＞5    ＞5

10M KOH，80℃^＊（60分钟） 1.9 1.9

10M KOH，80℃^＊（2小时） 0.3-0.64 0.3-0.64

1/1    HCl（1分钟）    ＞5    ＞5

浓H₂SO₄（20分钟） ＞5 ＞5

H₂SO₄/H₂O₂，75℃（2分钟） ＞5 ＞5

NaCl/16%HCl，（2分钟）    ＞5    ＞5

^＊温度高于95℃时电极变形

表Ⅱ说明了图24和25及图20和21的腐蚀探头12在指出的实验条件下测定的极间欧姆电阻，超过5兆欧。在80℃的10MKOH浸蚀剂中浸泡2小时，显著降低了腐蚀探头12二者的电极16和18之间的电介质表面22的极间欧姆电阻。正如在表Ⅰ中看到的，较高的温度破坏腐蚀探头12的电极，而缩短浸泡时间则不能提供持久的离子导电活性来降低极间电阻。

表Ⅲ列出了图6、7和11和/或图24和25描述的具有聚苯乙烯电介质22的腐蚀探头12，用各种浸蚀剂处理前后在含40%盐水的原油B混合物中的极间欧姆电阻（参比电极对工作电极16），并表明氧化磺化作用降低极间电阻。

表Ⅲ

浸蚀剂对聚苯乙烯电介质探头在原油B，15%盐

水，760Psig.CO₂，180°F中极间电阻的影

响（探头结构如图6、7和11及图24和25，

浸蚀剂处理之后，探头在1/1HCl中，60℃

下除锈）

极间电阻，兆欧

浸蚀剂处理    图6，7和11和/或图24和25

无，80℃    ＞5

10M    KOH，80℃（2小时）    ＞5

1/1H₂SO₄，80℃（90分钟） ＞5

H₂SO₄/15%H₂O₂，25℃（2分钟） 0.2

按照腐蚀探头12的实施例在前述的适当位置制备了离子导电表面23后，必须测定图2-11中腐蚀探头12实施例的工作电极16和参比电极18之间的电阻。此外还要测定不仅是本发明的图2-11中腐蚀探头12的实施例，而且是本发明腐蚀探头12的所有实施例中的参比电极18〔或在依次测定一个以上不同金属的工作电极16（例如图31中的工作电极16C和/或16B）的腐蚀速度期间起参比电极18作用的任何电极〕和通常微观接近它的（约10^-6厘米或更小）周围的腐蚀性液体介质区域之间的电位差。

为了测定图2-11腐蚀探头12实施例中的工作电极16和参比电极18之间的电阻，在特定的工作电极16施加低压高频交流电（例如0.4V，1000Hz）。这个电极和特定的参比电极18也成为四臂电桥电路的一臂，在概念上与标准惠斯登（Wheatstone）电桥相同。另外三臂中的两臂的电阻是固定的。调整第三臂的电阻直至通过电桥的电流最小为止。这个调整的电阻值与工作电极16和参比电极18之间的未知电阻成正比。比例常数由电桥的生产者提供和/或用已知电阻代替电化学探头直接校准测定。如果这个调节电阻值乘以此比例常数，即可求出图2-11腐蚀探头12实施例中工作电极16和参比电极18之间的电阻。

参比电极18或当顺次测量一个以上各种金属工作电极的腐蚀速度时起参比电极18作用的任何一种电极（例如图31中的工作电极16C和/或16B）和其微观接近（大约≤10^-6cm）的周围腐蚀液体介质区域之间的电位差，当作没有电流从工作电极16流入指定的对电极20时工作电极16和起参比电极18作用的指定参比电极之间所测量的电位差。换言之，就是当工作电极16没有电流流进或流出时所测量的电位差。这样就把腐蚀速度的测定，简化为对进行腐蚀速度测定说来是必需的超电压的测定。更准确地说，这样就把对腐蚀速度的测定简化为为进行腐蚀速度测定通过电流所必需的附加电压的测定。当然，参比电极18和其微观接近（大约≤10^-6cm）的周围腐蚀液体介质区域之间的电位差，虽然对标准参比电极（例如甘泵电极）来说并不知道，但是对于每一个工作电极获得一次电流密度/超电压时的时间间隔内（例如大约10秒）基本保持恒定，这点也将在下文中予以说明。

在图2-11的腐蚀探头12实施例的操作中，将图2-11的腐蚀探头12插入并接在盛装腐蚀液体介质7的管子14或高压釜15中。正如前面所提到的，介质7是由盐水/油配制成的一种混合物。

一已知电流（例如以安培为单位）或电流密度〔即工作电极16的每单位面积（例如吋²）上的电流（例如安培）〕或一已知电位差通过装置39输入探头12。正如前面所述，这可以通过使用恒电位仪40和信号发生器42很好地完成。将已知电流或电流密度或已知电位差用度盘拨入信号发生器42，再由它将此同样的信号传送到恒电位仪40。如果要把输入探头12的电流改换成电流密度，在最后计算腐蚀速度（例如以密耳（mils）/年为单位）时对工作电极16的面积必须作出校正。腐蚀速度的计算将在下面进行说明。这样在所叙述的图2-11腐蚀探头12的实施例和本发明腐蚀探头12的所有其他实施例的操作中，所输入或测量（例如用仪表48）的将为电流密度而不是电流。

如果一已知的施加的电流密度用度盘拨入信号发生器42，则恒电位仪40以直流电传输该电流密度，经过包括有可变电阻46的导线34、工作电极16、工作电极16和对电极20之间的离子导电电介质表面23和对电极20，并经过导线38返回到恒电位仪40。对于这种腐蚀探头12的实施例，假定参比电极端面26的表面欧姆电阻与电介质22的离子导电表面23相比是可以忽略的。可变电阻46可以是任一合适的值（例如0.1兆欧到1.5兆欧）。电阻46参与电流的测量，但是当使用恒电位仪40时并不必需。在工作电极16和参比电极18之间的电动势是用电压表50测量的。根据已知的施加电流密度和预先测定的工作电极16和参比电极18之间的电阻可求出电动势，即由施加的电流密度乘以电阻可求出电动势。这个电动势代表微观接近（大约10^-6cm或以下）工作电极16的腐蚀液体介质区域与微观接近（大约10^-6cm或以下）参比电极18的腐蚀液体介质区域之间的电位差。工作电极16和其微观接近（大约10^-6cm或以下）的腐蚀液体介质区域之间的超电位，继之可由电压表50读出的电动势减去工作电极16和参比电极18之间的已知电阻乘以电流密度求出的电动势，与参比电极18和其微观接近的腐蚀液体介质区域之间预先测定的已知电位差计算得出。

图2-11中腐蚀探头12的工作电极16上的腐蚀电流现在可根据Stern-Geary方程式：

$I_A=I_C(10^{\frac{-P}{\mathrm{BC}}}-{10}^{\frac{P}{\mathrm{BA}}})$

计算得出，其中I_A为已知的外加电流密度;I_C为以电流密度表示的腐蚀速度;B_A和B_C为阳极和阴极的塔菲尔（Tafel）（或“β”（“beta”））常数;P为已知（测量的）超电位。该方程可应用于任何一个具有一个氧化过程（例如金属的溶解）和一个还原过程的腐蚀体系。Stern-Geary方程式表达了活性控制腐蚀（通常BA和BC值在30和200mv之间）、扩散控制腐蚀（BC＝∞）或金属腐蚀处于钝态（BA＝∞）的特性。两个Tafel常数的单位和用于超电位的常用单位mv相同。

如果两个Tafel常数中只有一个是已知的，或一个知道得不够准确，那末将第二个已知的施加电流密度用度盘拨入信号发生器42，再重复此法以获得第二个超电位。对每一个施加电流实度用两个已知的电流密度和两个已知的超电位，可以通过解两个Stern-Geary联立方程式，解得一个未知的Tafel常数和以电流密度表示的腐蚀速度。

同样，如果两个Tafel常数都不知道或者知道得不够准确，那末将第二个和第三个已知的施加电流密度由度盘拨入信号发生器42，对每一个调入的施加电流密度重复整个方法以获得第二个和第三个超电位。用三个已知的施加的电流密度及其三个已知的超电位，可以通过解三个Stern-Geary联立方程式，而解得两个Tafel常数和以电流密度表示的腐蚀速度。

由于Stern-Geary方程式的形式，用电化学数据计算腐蚀速度是困难的，而用数值计算法是容易解出的。由于数值计算法的迭代性质，这种解析用计算机处理最为方便。大型的计算机系统一般包括有程序和/或子程序库，可以根据数字解出Stern-Geary方程式。

腐蚀速度以电流密度表示，并且是衡量相对腐蚀速度的标准，如果有必要还可以通过相应的转换因子换算成腐蚀速度单位（微安/厘米²）×因子＝密耳/年。各种金属的转换因子列表如下：

金属    因子

黄铜    0.47

不锈钢（304）    0.43

镍基合金C    0.39

铝（AA7075）    0.52

铜    0.46

铁（或N80或低合金钢）    0.46

镍    0.42

继续对图2-11腐蚀探头12的实施例进行说明，如果一已知电位差用度盘调入信号发生器42，那末恒电位仪40传输和/或施加此电位差，经过包括有可变电阻46的导线34、工作电极16、工作电极16和参比电极18之间的离子导电电介质表面23和参比电极18，并经过导线36返回到恒电位仪40。由于电位差的结果，电流密度以直流电进行传导，经过包括有可变电阻46的导线34、工作电极16、工作电极16和对电极20之间的离子导电电介质表面23和对电极20，并经过导线38返回恒电位仪40。工作电极16和对电极20之间的这个电流密度由仪表48/电阻46测出。根据所测定的电流密度和早先测量的工作电极16和参比电极18之间的电阻，该电动势由所测量的电流密度乘以电阻求出，并且这个电动势代表微观接近（大约10^-6cm或以下）工作电极16的腐蚀液体介质区域与微观接近（大约10^-6cm或以下）参比电极18的腐蚀液体介质区域之间的电位差。工作电极16和其微观接近（大约10^-6cm或以下）的腐蚀液体介质区域之间的超电位，继而可由刻度盘调入信号发生器42的已知电位差，减去所测量的电流密度乘以工作电极16和参比电极18之间的已知电阻而求得的电动势，与参比电极18和其微观接近的腐蚀液体介质区域之间预先测定的已知电位差计算得出。

正如一已知电流密度通过信号发生器42输入恒电位仪40的情况，图2-11中腐蚀探头12的工作电极16上的腐蚀速度（以电流密度表示）现在可以根据Stern-Geary方程式计算得出。此外，如果只知两个Tafel常数中的一个是已知的或一个知道得不够准确，那末将第二个已知的电位差用刻度盘调入信号发生器42，再重复此法以获得第二个超电位。根据两个已知的所测电流密度及其两个已知的超电位，可以通过解两个Stern-Geary联立方程式求得此未知的一个Tafel常数和以电流密度表示的腐蚀速度。同样，如果Stern-Geary方程式中的两个Tafel常数都不已知或知道得不够准确，那末将第二个和第三个已知的电位差用刻度盘调入信号发生器42，并对每一个调入的电位差重复整个方法，而求出第二个和第三个超电位。用这三个已知的测量电流密度和各施加电位差的三个已知的超电位，可以通过解三个Stern-Geary联立方程式，求出两个Tafel常数和以电流密度表示的腐蚀速度。正如由信号发生器42把已知的施加电流密度输入恒电位仪40的情况一样，这个腐蚀速度是衡量相对腐蚀速度的标准，并能通过前面所述的转换因子中的一个转换成常用的腐蚀速度单位，转换因子取决于构成工作电极16的金属种类。

