[发明专利]一种金属腐蚀加速试验装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属腐蚀防护领域，具体涉及一种金属腐蚀加速试验装置及方法。

背景技术

随着我国现代化建设的推近，对能源利用、基础建设和工业发展的需求日益增大，特别是特高压电网、超长距离管道、超大型工程的出现和发展对于埋地金属材料的运行安全和使用寿命要求更高。埋设于地下的金属构筑物，由于受到土壤中各种理化性质和杂散电流的影响，导致金属土壤腐蚀问题非常突出，一旦发生严重的腐蚀，就有可能造成严重的安全事故，从而带来不可估量的经济损失和社会影响。虽然现阶段国际上对金属的土壤腐蚀综合评价方法和评价技术非常重视，正在不断地完善，但是仍然存在着不足之处。纵观国内外研究现状，在土壤腐蚀综合评价方法方面最具有代表性的是德国DIN50929标准、美国的ANSIA21.5法，但是它们都有不足之处。如德国DIN50929标准具有适应性差，灵敏度比较低的特点，没有充分考虑到土壤腐蚀各因素之间的相互影响和相互联系，不能突出反映主要腐蚀因素的影响程度；美国ANSIA21.5法不具有普遍适用性，仅仅适用于铸铁管在土壤中使用时是否需用聚乙烯保护膜，而其他情况下未必能够使用。而且，上述方法中都没有考虑到影响地下金属构筑物非常重要的腐蚀因子——杂散电流，在某些特定的运行环境下杂散电流往往起着主要的腐蚀加速作用，如直流接地极、铁路电车等，因此这些综合评价方法对于接地网的土壤腐蚀评价具有一定的局限性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属腐蚀加速试验装置及方法，以解决上述技术问题。本发明能够模拟土壤环境下杂散电流和传统腐蚀因子(特别是含水量、温度)耦合，用于金属腐蚀加速试验，为进一步提出全面可行的土壤腐蚀综合评价方法提供硬件基础。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种金属腐蚀加速试验装置，包括电源、储水箱、温度传感器、重量传感器、试验箱、腐蚀实验盒和加热器；试验箱的顶部设有测试孔；试验箱内设有若干腐蚀实验盒，腐蚀试验盒内两侧设置惰性电极，若干腐蚀实验盒内的惰性电极串联连接电源；试验箱内的上部设有温度传感器和若干重量传感器，若干腐蚀实验盒悬挂在对应的重量传感器的挂钩上；试验箱内下部设有加热器；电源和储水箱设置于试验箱上部，储水箱的出口管悬于腐蚀实验盒上部，出口管上带有电磁阀。

进一步的，所述电源为直流稳压电源；所述试验箱带有保温层。

进一步的，所述惰性电极为石墨电极、铂电极或钛合金电极。

进一步的，所述腐蚀实验盒内设有用于待腐蚀金属的腐蚀试片或电化学体系。

进一步的，还包括控制及测试系统；控制及测试系统包括人机界面、控制装置和数据采集装置；人机界面连接控制装置和数据采集装置；控制装置连接数据采集装置和每个电磁阀；数据采集装置连接温度传感器和重量传感器。

进一步的，腐蚀实验盒中设有三电极腐蚀体系，三电极腐蚀体系连接设置于试验箱外部的电化学测试系统，构成电化学测试体系。

一种金属腐蚀加速试验方法，包括电流加速腐蚀模拟步骤：通过人机界面设定好腐蚀供电回路中供电电源的电压、电流，启动腐蚀电流回路，使得电流通过惰性电极、腐蚀实验盒内的介质、腐蚀试片或电化学体系进行腐蚀加速；腐蚀电流回路中的电流、电压参数通过数据采集装置采集并反馈回人机界面；腐蚀周期结束之后，观察腐蚀试片的腐蚀状态并测量腐蚀参数或通过测试孔直接利用电化学测试系统进行电化学测试。

进一步的，还包括温度控制步骤，控制装置根据写入的控制策略进行加热器的启/停动作控制，若温度传感器检测到试验箱内温度低于设定的阈值，启动加热器，对试验箱内空气进行加热，当达到设定的阈值范围后，加热器停止工作，保持试验箱内温度恒定。

进一步的，还包括含水量模拟步骤：以重量传感器初次检测到的腐蚀实验盒的重量作为初始值，随着实验的进行，腐蚀介质的水分会逐渐损失，重量传感器实时检测到的重量与初始值进行比较，若重量损失值超过设定的阈值，控制装置将开启补水系统电磁阀门，储水箱中的水注入腐蚀实验盒，当达到设定的阈值范围后，电磁阀门关闭，腐蚀介质含水量保持相对恒定。