[发明专利]一种拉伸应力作用下埋地钢质管道杂散电流腐蚀试验方法

摘要

一种拉伸应力作用下埋地钢制管道杂散电流腐蚀试验方法，属于材料腐蚀与防护领域。方法使用的系统包括应力加载试验系统、土壤环境模拟系统、杂散电流模拟系统、阴极保护系统、电化学测试系统。应力加载试验系统产生试样试验所需压力，土壤环境模拟系统模拟埋地金属所处的土壤环境，配置不同酸碱度和电导率的土壤溶液，杂散电流模拟系统产生直流、交流、交直混流杂散电流，阴极保护系统为试样提供阴极保护电位，电化学测试系统测试不同影响因素下试样的腐蚀电位。该系统能测量失重；能获取腐蚀形貌；能够产生直流、交流、交直流混流杂散电流；能够根据实际运行工况提供实验所需的应力；能模拟阴极保护；能够进行不同影响因素下的腐蚀规律实验。

主权项

一种拉伸应力作用下埋地钢制管道杂散电流腐蚀试验方法，其特征在于：应用以下系统，该系统包括应力加载试验系统、土壤环境模拟系统、杂散电流模拟系统、阴极保护系统、电化学测试系统；所述的应力加载试验系统由左拉杆（1）、左底板（2）、长六角头螺栓（3）、电解池（4）、试样（5）、销钉（6）、销钉套（7）、中拉杆（8）、S型拉力传感器（9）、右拉杆（10）、右底板（11）、激励电源（17）、电压放大器（18）、数字万用表（19）组成；两个长六角头螺栓（3）穿过右底板（11）嵌入左底板（2）盲孔中，两个长六角头螺栓（3）和左底板（2）、右底板（11）形成支架，左右底板间依次为左拉杆（1）、试样（5）、中拉杆（8）、S型拉力传感器（9）、右拉杆（10）；长六角头螺栓（3）一端与右底板（11）间为螺纹连接，另一端与左底板（2）盲孔为间隙配合；左拉杆（1）与左底板（2）为螺纹连接，试样（5）与左拉杆（1）和中拉杆（8）分别通过两个销钉（6）连接，销钉（6）外套有销钉套（7）且两者之间为过盈配合，销钉套（7）位于左拉杆（1）和中拉杆（8）通孔中，销钉套（7）与左拉杆（1）通孔和中拉杆（8）通孔间均为过盈配合；S型拉力传感器（9）与中拉杆（8）之间为螺纹连接，右拉杆（10）穿过右底板（11）通孔与S型拉力传感器（9）为螺纹连接；试样（5）穿过电解池（4）中部；试样（5）与左拉杆（1）、中拉杆（8）接触的表面涂覆绝缘材料，确保杂散电流仅通过试样（5）；激励电源（17）正负极分别S型拉力传感器（9）激励信号线正负极相连，S型拉力传感器（9）输出信号线正负极与电压放大器（18）输入端正负极相连，S型拉力传感器（9）屏蔽线接地，电压放大器（18）输出端与数字万用表（19）相连；土壤环境模拟系统包括电导率仪（13）、探针P1、pH计（14）、探针P2；电导率仪（13）连接探针P1，pH计（14）连接探针P2，探针P1、P2均浸没于电解池的土壤溶液中；杂散电流模拟系统包括脉冲信号发生器（21）、功率放大器（23）、恒流源（22）、智能中断器（20）、第三辅助电极CE3、电流表A2、电流表A3、开关K2、开关K3；脉冲信号发生器（21）与功率放大器（23）相连，功率放大器（23）正极串 接开关K2和电流表A2后连接智能中断器（20）输入端正极，功率放大器（23）负极连接智能中断器（20）输入端负极,恒流源（22）负极串接开关K3和电流表A3后连接智能中断器（20）输入端负极，恒流源（22）正极连接智能中断器（20）输入端正极,智能中断器（20）输出端正极连接试样（5），负极连接第三辅助电极CE3；所述的阴极保护系统包括恒压源（12）、电流表A1、开关K1、第一辅助电极CE1；恒压源（12）正极连接第一辅助电极CE1,负极串接开关K1和电流表A1后连接试样（5）；所述的电化学测试系统由PC机（16）、电化学工作站（15）、参比电极RE、第二辅助电极CE2组成；电化学工作站（15）与PC机（16）相连，电化学工作站（15）三电极分别与试样（5）、参比电极RE、第二辅助电极CE2相连组成三电极体系，参比电极RE靠近试样（5），参比电极RE与试样（5）间距离在0.5cm至2cm范围内；用扳手同时旋转两个长六角头螺栓（3）通过螺旋传动产生轴向拉应力，观察数字万用表（19）示数直至指定拉力时停止旋转长六角头螺栓（3）；在实验中若需调节试样（5）所受拉伸应力只需旋转长六角头螺栓（3）即可；利用土壤环境模拟系统配置所需的土壤溶液，将土壤溶液倒入电解池（4）内；打开PC机（16）、电化学工作站（15）、脉冲信号发生器（21）、功率放大器（23）、智能中断器（20）、恒流源（22）、恒压源（12）、电导率仪（13）、pH计（14）、激励电源（17）、电压放大器（18）、数字万用表（19）电源；按以下步骤进行不同影响因素，即土壤电阻率/电导率、土壤酸碱度、不同应力水平、杂散电流种类/强度、破损面积/剥离面积下的腐蚀规律实验；1）、闭合开关K1对试样（5）进行阴极保护；2）、打开开关K2闭合开关K3向试样（5）通入直流杂散电流；3）、设定PC机（16）中电化学工作站（15）软件的参数测量试样（5）中电位并进行处理得到曲线，电导率仪（13）和pH计（14）实时监测溶液的电导率和酸碱度；4）、改变恒流源（22）电流强度，改变智能中断器（20）实现电流的持续、 间歇和瞬间三种形式的干扰，用电化学工作站（15）测量试样（5）电位并进行处理得到曲线；5）、闭合开关K2打开开关K3向试样（5）通入交流杂散电流，用电化学工作站（15）测量试样（5）电位并进行处理得到曲线；6）、改变脉冲信号发生器（21）信号的频率和幅值，改变智能中断器（20）实现电流的持续、间歇和瞬间三种形式的干扰，用电化学工作站（15）测量试样（5）电位并进行处理得到曲线；7）、闭合开关K2、开关K3向试样（5）通入交直混流杂散电流，用电化学工作站（15）测量试样（5）电位并进行处理得到曲线；8）、改变试样（5）所受应力，重复步骤2）—7），每改变一次应力重复一遍步骤2）—7），至少改变两次应力后进行步骤9）；9）、断开所有设备电源，取出所有电极和探针，将电解池（4）溶液倒出，将电导率和pH值不同的土壤溶液倒入，接通所有电源，重复一遍步骤2）—8）后进行步骤10）；10）、断开所有设备电源，取出所有电极和探针，将电解池（4）溶液倒出；11）、取出试样（5），用滤纸擦干后置于光学天平上测量腐蚀后重量，根据腐蚀前重量、试验时间及腐蚀面积求出腐蚀速率，将试样（5）置于光学显微镜下观察并用相机拍摄腐蚀形貌；根据腐蚀电位变化、腐蚀速率、腐蚀形貌得出拉伸应力条件下埋地金属杂散电流腐蚀影响因素和影响规律。