在图12-27的腐蚀探头12实施例的操作中，图12-27中的腐蚀探头12插入盛装腐蚀液体介质的管子14或高压釜15中，并用接头2将它们连接上。腐蚀液体介质是前面所述的一种由盐水/油配制的混合物。

一已知的施加的电流密度或一已知的电位差通过装置39输入探头12。正如前面所述，通过采用恒电位仪40和信号发生器42可以更好地完成。将已知的电流密度或已知的电位差用刻度盘调入信号发生器42，并由它将同样的信号传输到恒电位仪40。

如果一已知的施加的电流密度拨入信号发生器42，则恒电位仪40以直流电传导这个电流密度，经过包括有可变电阻46的导线34、工作电极16、腐蚀液体介质和对电极20（或导电装置），并经过导线38返回到恒电位仪40。

对于图2-11中腐蚀探头12的实施例，假定图2-11中腐蚀探头12的参比电极端面26的表面欧姆电阻与电介质22的离子导电表面23的电阻相比可以忽略不计。但是参比电极端面26的表面欧姆电阻会影响电流的传输，而图12-27中的腐蚀探头12的实施例克服了这个问题，因为电流是通过腐蚀液体介质传导的，而不是经过参比电极端面26之表面。

正如前面所述，可变电阻46可以是任一合适的值（例如0.1兆欧到1兆欧）。电阻46参与电流的测量，但是当使用恒电位仪40时并不必需。参比电极18和工作电极16之间的电动势是用电压表50测量的。

对于图2-11中腐蚀探头12的实施例，根据已知的外加电流密度和预先测定的工作电极16和参比电极18之间的电阻，由外加电流密度乘以电阻可求出电动势。这个电动势代表微观接近（大约10^-6cm或以下）工作电极16的腐蚀液体介质区域与微观接近（大约10^-6cm或以下）参比电极18的腐蚀液体介质区域之间的电位差。这一步与测定参比电极18和工作电极16之间的电阻一起，现在可以在图12-27的腐蚀探头12的实施例中省略掉。

工作电极16和其微观接近（大约10^-6cm或以下）的腐蚀液体介质区域之间的超电位，是傻缪贡?0读出的电动势减去参比电极18和其微观接近的腐蚀液体介质区域之间的预定的已知电位差计算得出。

现在可以根据stern-Geary方程式：

计算出图12-27中腐蚀探头12的工作电极16上的腐蚀电流。其中I_A为已知或测量的外加电流密度;I_C为以电流密度表示的腐蚀速度;BA和BC为阳极和阴极的Tafel（或“β”（“beta”））p为已知或测量的超电位。正如前面所述，该方程式可应用于具有一个氧化过程（例如金属的溶解）和一个还原过程的任何腐蚀体系;并表达活性控制腐蚀（BA和BC值通常在30和200mv之间）、扩散控制腐蚀（BC＝∞）或金属的腐蚀处于钝态（BA＝∞）。

正如在图2-11腐蚀探头12的实施例中所见到的，如果两个Tafel常数中任何一个是已知的或一个知道得不够准确，那末将第二个外加电流密度用刻度盘调入信号发生器42，再重复此法而获得第二个超电位。用两个已知的电流密度及其两个已知的超电位，可通过解两个stern-Geary联立方程式而求得一个未知的Tafel常数和图12-27腐蚀探头12中金属工作电极16上以电流密度表示的腐蚀速度。

同样，如果两个Tafel常数都不已知或知道得不够准确，那末把第二和第三个欲施加的已知电流密度用刻度盘调入信号发生器42，并对每一个选择的外加电流密度重复整个方法，而求出第二和第三个超电位。用三个已知的外加电流密度及其三个已知的超电位，可以通过解三个stern-Geary联立方程式，而求出两个Tafel常数和图12-27腐蚀探头12中金属工作电极16上以电流密度表示的腐蚀速度。

正如前面对图2-11中腐蚀探头12的实施例所提到的，腐蚀速度是以电流密度表示并且是衡量相对腐蚀速度的标准，如果需要的话，它还可以通过一个相应的转换因子转换成腐蚀速度单位（微安/厘米²）×因子＝密耳/年。各种金属的转换因子都列于前面表中。

继续说明图12-27中腐蚀探头12的实施例，如果一个已知的电位差用刻度盘调入信号发生器42，则恒电位仪40将传输和/或施加此电位差，经过包括有可变电阻46的导线34、工作电极16、工作电极16和参比电极18之间的离子导电电介质表面23和参比电极18，并经过导线36返回到恒电位仪40。由于这个电位差的结果，电流密度（作为直流电）经过包括有可变电阻46的导线34、工作电极16、对电极20或导电装置（例如高压釜15的壁），并经过导线38返回到恒电位仪40。在图2-11的腐蚀探头12实施例中，参比电极18位于工作电极16和对电极20之间，并且工作电极16和对电极20之间所有的电介质表面22都是离子导电电介质表面23，这是为了传导电流密度，由工作电极16经过工作电极16和对电极20之间的离子导电电介质表面23，包括参比电极端面26，流入对电极20。在图12-27的腐蚀探头12的优选实施例中，在工作电极16和对电极20之间没有离子导电电介质表面23。电流密度不能通过工作电极16和对电极20之间任何一个离子导电电介质表面23进行传导。在图12-27腐蚀探头12的实施例中，工作电极16和对电极20（或导电装置）之间的电流密度是由腐蚀液体介质进行传导的。正如前面所述，电流密度由仪表48测出。所测定的这个电流密度是Stern-Geary方程中的I_A。

工作电极16和与其微观接近（大约≤10^-6cm）的腐蚀液体介质区域之间的超电位，用刻度盘调入信号发生器42的、正如电压表50所测量的已知电位差减去参比电极18和与其微观接近的腐蚀液体介质区域之间预定的已知电位差计算得出。所计算的这个超电位是Stern-Geary方程式中的P。

通常就是这样，当一已知电流密度通过信号发生器42输入恒电位仪40时，用P（超电位）、I_A（所测量的电流密度）和两个已知的Tafel常数，现在可以根据Stern-Geary方程式计算出图12-27中腐蚀探头12的工作电极16上的腐蚀速度（以电流密度表示）。

另外，如果两个Tafel常数只已知一个或一个知道得不够既罚悄┌训诙鲆阎牡缥徊钣每潭扰痰魅胄藕欧⑸?2，再重复此法而获得第二个超电位。用两个已知的所测电流密度和两个外加电位差的已知的超电位，可以通过解两个Stern-Geary联立方程式，而求得一个末知的Tafel常数和在图12-27腐蚀探头12中金属工作电极16上以电流密度表示的腐蚀速度。

同样，如果在Stern-Geary方程式中两个Tafel常数都不为已知或知道得不够准确，那末把第二和第三个已知的电位差用刻度盘调入信号发生器42，对各个输入的已知电位差再重复整个过程，而获得第二和第三个超电位。用三个已知的所测量的电流密度和三个外加电位差的已知的超电位，可通过解三个Stern-Geary联立方程式，从而解得两个Tafel常数和以电流密度表示的腐蚀速度。正如已知的外加电流密度由信号发生器42输入恒电位仪40的情况一样，这个腐蚀速度是衡量相对腐蚀速率的标准，并能通过前面所提到的转换因子中的一个转换成常用的腐蚀速率单位，这个转换因子取决于构成工作电极16的金属种类。

重要的是了解图22-27中腐蚀探头12的优选实施例，如果对电极20和参比电极18互换，并且离子导电电介质表面23在工作电极16和外参比电极18之间，那末腐蚀探头12将获得相同的结果，并和参比电极18与工作电极16和对电极20处于同心位置的腐蚀探头12优选实施例的作用相同。工作电极16和对电极20之间的电流密度仍然可以通过腐蚀的液体介质进行传输，并且输入的电位差经过工作电极16、工作电极16和外参比电极18之间的离子导电电介质表面23以及参比电极18进行传输。对于图22-27中腐蚀探头12的实施例，重要的是在参比电极18和对电极20之间具有工作电极16，由于工作电极16处于这样的位置，因此工作电极16和参比电极18之间的电阻不必测定，工作电极16和对电极20之间的电介质表面22不必制成离子导电，并且电流密度不再需要通过工作电极16和对电极20之间任一离子导电电介质表面23进行传输。

在图28和29的腐蚀探头12的实施例的操作中，为同时测定各种金属工作电极16A、16B和16C中各个的腐蚀速度，图28和29的腐蚀探头12插入并连接在盛装腐蚀液体介质（即盐水/油混合物的一种）的管子14或高压釜15上。第一、第二和第三恒电位仪（分别为40、40和40），它们和第一、第二和第三信号发生器（分别为42、42和42）一起使用，把三个已知的外加电流密度或三个已知的电位差输入图28和29的腐蚀探头12。

第一恒电位仪40与分别从中心参比电极18、工作电极16A和位于工作电极16A和16B之间的对电极20引伸出来的导线36、34A和38所组成的第一导线组相连接。第二恒电位仪40与分别从位于工作电极16A和16B之间的对电极20、工作电极16B和位于工作电极16B和16C之间的参比电极18引伸出来的导线38、34B、和36所组成的第二导线组相连接。第三恒电位仪40与分别从位于工作电极16B和16C之间的参比电极18、工作电极16C与外对电极20引伸出来的导线36、34C和38所组成的第三导线组相连接。为了把预定的已知电流量或已知的电位差分别指令或发信号给第一、第二和第三恒电位仪40、40和40，把第一、第二和第三个信号发生器42、42和42分别与第一、第二和第三个恒电位仪40、40和40相连接起来。

第一个已知的外加电流密度可以用刻度盘调入第一个信号发生器42，并由它传输到第一个恒电位仪40。同时，第二个已知的外加电流密度和第三个已知的外加电流密度可分别用刻度盘调入第二和第三个信号发生器42和42，并由相应的各个信号发生器42把它调入的电流密度传输到它相应的恒电位仪40，（即第二或第三恒电位仪）。

第一恒电位仪40以直流电传输第一个电流密度，电流经过导线34A、工作电极16A、腐蚀液体介质与位于工作电极16A和16B之间的对电极20，并经过与位于工作电极16A和16B之间对电极20相连接的导线38返回到第一个恒电位仪40。在中心参比电极18和工作电极16之间的第一个电动势是用电压表50测量的，电压表50与导线34A以及与中心参比电极18相连接的导线36相连接。

第二恒电位仪40以直流电传输第二个电流密度，电流经过导线34B、工作电极16B，腐蚀液体介质与位于工作电极16A和16B之间的对电极20，并经过与位于工作电极16A和16B之间对电极20相连接的导线38返回到第二恒电位仪40。在参比电极18（位于工作电极16B和16C之间）和工作电极16B之间的第二个电动势，是用电压表50测量的，电压表50与导线34B连接，并与位于工作电极16B和16C之间参比电极18相连接的导线36连接。

第三恒电位仪40以直流电传输第三个电流密度，电流经过导线34C、工作电极16C、腐蚀液体介质和外对电极20，并经过与外对电极20相连接的导线38返回到第三恒电位仪40。在参比电极18（位于工作电极16B和16C之间）和工作电极16C之间的第三个电动势，是用电压表50测量的，电压表50与导线34C连接并与位于工作电极16B和16C之间的参比电极18相连接的导线36连接。

