[发明专利]一种土壤腐蚀性加速试验方法与装置

说明书

技术领域

本发明属于腐蚀技术领域，具体地说，本发明涉及一种土壤腐蚀性加速试验方法与装置。

背景技术

    土壤腐蚀加速试验是通过人为控制实验条件以达到加速腐蚀的目的而在短时间内进行土壤腐蚀研究的一种重要手段。以往的土壤腐蚀加速试验方法主要是强化介质法、电偶加速法、电解失重法、间断极化法等。强化介质法就是通过改变土壤介质的理化性质（例如加入Cl^-、SO₄^2-、Fe²⁺等）来改变土壤腐蚀性，该法的局限性很明显就是改变了土壤的理化性质。孟厦兰，郭稚弧等人用电偶加速法对铜-钢电偶加速钢在土壤中腐蚀进行了研究，在大庆地区土壤中, 当铜-钢电偶的面积比达30：1 时，控制一定的温度、湿度条件，可以使钢的腐蚀在半年内达到或超过现场埋片30年的程度，加速比可达183.4倍。日本的Kasahara等人用反向方波对金属试样进行了间断性极化，研究了40种土壤中试件的极化阻力、电容和腐蚀电位等，并将实验结果与腐蚀失重、点蚀深度等基础腐蚀数据进行了相关性研究。但是除了强化介质法之外，其余的都只是通过施加电流来达到加速腐蚀的目的，腐蚀条件和形貌与实际的腐蚀情况具有一定的差异，试验主要考虑了土壤宏电池的影响，忽略了腐蚀微电池的作用。聂向晖等人通过控制土壤含水量，温度变化来改变土壤腐蚀过程中的动力学参数从而实现加速腐蚀的目的，这从另一个角度开启了土壤腐蚀加速试验的研究，这种方法将土壤腐蚀微电池的影响考虑进来，但是仅从加速试验效果来讲，其加速效果相比于之前的方法要小很多。

纵观国内外研究现状，虽然在进行土壤腐蚀加速试验时已经有了较为显著的成果，但是还是存在以下不足之处：

（1）土壤腐蚀加速试验箱的设计是根据所考虑的因素来定的，在已有进行加速试验箱设计中,大部分都有外加电流，这个过程对腐蚀加速起到了较大的作用，但是没有考虑土壤腐蚀微电池的影响，部分试验是在未外加电流作用下进行的，这时候的腐蚀加速效果不够尽人意。

（2）腐蚀加速试验箱在进行温度控制的时候，未能有效使加热器产生的热量进行快速均匀分布，造成试验箱内存在一定的温度不均匀。  

（3）现有的土壤腐蚀加速试验装置基本上没有能够进行计算机远程控制操作，也不能对各个变量进行实时记录，这对于装置的实用性起到了一定的限制作用。

发明内容

本发明的目的在于弥补现有土壤腐蚀加速试验箱的缺陷，提供一种具有良好加速效果、方便、实用等优点的土壤腐蚀加速试验箱。

为实现上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种新型土壤腐蚀加速试验箱，主要包括箱体下层试验区和箱体上层控制区两个部分。

所述试验箱体下层试验区包括：

土壤试验盒，所述土壤试验盒设有用于电路导线连接的2～3mm小孔，并三个一组放置于同一层箱内架子上，所述土壤盒用于盛放试验所用的土壤，土壤盒内设有与导线连接小孔对应的石墨片，所述石墨片用于电路连接与土壤接触，以利于电流的均匀分布。

加热器，所述加热器由支撑架安装于箱内底部，用于对箱体内部空气进行升温。

循环排风扇，所述循环排风扇规格为80mm╳80mm╳38mm，安装于箱内底部，其上方的挡板将箱体内部构成循环回路，循环风扇使箱体内部空气快速均匀升温。

温度传感器，所述温度传感器安装于试验箱下层试验区顶部，所述温度传感器探头深入箱体下层50mm，可将箱体内空气的温度信息传递给信息采集系统。

排风扇，所述排风扇安装于试验箱下层试验区墙体上部，规格与循环排风扇一样为80mm╳80mm╳38mm，可在箱体内空气温度过高时将多余的热量排出，所述排风扇直接安装于箱体壁内部。

保温层，所述保温层处于试验箱下层试验箱外壁与内壁之间，所述保温层厚度为20mm，为整个箱体下层提供一个隔热环境。

所述试验箱体上层控制区包括：

整流器，所述整流器安装于试验箱上层，负责给整个试验箱提供直流电流，包括两个土壤盒组成的回路，加热系统回路。

信息采集系统，所述信息采集系统与温度传感器以及两个电流表和电阻器相连接，负责各个信号的收集工作。

LED显示屏，所述LED显示屏与信息采集系统直接相连，将信息采集系统处理后的信号以数字的形式显示出来。

PLC控制模块，所述PLC控制模块接收来自信息采集系统的信号并对电阻器和电磁开关给出控制指令。

电磁开关，所述电磁开关串联于加热回路中，与PLC控制模块直接相连接并受PLC控制模块的控制。