工作电极16A和其微观接近（大约10^-6cm或更小）的腐蚀液体介质区域之间的超电位，由电压表50读出的第一个电动势，减去中心参比电极18和其微观接近的腐蚀液体介质区域之间预先测定的已知电位差计算得出。同样，在工作电极16B和其微观接近（大约10^-6cm或更小）的腐蚀液体介质区域之间的第二个超电位，是由电压表50读出的第二个电动势，减去参比电极18（位于工作电极16B和16C之间）和其微观接近的腐蚀液体介质区域之间的预先测定的已知电位差计算得出。同样，在工作电极16C和其微观接近（大约10^-6cm或更小）的腐蚀液体介质区域之间的第三个超电位，也是由电压表50读出的第三个电动势，减去参比电极18（位于工作电极16B和16C之间）和其微观接近的腐蚀液体介质区域之间的预先测定的已知电位差计算得出。

现在可以按照前面对图2-11和图12-27中腐蚀探头12实施例所阐明的方法，根据Stern-Geary方程式计算出图28和29中腐蚀探头12的各个金属工作电极16A、16B和16C同时产生的腐蚀电流。对于工作电极16A、16B和16C的任何一个，如果只知两个Tafel常数中的一个，那末把另一个外加电流密度用刻度盘调入各个指定的信号发生器42，信号发生器与连接有工作电极（即16A、或16B或16C）的恒电位仪40相连接，再重复此法，从而获得具有只知两个Tafel常数中一个的任一工作电极16A、16B和16C的另一超电位。用两个已知的电流密度及其两个已知的超电位，可以通过解两个Stern-Geary联立方程式，而求得一个未知的Tafel常数和任一具有只知两个Tafel常数中一个的金属工作电极16A、16B和16C上以电流密度表示的腐蚀速度。对于任一具有两个未知Tafel常数的工作电极16A、16B和16C可以重复此法。用三个已知的外加电流密度及其三个已知的超电加，可通过三个Stern-Geary联立方程式，而求得两个Tafel常数和任一具有两个未知Tafel常数的金属工作电极16A、16B和16C上以电流密度表示的腐蚀速度。

继续说明图28和29中腐蚀探头12的实施例，对图28和29的腐蚀探头12外加三个已知电位差（替代三个已知的外加电流密度），为了同时测定各个不同金属工作电极16A、16B和16C上的腐蚀速度，可以把第一个已知的电位差调入第一个信号发生器42，再由它输向第一恒电位仪40。同时，可把第二和第三个已知电位差分别调入第二和第三个信号发生器42和42，各个信号发生器42将它的调入电位差传输和/或施加到与它相应的恒电位仪40（即第二或第三个恒电位仪）上。

第一恒电位仪40传输和/或施加第一个电位差，经过包括有可变电阻46的导线34A、工作电极16A、工作电极16A和中心参比电极18之间的离子导电电介质表面23和中心参比电极18，并经过与中心参比电极18相连接的导线36A返回到第一恒电位仪40。由于这个第一电位差，使第一个电流密度（作为直流电）传输经过包括有可变电阻46的导线34A、工作电极16A和位于工作电极16A和16B之间的对电极20，并经过固定在位于工作电极16A和16B之间对电极20上的导线38返回到第一恒电位仪40。第一个电流密度是用仪表48测量的，仪表48是与导线34A相连接的。

第二恒电位仪40传输和/或施加第二个电位差，经过包括有可变电阻46的导线34B、工作电极16B、工作电极16B和参比电极18（位于工作电极16B和16C之间）之间的离子导电电介质表面23与参比电极18（位于工作电极16B和16C之间），并经过固定在位于工作电极16B和16C之间的参比电极18上的导线36，返回到第二恒电位仪40。由于这第二个电位差;传导了第二个电流密度（作为直流电），它经过包括有可变电阻46的导线34B、工作电极16B与位于工作电极16A和16B之间的对电极20，并经过固定在位于工作电极16A和16B之间对电极20上的导线38，返回到第二恒电位仪40。用另一个与导线34B相连接的仪表48测量第二个电流密度。

第三恒电位仪40传输和/或施加第三个电位差，经过包括有可变电阻46的导线34C、工作电极16C、工作电极16C和参比电极18（位于工作电极16B和16C之间）之间的离子导电电介质表面23、参比电极18（位于工作电极16B和16C之间），并经过固定在位于工作电极16B和16C之间参比电极18上的导线36，返回到第三个恒电位仪40。由于这第三个电位差，传导了第三个电流密度（作为直流电），它经过包括有可变电阻46的导线34C、工作电极16C和外对电极20，并经过与外对电极20相连接的导线38返回到第三恒电位仪40。第三个电流密度是用又一个与导线34C相连接的仪表48测量的。

工作电极16A和其微观接近（大约10^-6cm或更小）的腐蚀液体介质区域之间的超电位，由电压表50（它与导线34A连接，以及与中心参比电极18相连接的导线36连接）所测量的调入第一个信号发生器42的第一个已知电位差，减去中心参比电极18和其微观接近的腐蚀液体介质区域之间的预先测定的已知电位差计算得出。这个所计算的超电位是Stern-Geary方程式中工作电极16A的P。

同样，工作电极16B和其微观接近（大约10^-6cm或更小）的腐蚀液体介质区域之间的超电位，由电压表50（它从导线34B连接到与位于工作电极16B和16C之间的参比电极18相连接的导线36）所测量的调入第二个信号发生器42的第二个已知电位差减去参比电极18（位于工作电极16B和16C之间）和其微观接近的腐蚀液体介质区域之间的预先测定的已知电位差计算得出。所计算的这个超电位是Stern-Geary方程式中工作电极16B的P。

工作电极16C和其微观接近（大约10^-6cm或更小）的腐蚀液体介质区域之间的超电位，由电压表50（它从导线34C连接到与位于工作电极16B和16C之间参比电极18相连接的导线36）所测量的调入第三个信号发生器42的第三个已知电位差，减去参比电极18（位于工作电极16B和16C之间）和其微观接近的腐蚀液体介质区域之间的预先测定的已知电位差计算得出。所计算的这个超电位是Stern-Geary方程式中工作电极16C的P。

通常就是这样，当一已知电流密度通过信号发生器42输入恒电位仪40，用P（超电位）、I_A（所测量的电流密度）和两个已知的Tafel常数，现在可以依照对图12-27腐蚀探头12实施例所陈述的方法，根据Stern-Geary方程式计算出图28和29中腐蚀探头12的各个金属工作电极16A、16B和16C上同时产生的腐蚀速度（以电流密度表示）。

此外，对任一工作电极16A、16B和16C，如果仅知两个Tafel常数中的一个或一个知道得不够准确，那末把另一个已知的电位差调入各个指定的信号发生器42，各个指定的信号发生器42与连接有仅知两个Tafel常数中一个的指定工作电极（即工作电极16A或16B或16C）的恒电位仪40相连接，再重复此法，而获得具有仅知两个Tafel常数中一个的任一工作电极16A、16B和16C的另一个超电位。用两个已知的所测量的电流密度和两个外加电位差的已知的超电位、可以通过解两个Stern-Geary联立方程式，而求出一个未知的Tafel常数和具有仅知两个Tafel常数中一个的任一金属工作电极16A、16B和16C上以电流密度表示的腐蚀速度。对于具有两个未知的Tafel常数的任一工作电极16A、16B或16C，可以重复此法。用三个已知的所测量的电流密度和所加电位差的已知的超电位，可以通过解三个Stern-Geary联立方程式，而求出两个Tafel常数和具有两个未知Tafel常数的任一金属工作电极16A、16B和16C上以电流密度表示的腐蚀速度。

把图32和33中腐蚀探头12的实施例与图28和29中的腐蚀探头12的实施例作对比，所有的对电极20与所有的参比电极18作了互换，并且反过来也一样，以及所有离子导电表面23都在指定的工作电极16A、16B和16C与指定的参比电极18之间。更准确地说，在图28和29的腐蚀探头12中的中心电极是参比电极18，而外电极是对电极20，而在图32和33的腐蚀探头12中的中心电极是对电极20及外电极是参比电极18。同样，在图28和29的腐蚀探头12中对电极20位于工作电极16A和16B之间，参比电极18位于工作电极16B和16C之间，而在图32和33的腐蚀探头12中在工作电极16A和16B之间与在工作电极16B和16C之间的电极，分别为参比电极18和对电极20。用这种互换的电极和互换的离子导电表面23，图32和33的腐蚀探头12会得到相同的结果，并且一般的功能与图28和29中腐蚀探头12的优选实施例一样。在指定的工作电极16A、16B和16C与指定的对电极20之间的电流密度，仍然由腐蚀液体介质进行传导，并且输入的电位差仍然经过指定的工作电极16A、16B和16C、指定的工作电极16A、16B和16C与指定相邻的参比电极18之间的指定的离子导电表面23，并经过指定相邻的参比电极18。在各个工作电极16A、16B和16C上同时产生的腐蚀速度（以电流密度表示），可以根据Stern-Geary方程式和P（任一指定工作电极16A、16B或16C上的超电位）、I_A（经过任一指定工作电极16A、16B或16C的已知或测量的外加电流密度┮约傲礁鲆阎腡afel常数计算得出。

如果在图28、29、32和33的腐蚀探头12中各个不同金属的工作电极16A、16B和16C的腐蚀速度，可用一个恒电位仪40和一个信号发生器42进行顺次测量（而不是同时测量），那末单个恒电位仪40一开始连接到第一组导线上，例如：分别从中心参比电极18、工作电极16A和位于工作电极16A和16B之间的对电极20引伸出来的导线36、34A和38（在图28和29中）;或分别从中心对电极20、工作电极16A和位于工作电极16A和16B之间的参比电极18引伸出来的导线38、34A和36（在图32和33中）。在相应的信号（即已知的外加电流密度或已知的电位差）通过恒电位仪40传输和/或施加到指定的导线组以后，以及在相应的测量作出以后，在工作电极16A上的腐蚀速度（以电流密度表示）可根据前面所讨论的Stern-Geary方程式计算出。在工作电极16A上的腐蚀速度求出后，单个恒电位仪40从第一组导线上拆下连接到第二组导线上，仅作为例子：分别从位于工作电极16B和16C之间的参比电极18、工作电极16C和外对电极20引伸出来的导线36、34C和38（在图28和29中）;或者分别从外参比电极18、工作电极16C和位于工作电极16B和16C之间的对电极20引出的导线36、34C和38（在图32和33中）。相应的信号再次通过恒电位仪和/或施加到指定的导线组，并再次重复整个方法，根据Stern-Geary方程式求出工作电极16C上的腐蚀速度。单个恒电位仪40从第二组导线上拆下并连接到第三组导线上，再次重复整个方法，求出工作电极16B上的腐蚀速度。

在图31的腐蚀探头12实施例的操作中，为了顺次测量各个不同金属工作电极16A、16B和16C上的腐蚀速度，把图31中的腐蚀探头12插入盛装腐蚀液体介质（即盐水/油混合物中的一种）的管子14或高压釜15中。使用单一的恒电位仪40和单一信号发生器42。恒电位仪40与分别从对电极20、测定腐蚀速度的工蚀电极16A和起参比电极18作用的工作电极16B引伸出来的导线38、34A和34B所组成的第一导线组相连接。已知的电流密度或已知的电位差调入信号发生器42，由它将此信号传输到恒电位仪40。

如果已知的施加电流密度调入信号发生器42，那末恒电位仪40以直流电传输和/或施加这个电流密度，经过导线34A（包括有可变电阻46），经过工作电极16A、腐蚀液体介质和对电极20，并经过导线38返回到恒电位仪40，工作电极16B（起参比电极18作用）和工作电极16A之间的电动势，由电压表50测量，电压表50是从导线34B连接到导线34A的。

工作电极16A和其微观接近（大约10^-6cm或更小）的腐蚀液体介质区域之间的超电位，是由电压表50读出的电动势减去工作电极16B（起参比电极18作用）和其微观接近的腐蚀液体介质区域之间的预先测定的已知电位差计算得出。在图31中腐蚀探头12的工作电极16A上的腐蚀电流可以按照前面陈述的方法根据Stern-Geary方程式计算得出。

把恒电位仪40从第一导线组上拆下，然后与分别从对电极20、测定腐蚀速度的工作电极16B和起参比电极18作用的工作电极16C引伸出来的导线38、34B和34C所组成的第二导线组相连接。

另一个已知的施加的电流密度调入信号发生器42，而恒电位仪40以直流电传输和/或施加这个电流密度，并经过导线34B（包括有可变电阻46）、工作电极16B、腐蚀液体介质、对电极20和经过导线38返回到恒电位仪40。工作电极16C（起参比电极18作用）和工作电极16B之间的电动势，是用电压表50测定的，电压表50是从导线34C连接到导线34B的。

工作电极16B和其微观接近（大约10^-6左右或更小）的腐蚀液体介质区域之间的超电位，是由电压表50读出的电动势减去工作电极16C（起参比电极18作用）和其微观接近的腐蚀液体介质区域之间的预先测定的已知电位差计算得出。在图31中腐蚀探头12的工作电极16B上的腐蚀电流，可以依照前面所述的方法根据

Stern-Geary方程式计算得出。

把恒电位仪40从第二导线组上拆下，然后连接到由分别从对电极20、测定腐蚀速度的工作电极16C和参比电极18引伸出来的导线38、34C和36所组成的第三导线组。

将第三个已知的外加电流密度调入信号发生器42，并由恒电位仪40以直流电传输这个外加电流密度，经过导线34C（包括有可变电阻46）、工作电极16C、腐蚀液体介质和对电极20，并经过导线38返回到恒电位仪40。在工作电极16C和参比电极18之间的电动势，是用电压表50测定的，电压表50是从导线34C连接到导线36。

工作电极16C和其微观接近（大约10^-6cm或更小）的腐蚀液体介质区域之间的超电位，是由电压表50读出的电动势减去参比电极18和其微观接近的腐蚀液体介质区域之间的预先测定的已知电位差计算得出。现在可以按照前面陈述的方法，根据Stern-Geary方程式，计算出工作电极16C上的腐蚀电流。

继续说明在图31中腐蚀探头12的实施例，如果一已知电位差调入信号发生器42，那末恒电位仪40（连接在第一导线组上）传输和/或施加此电位差，经过导线34A（包括有可变电阻46）、工作电极16A、工作电极16A和工作电极16B之间的离子导电电介质表面23和工作电极16B（起参比电极18作用），并经过导线34B返回恒电位仪40。由于这个电位差的结果，电流密度（以直流电）传导经过导线34A（包括可变电阻46）、工作电极16A对电极20，并经过导线38返回到恒电位仪40。这个电流密度是由与导线34A相连接的仪表48测定的。

工作电极16A和其微观接近（大约10^-6cm或更小）的腐蚀液体介质区域之间的超电位，是由电压表50所测量的调入信号发生器42的已知电位差，减去工作电极16B（起参比电极18作用）和其微观接近的腐蚀液体介质区域之间的预先测定的已知电位差计算得出。所计算的这个超电位是Stern-Geary方程式中的P。

通常就是这样，当已知的电流密度通过信号发生器42输入恒电位仪40时，用P（超电位）、I_A（所测量的电流密度）和两个已知的Tafel常数，可根据Stern-Geary方程式计算图31中腐蚀探头12的工作电极16A上的腐蚀速度（以电流密度表示）。

在恒电位仪40从第一导线组拆下后，将它连接到第二导线组，另一个已知的电位差被调入信号发生器42，于是恒电位仪40传输和/或施加此电位差，经过导线34B（包括有可变电阻46）、工作电极16B、工作电极16B和工作电极16C（起参比电极18作用）之间的离子导电电介质表面23和工作电极16C，并经过导线34C返回到恒电位仪40。由于这个电位差的结果，电流密度以直流进行传导经过导线34B（包括可变电阻46）、工作电极16B、工作电极16B和16A之间的离子导电电介质表面23、腐蚀液体和对电极20，并经过导线38返回到恒电位仪40。这个电流密度是由连接到导线34B上的仪表48测量的。

工作电极16B和其微观接近（大约10^-6cm或更小）的腐蚀液体之间超电位，是电压表50所测量的调入信号发生器42的已知电位差，减去工作电极16C（起参比电极18作用）和其微观接近的腐蚀液体之间的预先测定的已知电位差计算得出。所计算的这个超电位是Stern-Geary方程式中的P。

通常就是这样，当一已知的电流密度通过信号发生器42输入恒电位仪40时，用P（超电位）、I_A（所测量的电流密度）和两个已知的Tafel常数，可根据Stern-Geary方程式计算出图31中腐蚀探头12的工作电极16B上的腐蚀速度（以电流密度表示）。

现在再把恒电位仪40从第二导线组上拆下来，然后连接到第三导线组上，如果另一个已知电位差调入信号发生器42，恒电位仪40传输和/或施加这个电位差，经过导线34C（包括可变电阻46）、工作电极16C、工作电极16C和参比电极18之间的离子导电电介质表面23和参比电极18，并经过导线36返回恒电位仪40。由于这个电位差的结果，电流密度（以直流电）进行了传导，经过导线34C（包括可变电阻46），工作电极16C、工作电极16C和16B之间的离子导电电介质表面23、工作电极端面24B，再经过工作电极16B和16A之间的离子导电电介质表面23、腐蚀液体介质和对电极20，并经过导线38返回到恒电位仪40。这个电流密度是由连接到导线34C上的仪表48测量的。

工作电极16C和其微观接近（大约10^-6cm或更小）的腐蚀液体之间的超电位，是由电压表50所测量的调入信号发生器42的已知电位差，减去参比电极18和其微观接近的腐蚀液体之间的预先测定的已知电位差计算得出。所计算的这个超电位是Stern-Geary方程式中的P。

当已知电流密度通过信号发生器42输入恒电位仪40时，用P（超电位）、I_A（所测量的电流密度）和两个Tafel常数，就可根据前面所述的Stern-Geary方程式计算出图31中腐蚀探头12的工作电极16C上的腐蚀速率（以电流密度表示）。

在图30中腐蚀探头12实施例的操作中（只有工作电极16A和16B），除了测定腐蚀速度不涉及第三个工作电极16C以外，与图31操作腐蚀探头12的方法一样，顺序测量每一个不同金属的工作电极16A和16B上的腐蚀速度。因此，没有第三个已知外加电流或第三个已知电位差需要调入信号发生器42，以获得相应的测量，并根据Stern-Geary方程式计算工作电极16C上的腐蚀速度。

应该清楚，可利用图28-33的腐蚀探头12作顺序的测量，并顺序地求出工作电极16A、16B和16C的腐蚀速度，其中任一指定的工作电极（即16A或16B或16C）仅知两个Tafel常数中的一个或两个Tafel常数都是未知的，于是必须把第二或第三个外加电流密度或已知的电位差用刻度盘调入信号发生器42，对各个指定的工作电极16A或16B或16C重复此法，为了求出必需的未知值，就要解Stern-Geary联立方程式，以此来测定具有一个或两个未知Tafel常数的指定工作电极16A和/或16B和/或16C上的腐蚀速度。

应该理解，对于图28-33中任何一种腐蚀探头12的实施例，如果用一个恒电位仪40和一个信号发生器42来顺序测定各个不同金属的工作电极16A、16B（在图30和图31中）和16C（在图31中）上的腐蚀速度，那末在测定上述两个依次的工作电极16腐蚀速度之间的时间间隔应尽可能地短，最好小于1分钟。正如前面所提到的，时间间隔在10秒钟以内更好。测定任何两个指定工作电极16（例如16A和16B）腐蚀速度之间的时间间隔，用如此短的时间，以使腐蚀工作电极的环境不受人为的变化，比如由于有一些过量的负电流而产生的氢气泡，会搅动任一腐蚀工作电极的金属表面上的水膜。搅动作用能改变腐蚀性酸的浓度。同样，过量的正电流能人为地使任一腐蚀工作电极金属表面上的难溶氧化物加厚，和/或者过量正电流能人为地在腐蚀工作电极的金属表面上产生小孔和裂缝。

在本发明的又一个实施例中，腐蚀探头12（图12-27的最佳实施例）具有由电化学惰性材料制成的电极或材料之表面，是或已作成电化学惰性（例如涂上铂黑）的电极〔即工作电极16、参比电极18和对电极20（如果使用的话）〕，这种腐蚀探头12可用于高阻流体的电分析测量。更准确地说，腐蚀探头12的电极或电极表面都是电化学惰性的，它可在通常非离子导电的流体中用于测量电化学活性组分或材料。该测量可以在各个间歇的流体或连续流动的流体中完成。在合成和/或操作非导电流体时腐蚀探头12作为流动过程的监测器也是很有价值的。

包含在工作电极16、参比电极18和对电极20（如果利用的话）内部或表面上的电化学惰性材料，可以是任何一种电化学惰性材料，当其曝露在一般非离子导电流体中时，在电分析测定所用的电位范围内，实际上这些电化学惰性材料是不会氧化或还原的。在腐蚀探头12中所使用的电化学惰性材料，最好选自于一组材料，它包括金、铂、石墨、碳等或它们的混合物。电化学惰性材料最好的是铂。

一般的非离子导电流体可以是任何一种高欧姆电阻的液体介质（即基本上没有离子电荷载体的液体介质）。一般非离子导电流体至少要包含一个物相。仅作为例子，已找到的合适的一相非离子导电流作为纯水、纯四氢呋喃（THF）、纯乙酸等。也仅作为例子，已被确定为合适的两相非离子导电流体为水和液态烃（例如油）等。仅作为例子，用本发明的腐蚀探头12在其中进行电分析测定的三相非离子导电流体，为气体、水和液态烃（例如油）等。

非离子导电流体可以是一个组分以上的混合物，其中至少组分之一是电活性的，但不必须是离子导电的。整个混合物以及它的各个组分应该是电绝缘的，在图22-27中工作电极16和对电极20之间，它可以当作一个具有公称2兆欧或2兆欧以上电阻的电绝缘体，其中工作电极16和不具有离子导电表面23的对电极20之间的间距为公称0.025吋。电绝缘液体可当作离子导电流体的反面。

整个混合物可以是或者也可以不是离子导电的。先有技术装置（以及本发明的腐蚀探头12）在离子导电的流体和/或混合物中可以进行电化学测量，但是在非离子导电的流体和/或混合物中的电化学测量（在非离子导电流体和/或混合物中的测量像上面详细说明的一样），只能用本发明的腐蚀探头12进行。因此，图14和15的两电极实施例或图22-27的三电极实施例的本发明腐蚀探头12，可用于定性和定量测量在至少含有一个电活性组分的电绝缘混合物中的电化学活性组分。

仅作为举例说明，典型的电绝缘流体和/或一般非离子导电流体为四氢呋喃（THF）、100%乙酸、纯乙醇、纯烃类、润滑油等。同样仅作为举例说明，典型的离子导电流体为海水、THF+高氯酸锂、任何溶于溶剂（例如水等）中的盐（例如NaCl、KCl等）。

在电绝缘的或非离子导电的化合物、流体、混合物等（在下文中只称之为化合物）之中，进行电化学测量以测定纯度或质量时，一开始要作出一组校正点、一个校正表、校正数据或一条校正曲线等等（在下文中仅称之为校正曲线）。把具有铂电极的实施例12-27的腐蚀探头12，插入此种化合物中，然后把一系列逐渐增大或减小的已知电位差或电流密度输入腐蚀探头12。相应于各个已知电位差或各个已知的外加电流密度将测得电流或电位差，这取决于开始输入的已知电位差或已知电流。

为在非离子导电流体中作出校正曲线和/或测量电化学活性化合物，腐蚀探头12的操作如下，将一个已知的电位差输入腐蚀探头12，于是获得相应于输入已知电位差的测量电流。当然，校正曲线的作出也可以通过输入已知的外加电流（或电流密度）替代已知电位差来完成。同样对所叙述的本发明来说，一定要作出校正曲线，但显然也可作出一组校正点、一个校正表等。

用一系列的电压/电流点作出电压-电流图，所作出的校正曲线（例如在图42中原样（a.r.）THF线）与腐蚀探头相结合，可用于检测具有校正曲线的绝缘或非离子导电的化合物的纯度或质量。因此，为了电化学检测已作出校正曲线的指定化合物的纯度或质量，把腐蚀探头12插入要作电化学检测的化合物中，把已知的电位差输入探头12，并测量与其相应的电流。将已知电位差和相应于已知电位差的所测量的电流，与已作出的校正曲线进行对比。如果相应于已知电位差所测量的电流大于该已知电位差在校正曲线上的电流，那末表明在所检测的指定化合物含有电活性材料（或含有较多电活性的材料），因为在相同的已知电位差下有较大的电流流过指定的化合物。

腐蚀探头12可用于定量测定在非离子导电流体内的电活性组分。一开始，对含有不同量电活性组分的非离子导电流体作出一组校正曲线。对在非离子导电流体内电活性组分的各个量，测得一系列电压/电流点，并作出横坐标为电活性组分量和纵坐标为电流的图。在电活性组分量-电流图上可绘制出一组恒电压曲线，像图43中那样的。通过应用恒电压曲线组和腐蚀探头12，对于已作出恒电压曲线组的非离子导电流体可作电化学检测和分析，以测定出在非离子导电流体中的电活性组分含量。

为进行这样一个测试，在腐蚀探头12插入要检测的非离子导电流体中以后，取恒电压曲线组上的一个电压输入探头12。测量与此电压相应的电流，然后沿着恒电压曲线找出这个电流在纵坐标上的位置，恒电压曲线的电压就是输入腐蚀探头12的电压。与所测电流相应的位于恒电压曲线横坐标上的电活性组分量就是该非离子导电流体中这种电活性组分的含量。为了精确起见，这个量可以通过向腐蚀探头12输入由其他恒电压曲线上所表示的一个或一个以上的电压进行校核。测量相应于这些输入电压的有关电流，然后沿着有关的恒电压曲线确定在纵坐标上的位置并且标出，这些恒电压曲线的电压就是输入腐蚀探头12的那些电压。如果沿着一指定的恒电压曲线在横坐标上找出相应于测量电流的电活性组分量与开始所测定的电活性组分的量相同，那末开始所测定的电活性组分的量至少有一个精确的校核。输入腐蚀探头12的电压值次数越多，所测量的电流值次数也越多，并在恒电压曲线上作图，假定沿着有关的恒电压曲线标出与各个测量电流相应的各个电活性组分量，相同于开始测定的电活性组分量，那末校核的精确性就更大。

替代用作出一组恒电压曲线定量地测定非离子导电流体中的电活性组分的另一个方法，可以作出图上横坐标为外加电压和纵坐标为所测量的电流的一组电活性组分（在非离子导电流体内）的恒浓度曲线。为作出这样一组曲线，要把第一个一定量的电活性组分加入已知量的非离子导电流体中。并对非离子导电流体中第一个一定量的电活性组分测得一系列已知电位差和与其相应的一系列有关的测量电流，然后在图上标绘出，从而获得第一条恒浓度曲线，沿着该曲线上的点确定响应于已知外加电位差的一系列所测量的电流。对于在非离子导电流体中第二个一定量的电活性组分，要把第二个一定量的电活性组分加入已知量的非离子导电流体中，并且重复整个方法而获得第二条恒浓度曲线，沿着该曲线上的点确定响应于一系列已知的外加电位差的一系列所测量的电流。可对非离子导电流体内电活性组分的任何指定的量或浓度作出这种曲线的一个完整系列。

这样一系列的曲线透刺酵?2可一起利用来测定由非离子导电流体和电活性组分所组成的已知溶液中该电活性组分的量。如果腐蚀探头12插入要测定电活性组分的非离子导电流体中，并把一已知电位差输入腐蚀探头12，那末可以测量响应于这种已知电位差的电流。如果把已知的外加电位/测量的响应电流以点标定在不同浓度电活性组分的一组曲线的图上，那末有标出点的该曲线就代表非离子导电流体中电活性组分的浓度或含量。

显然，对于单独一种非离子导电流体（即THF）或在非离子导电流体中含有一种电活性组分的情况，作出校核数据的整个方法已被叙述（并将在下面的例子中作进一步阐述），同样也可以作出具有两种或两种以上电活性组分的非离子导电流体的校核数据。仅作为例子，一系列增大的电压施加到一给定的具有两种电活性组分的非离子导电流体上。所施加的电压-所测量的电流曲线开始随着电压的增大而上升，然后在增大电压期间呈现平稳状态（或成水平），而后随着电压的增大再次上升。如果有三个或三个以上电活性组分存在，那末有一完整系列的平稳状态，并且随着外加电压的增大测量的电流也增大。与第二个电活性组分有关的测量电流是测量的总电流和在第一个平稳状态所测量的电流之间的差，对于第一个电活性组分在第一个平稳状态的电流是随着电压的增大保持恒定的。呈现平稳状态的原因是指定的电活性组分的所有的电活性分子在探头12的表面上发生电化学转化（即发生反应）。在平稳状态，增加电压并不加速第一个电活性组分或任何其他电活性组分到达电极12表面上的速度。因此电流相对稳定。

显然，在非离子导电流体中使用腐蚀探头12，对电活性组分进行电化学分析仅公开了一种方法，对非离子导电流体中电活性组分的电化学分析，使用任何一种结构的腐蚀探头12的其他方法（例如极谱法、伏安法等）也都包括在本发明的范围和构思之内。

本发明将通过下面陈述的例子进行阐明，所陈述的这些例子仅作为例证而不是任何限制。在这些例子中提出的所有参数例如距离、浓度、化合物、温度、速度、时间等等都不应看作是对本发明范围的不适当地限制。电位和电流分别用Keithly    616型数字电位计、电压表50和由蓄电池供电的Keithly    606B型电位计、仪表48读出的。电流读数是用放置在1兆欧的电阻46完成的。为了能够测量小的（0.004微安量级）的腐蚀电流，必须把噪音降得很低，在这些实例中，所有的电子仪器、泵和高压釜都要接到公共的地线上。在40%盐水/油混合物中这样可把地线电流降低到公称的0.4微安。在2%盐水/油混合物中地线电流可降低到更小的量级。使用玻璃衬里可进一步成倍地降低这些残余电流。把输出电位调节到仪表48、Keithly电位计指示为零以使保留的一些残余电流为零。利用恒电位仪通常也能把地线电流降低到零，恒电位仪并不使内部的工作（试样）电极接地。在这些例子中腐蚀电流是根据Stern-Geary方程式和利用了由N.Greene和R.Gandhi在Materials    Perf。21，34（July    1982）上发表的计算机曲线拟合程序用计算机计算得出。典型的Tafel常数BA＝70mv/十进位（decade）和BC＝110mv/十进位。实际上这些常数与探头设计无关，因为它们是与腐蚀机理本身有关的常数。

对于图2-11中腐蚀探头12的实施例，电极间的电阻是随指定的原油、所含盐水量、搅拌速度和探头结构而变，因为它们都关系到盐水在电极-混合物界面上的出现。仅作为说明，在工作电极16和参比电极18之间的某些电极间的电阻列于如下：

混合物    电阻（兆欧）

环/盘探头    平板电极

（图6-11）    （图2-3）

原油A    1.0    0.14

原油A+2%盐水    0.65    0.11

原油B    0.83    0.04

原油B+2%盐水    0.005    0.004

原油B+15%盐水    0.2    ★

原油B+40%盐水    0.21    0.04

原油C+0.2%盐水    1.0    0.14

原油C+2%盐水    0.65    0.112

原油C+5%盐水    0.256    0.027

原油C+10%盐水    0.28    0.0018

混合物    电阻（兆欧）

环/盘探头    平板电极

（图6-11）    （图2-3）

原油C+15%盐水    0.24    0.0054

原油C+20%盐水    0.292    0.022

原油D    0.825    0.06

原油D+2%盐水    0.249    0.053

原油D+5%盐水    0.0057    ★

★没有测量

正如前面所提到的，在参比电极18和与其微观接近的腐蚀液体之间的预先测定的电位差，是当作电流为零时工作电极16和参比电极18之间所测量的电位。也正如前面所指出的，必需的仅是通过测定电流时的附加电动势（超电位）。仅作为说明，对于图2-11探头12的各种实施例，在参比电极18和某些指定的原油和某些原油/盐水混合物之间的预先测定的电位差列表如下：

混合物    电位差（伏特）

环/盘探头    平板电极探头

（图6-11）    （图2和3）

原油B+40%盐水    ★    -0.0140

原油C+0.2%盐水    +0.1136    -0.01308

原油C+2%盐水    +0.0750    -0.0414

原油C+5%盐水    +0.0683    -0.0368

原油C+10%盐水    +0.0220    -0.0104

原油C+15%盐水    -0.01370    -0.00738

混合物    电位差（伏特）

环/盘探头    平板电极探头

（图6-11）    （图2和3）

原油C+20%盐水    +0.0125    -0.0291

原油D    +0.0403    -0.01322

原油D+2%盐水    +0.0195    -0.0032

原油D+5%盐水    +0.01463    ★

★没有测量

仅作为说明，对于在图12-27中探头12的各种实施例，在参比电极18和某些指定原油和某些原油/盐水混合物之间的预先测定的电位差列表如下：

混合物    电位差（伏特）

环/盘探头    平板电极探头

（图24和25）    （图20和21）

原油B+40%盐水    ★    ★

原油C+0.2%盐水    +0.1136    +0.01136

原油C+2%盐水    +0.0750    +0.0750

原油C+5%盐水    +0.0683    +0.0683

原油C+10%盐水    +0.0220    +0.0220

原油C+15%盐水    -0.01370    -0.01370

原油C+20%盐水    +0.0125    +0.0125

原油D    +0.0403    +0.0403

原油D+2%盐水    +0.0195    +0.0195

原油D+5%盐水    +0.01463    +0.01463

★没有测量

在这些下列例子中高压测量是在标准的2升工程用高压釜、316不锈钢高压釜中进行的。电极探头穿过具有标准管子接头的高压釜盖至高压釜内部1 3/8 ″处。压力用带有型号为T5106-05-B10固态传感器的高压釜工程数字仪表监控。CO₂的压力保持在760±20磅/吋²表压（Psig）。温度控制是用高压釜工程温度控制器“固态控制器＃520”进行。这个特殊单元当放置在185°F时以规定的90分钟间隔在192°F和174°F之间循环，这对腐蚀速度的影响可以忽略。腐蚀速度参数的测量是在186°±3°F下进行的。当进行连续测量时用手动调节加热器功率，这个偏差大约可减小一半。

例Ⅰ

在图6、7和11的实施例中的探头12用10M    KOH、80℃（2小时）活化处理前后，在含40%盐水的原油B中所测量的电流-电位曲线都列于图34中。活化前与后所测量的电流（微安）分别为-0.002和-0.1，在参比电极18和工作电极16之间的电动势（伏特）活化前与后分别为-0.732和-0.401。活化前后在参比电极18和工作电极16之间的电阻（兆欧）分别为0.8和0.095。在参比电极18和靠近参比电极18的原油中一点之间的电动势（伏特），活化前为-0.266而活化后为-0.017。活化前后所计算的腐蚀电流分别为0.0002微安和0.25微安。显然，用KOH处理产生了对于盐水/油混合物的电流响应。

例Ⅱ

用KOH处理的平板电极探头12（图2和3的实施例）在原油B中作腐蚀电流的测量，原油通过添加盐水、升高温度和加大二氧化碳压力被审慎地做成腐蚀性更强的介质。下列表Ⅳ表示出图2和3中的探头12对增大腐蚀性的盐水/油混合物所作出的响应。

表Ⅳ

用平板电极探头★测量腐蚀电流

（把CO₂通入探头12以后30分钟进行测定）

液体温度 CO₂压 腐蚀电流 外加电流 在R和 在液体

力（磅/    （微安）    （微安）    W之间    中R和

吋²表压） 所测的 pt之

电动势    间所测

（伏特）    定的电

动势

（伏特）

原油B    75°F    15    0.0008    -0.02    -0.590    -0.540

+40%    150°F    15    0.02    -0.02    -0.130    -0.024

盐水    185°F    15    0.12    +0.20    +0.0321    +0.035

185°F    775    0.53    +0.20    +0.016    +0.008

纯盐水    185°F    775    206    +98    +0055    +0.10

★电极板的顺序为R-W-C-W-R-W-C-W-R（其中R＝参比电极，W＝工作电极，C＝对电极）所有同种电极是并联的。

油/40%盐水混合物随着CO₂的压力升高和/或盐水成分提高和/或温度的升高其腐蚀性是增大的，所测量的腐蚀电流随着混合物腐蚀性的增强而增大。

例Ⅲ

用原油D和用KOH处理图6、7和11中实施例的探头12重复例Ⅱ的测量方法，所得结果列于下列表Ⅴ：

表Ⅴ

用图6、7和11的探头测量腐蚀电流

液体温度 CO₂压 外加电流 在R和 在液体 腐蚀电流

力（磅/    （微安）    W之间    中R和    （微安）

吋²表压） 所测的 pt之

电动势    间所测

（伏特）    定的电

动势

（伏特）

原油D    185°F    760    +0.01    -0.0232    +0.00885    0.023

原试样

原油D/盐水混

合物，2%盐水    760    +0.02    +0.0323    +0.00782    0.053

5%盐水    760    -0.2    +0.01780    -0.0153    0.30

例Ⅳ

N80钢在不同量4%盐水的原油C中的腐蚀电流-时间图示于图35中，该测试是在下列条件下（见下表）和在标称760磅/吋²表压CO₂、185°F的高压釜中用图6、7和11实施例的探头12进行测量的。

液体 外加电流 在R和W之间 在液体中R和 腐蚀电流I_C

（微安）    所测量的电动    pt之间所测    （微安）

势（伏特）    量的电动势

（伏特）

原油C

+    -0.01    +0.0919    -0.0336    0.005

0.2%盐水

原油C

+    -0.006    +0.0639    -0.0069    0.018

2%盐水

原油C

+    -0.01    +0.1627    -0.00554    0.037

5%盐水

原油C

+    -0.002    +0.01176    -0.00064    0.035

10%盐水

原油C

+    -0.02    -0.0257    -0.00724    0.058

15%盐水

原油C

+    -0.04    -0.0227    -0.019    0.044

20%盐水

就所有情况而言，在开始时出现较快的腐蚀过程，然后随着时间下降到一个较低的稳态速度。在图38中用传统的试样失重法得出相同的结论（见实例，测试是在原油B和40%盐水中在760磅/吋²表压CO₂、185°F、5小时、外加电流为0.1微安下进行的，在R和W之间所测量的电动势为-0.331伏特，在液体中R和pt之间所测量的电动势为0007伏特）。在这两种情况下工作电极16的钢表面上由FeCO₃所覆盖。在760磅/吋²表压CO₂和185°F下，在CO₂诱导腐蚀开始以后大约5-10小时的腐蚀电流都随盐水的含量有一些变化，正如表Ⅴ所示。

例Ⅴ

在不同量4%盐水的原油C中低合金钢的腐蚀电流-时间图都示于图36中，用图2和图3实施例的探头12在标称760磅/吋²表压CO₂和185°F高压釜中在下列条件下进行测定：

液体 外加电流 在R和W之间 在液体中R和 腐蚀电流I_c

（微安）    所测量的电动    pt之间所测    （微安）

势（伏特）    量的电动势

（伏特）

原油C

+    -0.01    -0.0219    -0.0077    0.027

0.2%盐水

原油C

+    -0.01    -0.0430    -0.006    0.035

2%盐水

原油C

+    -0.01    -0.0354    -0.0044    0.047

5%盐水

原油C

+    -0.01    -0.01740    -0.00345    0.06

10%盐水

原油C

+    -0.01    -0.0316    -0.00383    0.054

15%盐水

原油C

+    -0.01    -0.0349    -0.00479    0.44

20%盐水

在开始时再次出现快的腐蚀过程，随后是较慢的腐蚀过程。

例Ⅵ

N80钢在含40%盐水的原油B中的腐蚀电流-时间图示于图37中。该测试是在760磅/吋²表压CO₂、185°F的高压釜中用图6、7和11实施例的探头12进行测量。根据所施加的电流+0.1微安、R和W之间所测量的电动势-0.289伏特、在液体中R和pt之间所测量的电动势+0.009伏特，计算出在22小时的数据。又一次，开始腐蚀速度较快，随后由于钝化作用而变为较慢的稳态腐蚀速度。

例Ⅶ

下面对比用图2-11实施例的探头12所获得的腐蚀速度（它们都乘以11）和用传统的失重测量所获得的腐蚀速度：

对比在油和盐水中的腐蚀速度测量

24小时平均（密耳/年）（mpy）

体系    气体    腐蚀速度测量（mpy）

温度    试件    探头

95%原油C 760磅/吋²表压CO₂185°F 5.2 6.2

95%原油B 760磅/吋²表压CO₂185°F 0.71 0.77

60%原油D 760磅/吋²表压CO₂185°F 1.0 1.1

对比结果表明，用图2-11实施例的探头所测量的腐蚀速度和用试样失重法所测量的腐蚀速度成比例。

例Ⅷ

图24和25实施例的探头12用10M    KOH、80℃（2小时）活化处理前后，在含40%盐水的原油B中分别测量了电流-电位曲线，于图39中示出。活化前后所测量的电流（微安）分别为-0.002和-0.1，在活化前后参比电极18和工作电极16之间的电动势（伏特），分别为-0.732和-0.401。在活化前后参比电极18和工作电极16之间的电阻（兆欧）分别为0.8和0.095。参比电极18和接近参比电极18的原油中一点之间的电动势（伏特），在活化前为-0.266而在活笪?0.017。活化前后所计算的腐蚀电流分别为0.0002和0.25微安。显然，用KOH之处理对盐水/油混合物产生了电流响应。

例Ⅸ

对于用KOH处理的图24和25实施例的探头12与用KOH处理的图6和7实施例的探头12，分别测量了它们的腐蚀电流。这两种实施例的探头12都插在原油D中，并在温度185°F和760磅/吋²表压压力CO₂下。测量结果都列于下表Ⅵ中（注意：由于电极表面积的变化，腐蚀电流应用微安/厘米²表示。）：

例Ⅹ

N80钢在含有40%盐水的原油A中，用图24、25和图6、7的探头所测定的腐蚀速度-时间图都示于图40中。该测量是在标称760磅/吋²表压CO₂、185°F的高压釜15中进行的。还包括了由试件失重法所测量的腐蚀速度。测量结果表明，在所有情况中开始时通常出现较快的腐蚀过程，并随时间下降到一个较低的稳态速度。显然，用本发明改进的图24和25的探头所测定的电化学腐蚀速度比用图6和7探头所测定的腐蚀速度，更加接近于用试样失重法所测定的结果。

例Ⅺ

在下面表Ⅶ中列出了用图24和25改进的探头通过改进的电化学技术与由试件失重法所测量的平均腐蚀速度（24小时），并给出了这两种方法的对比结果。

表Ⅶ

在盐水/原油中的腐蚀速度

（24小时，760磅/吋²表压CO₂，185°F，NaCl盐水）

原油    腐蚀速度（mpy）

失重    电化学（改进的）

95%E    34    28

95%C    3.0    5

95%D    0.4    0.3

100%C    1.1    0.8

例Ⅻ

图26和27的腐蚀探头与原油流动成垂直方向连接到直径为6吋的输油管的中央（如图1），其横截面离油井的井口距离为20呎，油井的压力为200磅/吋²表压，温度为150°F，含12%CO₂和200ppmH₂S，流量为12500桶油/天。测量腐蚀金属丝电阻的先有技术工艺装置（例如腐蚀仪），像腐蚀探头一样处在相同的位置，但离井口的距离为10呎。输入恒电位仪的电压为7毫伏，在每天中午进行测量，测量时间为20秒。读取仪表上的电流读数并校正成单位为mpy（密耳/年）的腐蚀速度。同样读取腐蚀仪上的读数。在每次读数时要测量水的体积%含量。将每次读数、校正和测定值对指定日期作图。所作出的图示于图41中。在图中第37天和第44天之间被中断，这是由于没有油田工程师读数和测定水的%含量。在水的体积%含量的图中第7天和第17天之间出现中断，这是由于油田工程师没有测量水的%含量。通过各个点的直线是一条趋势线。

图41中的结果表明，随着水的体积%含量的增加，图26和27腐蚀探头的仪表上电流读数和校正的腐蚀速度是增大的。同样在腐蚀仪上的腐蚀读数也是随着水的体积%含量的增加而增大的，但是这些点比用本发明腐蚀探头测得的更为分散。根据图41可以清楚看到，本发明腐蚀探头所给出的随着水的%含量增加而腐蚀速度指示读数增大的数据，要比腐蚀仪更为灵敏、稳定和精确。

例ⅩⅢ

在本试验中所使用的腐蚀剂，为市售的用氮气去氧的标准pH2缓冲溶液。利用图28-33实施例的腐蚀探头12（即具有多个工作电极16A、16B等），测定各个工作电极上的腐蚀速度。多个金属工作电极探头12是由直径为0.25吋的N80钢棒和以下列次序包裹着的：0.025吋厚的园筒形酚醛树脂电介质，0.025吋厚园筒形316不锈钢（ss），0.025吋厚园筒形酚醛树脂电介质，0.025吋厚园筒形N80钢，0.025吋厚园筒形酚醛树脂电介质所组成，所有这些并加入适当的固定材料60都装置在一根316ss的管子内。在测定N80环的腐蚀速度时，316ss管也可用作为对电极20;316ss还起参比电极18的作用。在10毫伏的极化作用下产生5微安的阴极电流，相当于N80钢的腐蚀速度为14密耳/年（mpy）。在相同的溶液中用相同的探头对316ss还作出同样的腐蚀测量。此时316ss表面在70毫伏极化作用下所产生的阴极电流为0.1微安，相当于腐蚀速度0.06密耳/年（mpy）。

例ⅩⅣ

在例ⅩⅢ中所描述的探头是用于测定316不锈钢和N80钢在CO₂-盐水-原油混合物（760磅/吋²表压CO₂，186°F）中的腐蚀性。由于这种流体混合物的电阻率很高，因此必须使酚醛树脂电介质的表面成为离子导电性。在合适的位置上使电介质表面成为离子导电性以后，有1微安的阴极电流通过316ss环（在通入二氧化碳腐蚀剂之后20分钟）。这个电流通过316ss环产生31毫伏的极化作用，相当于腐蚀速度1.3密耳/年（mpy）。相对于N80钢，该钢环电位在+330mv，这也意味着该ss表面处在钝化状态。在这种早期的腐蚀过程中N80环的极化作用是比较困难的，所表示的腐蚀速度大于1000密耳/年（mpy）;这种低合金钢表面是处在“活性状态”。众所周知，用CO₂延长对N80钢的腐蚀可产生一种难溶的碳酸铁表面膜。这种膜可使表面钝化而进一步减小腐蚀。在24小时之后，由21毫伏极化N80钢产生0.03微安电流，表明腐蚀速度为0.06密耳/年。在此时该不锈钢表面也发现处在钝态。

例ⅩⅤ

图24和25的腐蚀探头12制成为具有用苛性碱浸蚀的酚醛树脂的离子导电电介质表面23，它把参比电极18和工作电极16隔开。所有电极（即工作电极16、参比电极18和对电极20）是由镀铂的钢制成。腐蚀探头12插入纯的无盐的四氢呋喃（THF）中以作出校正曲线。如图42中所表明，当在镀铂的工作电极16和参比电极18之间施加1.3伏电位差时，在镀铂的工作电极16和对电极20之间的电流近似0.1微安。同样，当施加2.8伏和3.2伏左右的电位差，所测量的电流近似地为0.24和0.26微安。用这三点作出纯的无盐的THF电压-电流曲线;并通过使用这条曲线，可用腐蚀探头12测试任何一种号称为纯的THF溶液（即无电活性物质），以鉴别该THF是否纯。把腐蚀探头12插入号称为纯的THF溶液中，输入已知的电压并测量电流。如果电压-电流的点落在图42中纯THF曲线上方，表明号称纯的THF并不纯，而是含有电活性物质，因为对于相应的已知电压的输入有更大的电流传导通过号称为纯的THF溶液。如果号称为纯的THF溶液是纯的话，那末其电压-电流的点将近似地落在所作出的纯THF的校正曲线上。

例ⅩⅥ

在例ⅩⅤ的THF溶液中加入0.8%水。并把例ⅩⅤ的腐蚀探头插入THF/0.8%水溶液中;当分别以近似于0.4、0.8、1.2、1.6、1.9和2.1伏的电压输入时，可分别读出相应于这些电压的电流：0.2、0.4、0.6、0.85、1.05和1.15微安。正如在图42中所说明的，由这些电压-电流点可作出THF/0.8%水溶液的电压-电流曲线。水分子在铂上能被电氧化为氧气，也能被电还原成氢气（即水是“电化学活性的”）。

利用这条曲线和腐蚀探头12，可测试THF/水溶液中其含水量。把腐蚀探头12插入THF/水溶液中，并输入已知电压，然后测量与其相应的电流。如果电压-电流点落在图42中THF/0.8%水溶液曲线的上方，那末THF/水溶液则含有大于0.8%的水、电活性物质或组分，因为输入相应的已知电压流过THF/水溶液的电流，大于输入相同已知电压流过THF/0.8%水溶液的电流。如果电压-电流点落在THF/0.8%水曲线的下方（即在纯THF曲线和THF/0.8%水曲线之间），则该THF/水溶液含有小于0.8%的水，因为输入相应的已知电压流过的电流，小于输入相同的已知电压流过THF/0.8%水溶液的电流。如果电压-电流点落在THF/0.8%水曲线上，则该THF/水溶液含有0.8%水。

例ⅩⅦ

将0.2%水加入例ⅩⅤ的纯THF溶液中，在腐蚀探头12插入该THF/0.2%水溶液之后，将电压1.4、1.8、2.2和2.6伏输入腐蚀探头12。把0.2%水的电流点标绘于图43的图上。相应于这些电压所饬康牡缌鞫夹∮?.1微安左右，如图43的曲线所示。对THF/0.2%水溶液添加水以使新的溶液为THF/0.4%水溶液，把腐蚀探头12插入其中，然后输入1.4、1.8、2.2和2.6伏电压，并测出其相应的电流分别为：0.15、2.5、3.0和3.5微安。然后把0.4%水/电流点标绘在图43的图上。再在THF/0.4%水溶液中添加水使成THF/0.8%水溶液，在腐蚀探头12插入其中后输入与上述相同的一组电压，并测出相应于各个电压的电流，其电流值分别为：0.63、0.87、0.99和1.19微安。再把0.8%水/电流点标绘图43的图上，于是对各个电压（即1.4、1.8、2.2和2.6伏）可作出一组曲线，正如图43所示。显然，如果输入的电压越多，则作出的曲线越多。在图43中任一电压下所测量的电流越高，则此处在THF中有更多的水存在。所测量的电流值取决于添入THF中的水量。利用图43中的一组曲线和腐蚀探头12，可以测定出THF/水溶液中水的准确含量。例如，把腐蚀探头12插入某一THF/水溶液中，并输入一个取自于一组曲线的电压（即1.4或1.8或2.2或2.6伏）。如果把1.4伏输入腐蚀探头12，相应于1.4伏所测量的电流大约为3.8微安，于是在1.4伏的曲线上标出相当于3.8微安的一个点。如果该点在图43中曲线上标为点“a”，那么与a点在横坐标（标注为在THF中%H₂O）上相应的点为0.6，表明在THF/水溶液中含有0.6%水。为了证明这个断定，把一组曲线的其余电压（即1.8、2.2和2.6伏）输入，测定相应于各其余电压的电流，在各条其余电压曲线上标绘出与电流相应的点。如果把这些点分别在1.8伏、2.2伏和2.6伏的曲线上标记为点“b”、点“c”和点“d”（正如图43中曲线上所标记的那样），于是与这些点在横坐标上相应的点为0.6%，则表明该THF/水溶液确实含有0.6%水。这样，本发明的腐蚀探头12可作出一组校正曲线，此组曲线可用于检测THF/水溶液中的确切含水量。

例ⅩⅧ

把例ⅩⅤ中所叙述的探头插入含有添加0.01%水的纯THF中。把恒定的2.5伏电压施加到腐蚀探头12上。两分钟后将脱水剂（Linde    4A分子筛）加入流体中。电流-时间曲线示于图44中;14分钟后再加入脱水剂。在图44中表示出电流随时间减小，这是由于脱水剂除去了THF中的水。显然，腐蚀探头12能检测电绝缘流体中具有电活性的水的存在。在本例中所用的电绝缘流体为THF。

例ⅩⅨ

本发明可用例ⅩⅤ中所叙述的腐蚀探头12对马达油（Quaker    State    SAE    30）中的水分进行电流分析予以说明。图45列出了添加一定量水的马达油的测量电流-外加电压曲线，在本例中马达油的含水量为468ppm。实验结果表明，外加电压越大含一定量水马达油的测量电流也越大。

例ⅩⅩ

用例ⅩⅨ的马达油作另一个测试，在马达油中添加足够量水，以使油/水溶液含水量为430ppm。在插入其中的腐蚀探头12上施加一个-0.2伏的恒定电压，与其相应的电流为0.1微安。在马达油添加更多的水使其含水量为620ppm，-0.2伏电压再次输入探头12，与其相应的测量电流为0.4微安。继续加水直到含水量为840ppm，同样在探头12上施加-0.2伏电压，所测量的电流为1.5微安。再在马达油中添加水使其含水量为950ppm，对腐蚀探头12输入-0.2伏电压，与其相应的测量电流为4.2微安。所测得的曲线示于图46中，并表明在固定的外加电压下（即-0.2伏）所测量的电流与马达油的含水量相关。利用这条曲线和腐蚀探头12一起可测定出马达油中的含水量。例如把腐蚀探头12插入待测含水量的马达油中，然后施加一个-0.2伏的电压，并测定与其相应的电流。在图46中与该电流相应的含水量（ppm）就是马达油中的含水量。如果在待测含水量的马达油/水溶液中的腐蚀探头12上施加-0.2伏电压，所测量的电流为2.5微安，于是相当于这个所测电流的ppmH₂O（见图46中的虚线）为900ppm。这表明在马达油/水溶液中的含水量为900ppm。

例ⅩⅪ

本发明的腐蚀探头可用于称之为“循环伏安法”的电分析技术。施加到工作电极16上的电位随时间的变化很快，例如每秒100毫伏，通常以线性方式从一个予选值到另一个予选值，然后返回到原来的予选值。所得的电流-电位图可以提供有关于流体相和电极材料的信息。在图47中表示出低合金碳钢在含有40%（体积）盐水和760磅/吋²表压CO₂的高电阻原油混合物中，用腐蚀探头12进行的循环伏安法实验（虽然这种混合物含有运载电流的离子，但是由于在1000转/分（rpm）的高速搅拌下，使离子导电的水相以分离的液滴分散在连续的油相中，因此混合物的导电性很差;工作电极和参比电极之间的欧姆电阻超过1兆欧）。钢工作电极16的电位开始为-400毫伏并以100毫伏/秒连续增大到+900毫伏，然后再以相同的速度下降到+100毫伏。电流图（图47）表明电位小于+200毫伏，这种成分的钢不会腐蚀（电流是阴极的）。事实上，+900毫伏到+100毫伏的扫描和-400毫伏到+900毫伏扫描是相交的，意味着这种钢的表面易于产生小孔，这是由于在+200毫伏时发生部分自发的腐蚀过程。

例ⅩⅩⅡ

在760磅/吋²表压CO₂、186°F下，在高压釜15中测试介质为5%（体积）盐水（4%NaCl）的1000毫升原油，并用N80钢试棒以1000rpm搅拌。探头中的电介质22是环氧树树脂，并没有离子导电性。在这些实验条件下试样16和参比电极18之间的欧姆电阻为5.7至8.7兆欧。表面活性剂是WITCO生产的WITCONATE“P10-59”，它是一种油溶性的离子型的烷基芳基十二烷基磺酸胺。先把探头插入这种材料中，然后用水把过量的表面活性剂流体洗掉，并把探头12放入高压釜15。此开路电位是稳定的，表明离子导电的电介质表面23起了作用。于是可测定稳定的腐蚀速度，例如：

时间    Ic（微安）    伏特    密耳/年

7分钟    0.0    -0.0027

-20    -0.178    17

所测定的腐蚀速度-时间的关系为：

时间    密耳/年

0    5，540

5分钟    168

7    17

15    11

166    13

用具有图2-11实施例的探头12更换这种探头12，并根据表Ⅰ的浸蚀剂进行活化，所测得的腐蚀速度为16密耳/年，基本上与用表面活性剂活化的探头12求得的值相同。对于表面活性剂活化的探头12，在测试介质中试样-参比电极的电阻为0.1兆欧。在磨掉此表面以后，欧姆电阻为5.7兆欧，并且开路电压很不稳定;而且不可能测定电化学腐蚀速度。这些结果证明，该表面活性剂确实使电介质22的表面被活化，而且此数据不是由于表面活性剂进入流体相引起的。

例ⅩⅩⅢ

测试介质和条件与例ⅩⅫ所叙述的相同。表面活性剂是GAF产品“IGEPAL”CO170，这是一种油溶性的非离子型的壬酚族的乙氧基化的烷基苯酚表面活性剂。把无活性的环氧树脂电介质探头插入这种材料中，洗去过量的表面活性剂，并把探头放入高压釜。开路电压也很稳定，可以用电化学方法测定腐蚀速度，例如：

时间    Ic（微安）    电压（伏特）    密耳/年

50分钟    0.0    -0.0006

2    -0.0478    7

所测量的腐蚀速度-时间关系为：

时间    密耳/年

5分钟    544

35    60

40    7

可以推断非离子型表面活性剂也可使探头活化。

结合各实施例已叙述了本发明，其意图是表明本发明的各种修改、变化和替换，也应视为本发明前面所公开的内容。在某些情况下，只采用本发明的某些特征而没有采用其它特征，也应包括在前述的本发明的范围内。例如，在图48-51的腐蚀探头12实施例中并不需要参比电极18的作用，而用对电极20替换。换言之，腐蚀探头12只包括两个电极（即工作电极16和对电极20而没有参比电极18）和在两极之间的具有离子导电电介质表面23的电介质22。关于本发明的这个实施例，工作电极16和对电极20都是由具有离子导电的电介质表面23的电介质22所隔开。对电极20可以处在中心位置，正如图49所示，或者工作电极16处于中心位置，由对电极20围绕着工作电极16，如图50和51所示。除了工作电极16、对电极20和在它们之间的具有离子导电的电介质表面23的电介质22之外，本发明的这种实施例的腐蚀探头12可以包括外壳30，外壳30终止于外壳端面32（见图50和51）。没有离子导电电介质表面23的电介质22或任何类似物质或材料，可以位于对电极20和外壳30之间。工作电极16和对电极20分别终止于工作电极端面24和对电极端面28。导线34和38分别连接到工作电极端面24和对电极端面28的对端52和56上。用这种实施例的腐蚀探头12在腐蚀液体中测定工作电极16上腐蚀速度的方法，包括工作电极16和对电极20之间施加恒定电流和测量工作电极16（相对参比电极）的极化值△φ。腐蚀速度是由转换因子K（它取决于Tafel斜率，极化值△φ和电极面积）除以极化值△φ计算得出。此法以及在工作电极16上测定腐蚀速度的其他方法在题名为“测定腐蚀速度的电的和电化学方法”一文中已作较详细的叙述。此文在1984年由Technical    Committee    Of    the    National    Association    of    Corrosion    Engineers，Houston，Texas（article    NO.T-3L-3（TCR）D52    Rl    pd）发表。此文及其参考文献都一起并入本发明的参考文献中。

同样，在本发明的较概括的方面来看，任一实施例的腐蚀探头，可与任何一种装置39或任何一种电位变化选择装置（例如公知的直流电源、电位计等）相连接，为了选择和保持工作电极16与参比电极18之间所需要的电位变化，为响应所选择的该电位变化，要有一电流流经工作电极16和对电极20或电流传导装置并足以影响工作电极16和参比电极18之间所选择的电位变化值。一个电流测量装置（例如仪表48）可以测量流过工作电极的电流量。现在可以根据前面提到的任何一种方法，包括那些在题名为“测定腐蚀速度的电的和电化学方法”一文中所叙述的方法，来测定工作电极16的腐蚀速度。同样任何一种实施例的腐蚀探头12，可与任何一种装置39或任何一种电流选择装置（例如公知的直流电源、电位计等）相连接，以选择和保持一个所要求的电流经过工作电极16和对电极20（或电流传导装置）。电位差的测量装置（例如电压表50）可测量工作电极16和参比电极18之间的电位差，然后根据前面所提到的任何一种方法可求出工作电极16的腐蚀速度。

到目前为止，本发明的各种实施例已作叙述，应当理解对这些实施例能够作出很多进一步的改进。但本发明申请将包括按照本发明的基本原理所作出的，和本发明所公开的内容有些偏离的改变、应用或适用性，这些偏离属于本发明技术领域的常规知识与实践，也是应用前述的本发明的基本特征所作出的。这些内容均应算做本发明的范围和所附权利要求的限定之内。

Claims (12)

1、一种在腐蚀性液体中测量金属腐蚀速度的方法，其中包括用一种具有离子导电表面的电介质的腐蚀探头接触腐蚀液体。

2、一种在腐蚀性液体中测量金属腐蚀速度的设备，其中包括一种具有有离子导电表面的电介质的腐蚀探头。

3、一种用于测量金属或类似物在腐蚀性液体中腐蚀速度的腐蚀探头，其中包括组合在一起的至少一个参比电极;至少一个对电极;至少两个工作电极;一种置于每个参比电极与工作电极之间以及每个工作电极与对电极之间的电介质，且其中所述的在每个参比电极与工作电极之间的电介质具有一种离子导电表面。

4、一种在通常非离子导电流体中检测至少一种电化学活性组分的方法，其中包括如下步骤：

（a）用具有离子导电表面的腐蚀探头，在不含任何可检测量的至少一种电化学活性组分的通常非离子导电流体的第一个试样中作出校正数据，所述的作出的校正数据包括作为校正电位差的函数的校正电流;

（b）把该腐蚀探头插入所述的通常非离子导电流体的另一个试样中，该试样可含有至少一种可检测量的电化学活性组分;

（c）在该腐蚀探头的两个电极之间施加一个已知电位差;

（d）测量响应所施加的已知电位差的流经步骤（b）的非离子导电流体和流经该腐蚀探头的至少一个电极的电流;和

（e）比较步骤（d）所测量的电流与相同于步骤（c）的电位下从步骤（a）作出的校正数据中得到的校正电流，以确定所述的至少一种电化学活性组分是否存在，这一点可由所测电流与校正电流之间的差表明。

5、一种在通常非离子导电流体中检测至少一种电化学活性组分的方法，其中包括如下步骤：

（a）用具有至少两个电极的腐蚀探头在不含任何可检测量的至少一种电化学活性组分的通常非离子导电流体的一个试样中作出校正数据，这些电极所暴露的端面由具有离子导电表面的电介质隔开，所述的校正数据包括作为校正电流的函数的校正电位差;

（b）把该腐蚀探头插入所述的非离子导电流体的另一个试样中，该试样可含有至少一种所述的可检测的电化学活性组分;

（c）对腐蚀探头的至少两个电极施加已知电流，腐蚀探头中所述的两个电极至少有一个与步骤（a）的一个电极相同;

（d）测量响应所施加已知电流的该腐蚀探头的步骤（a）的至少两个电极间的电位差;和

（e）比较步骤（d）所测量的电位差与相同于步骤（c）的电流下从步骤（a）中所作出的校正数据中得到的校正电位差，以确定所述的至少一种电化学活性组分是否存在，这一点可由所测电位差与校正电位差之间的差表明。

6、一种在通常非离子导电流体中检测至少一种电化学活性组分含量的方法，其中包括如下步骤：

（a）用具有离子导电表面的腐蚀探头在含有已知可检测量的至少一种电化学活性组分的非离子导电流体中作出校正数据，所作的校正数据包括校正电流作为校正电位差的函数;

（b）把腐蚀探头插入含有一未知可检测量的至少一个电化学活性组分的非离子导电流体中;

（c）在腐蚀探头的两个电极之间施加一个已知电位差;

（d）测量响应施加已知电位差的流经步骤（b）的非离子导电流体和流经腐蚀探头至少一个电极的电流;和

（e）对比步骤（d）所测量的电流与相同于步骤（c）的电位下从步骤（a）所作出的校正数据中得到的校正电流，如果在步骤（b）的非离子导电流体中存在的电化学活性组分大于步骤（a）的已知量，则通过测量的电流值大于校正电流值表示出来，或者如果存在的电化学活性组分少，则通过测量的电流值小于校正电流值表示出来。

7、一种在非离子导电流体中检测至少一种电化学活性组分含量的方法，其中包括如下步骤：

（a）用具有至少两个电极的腐蚀探头在含有一已知检测量的至少一个电化学活性组分的非离子导电流体中作出校正数据，这些电极暴露的端面由具有离子导电表面的电介质隔开，所作的校正数据包括校正电位差作为校正电流的函数;

（b）把腐蚀探头插入一未知可检测量的至少一个电化学活性组分的非离子导电流体中;

（c）在腐蚀探头的至少两个电极上施加一已知的电流，在腐蚀探头中至少两个电极中的一个与步骤（a）的电极之一相同;

（d）测量响应施加已知电流的腐蚀探头的步骤（a）的至少两个电极之间的电位差;和

（e）对比步骤（d）所测量的电位差与相同于步骤（c）的电流下从所作的校正数据中得到的校正电位差，如果在步骤（b）中的非离子导电流体中存在的电化学活性组分大于步骤（a）的已知量，则由所测量的电位差大于校正电位差表示出来，或者如果存在的电化学活性组分少，则由所测量的电位差小于校正电位差表示出来。

8、当腐蚀探头插入含有离子导电溶液分散相的腐蚀液体时，使腐蚀探头的电介质表面制成离子导电性的一种方法，此法包括的步骤为：

（a）当腐蚀探头插入含有离子导电溶液分散相的腐蚀液体时，用能提供电介质表面离子导电的表面活性剂接触腐蚀探头的电介质表面。

9、在腐蚀性液体中测量金属腐蚀速度的一种设备，其中包括组合在一起的：

一种腐蚀探头装置，它包括组合成整体的至少一个第一电极、至少一个第二电极和至少一个第三电极;一种置于第一电极和第二电极之间与第二电极和第三电极之间的电介质，而其中所述的在第一电极和第二电极之间的电介质具有离子导电表面;

一种电位变化选择装置，它与所述的第一电极和第二电极和第三电极相连，为了选择和保持第二电极相对于第一电极所要求的电位变化，通过引起一电流经过第二电极和第三电极以响应所选择的要求的电位变化，当所有电极与腐蚀液体接触时，其大小足以能实现在第二电极与第一电极间所选择的需要的电位变化;和

测量流过第二电极电流量的电流测量装置。

10、在腐蚀液体中测量金属腐蚀速度的一种设备，其中包括组合在一起的：

一种腐蚀探头装置，它包括组合成整体的至少一个第一电极、至少一个第二电极和至少一个第三电极;一种置于第一电极和第二电极之间与第二电极和第三电极之间的电介质，而其中所述的在第一电极和第二电极之间的电介质具有离子导电表面;

一种电流选择装置，它与所述的第一电极和第二电极和第三电极相连，当所有电极与腐蚀液体接触时，用以选择和保持所需要的电流通过第二电极和第三电极;

测量电位差的装置，用以测量第二电极和第一电极之间电位差。

11、一种在腐蚀液体中测量金属或类似物腐蚀速度所用的腐蚀探头，它包括组合在一起的工作电极，对电极和位于工作电极和对电极之间的具有离子导电表面的电介质。

12、一种在腐蚀液体中测量金属或类似物腐蚀速度所用的腐蚀探头，它包括组合在一起的第一电极、第二电极和位于第一电极和第二电极之间的具有离子导电表面的电介质。

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