CN103344547A

CN103344547A - 一种模拟土壤中杂散电流腐蚀的实验装置

Info

Publication number: CN103344547A
Application number: CN2013102425139A
Authority: CN
Inventors: 徐松; 冯兵; 何铁祥; 胡波涛; 陆佳政
Original assignee: State Grid Corp of China SGCC; Electric Power Research Institute of State Grid Hunan Electric Power Co Ltd; Hunan Xiangdian Test Research Institute Co Ltd
Current assignee: State Grid Corp of China SGCC; Electric Power Research Institute of State Grid Hunan Electric Power Co Ltd; Hunan Xiangdian Test Research Institute Co Ltd
Priority date: 2013-06-19
Filing date: 2013-06-19
Publication date: 2013-10-09

Abstract

本发明介绍了一种模拟土壤中杂散电流腐蚀实验装置，包括环境柜（1）、可调稳压恒流直流开关电源（3）、电位差计（8）、土壤箱（10）。可调稳压恒流直流开关电源（3）和电位差计（8）置于环境柜（1）之上，可调稳压恒流直流开关电源（3）的电源正极（4）接土壤箱（10）的铜棒（11）一端，电源负极（5）接另一端；土壤箱（10）的接地线（13）伸出柜外。本装置：1）、可模拟各种杂散电流下的土壤腐蚀过程；2）、可实现直流或交流土壤腐蚀实验；3）、可同时测量六种以上材料的土壤腐蚀速率；4）、结构简单、成本低廉、操作方便、维护容易。

Description

一种模拟土壤中杂散电流腐蚀的实验装置

技术领域

本发明属于金属腐蚀技术领域，尤其涉及一种模拟土壤中杂散电流腐蚀的实验装置。

背景技术

接地网是保证电网安全运行的重要装置，接地网腐蚀是电力系统安全运行迫切需要解决的问题，而引起接地网腐蚀主要因素有土壤环境因子、微生物、杂散电流等，其中杂散电流腐蚀尤为严重。杂散电流是指在土壤介质中存在的一种大小、方向都不固定的电流，这种电流对材料的腐蚀称为杂散电流腐蚀。杂散电流又分为直流杂散电流和交流杂散电流两类。埋地金属直流杂散电流腐蚀损耗量可以按照法拉第定律计算，1A的电流一年能腐蚀约9kg铁。一般来说，杂散交流电流腐蚀的危害性要比直流电流小，这是因为在同样的电流密度下，交流电流腐蚀量比直流电流小，但是交流电的集中腐蚀性强，微弱的交流电流通过地网时，会导致地网发生微弱的电解腐蚀，频率越低，电解腐蚀越严重，超低频谐波电流会加速地网腐蚀。当前，国家电网公司正在进行特高压建设，其中的特高压直流输电都是以大地为回路，其附近的交流接地网会在直流电流的作用下发生严重的电解腐蚀，在电流系统短路时，接地故障电流一般在几千安培到几十千安培，会在导体中产生很高的热量，其持续时间取决于系统主保护动作时间和断路器的分闸时间，持续大电流会对接地网造成极大的电解腐蚀。有鉴上述杂散电流的危害，在实验室研究杂散电流对接地网的腐蚀机理，对于开发接地网防腐新技术具有重要意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术的落后状况，为解决土壤中杂散电流腐蚀实验装置的技术难题，提供一种模拟土壤中杂散电流腐蚀的实验装置，用以在实验室研究接地网杂散电流腐蚀机理。

本发明的技术解决方案是，所提供的一种模拟土壤中杂散电流腐蚀实验装置，参见图1，它如图1所示，包括有一个带有温湿控制器2的环境柜1、一个具有电源正极4和电源负极5的可调稳压恒流直流开关电源3、一个具有阳极6和阴极7的电位差计8、一个带有样品夹9和铜棒11及接地线13的土壤箱10、托台12。其中，所述土壤箱10的铜棒11置于该土壤箱10的内腔中央，所述土壤箱10的样品夹9为至少六个，该至少六个样品夹9轴向均匀间隔设置在所述铜棒11上，间距100～200㎜。所述可调稳压恒流直流开关电源3和所述电位差计8并列置于所述环境柜1的柜台之上，所述可调稳压恒流直流开关电源3的电源正极4连接所述土壤箱10的铜棒11的一端端头，所述可调稳压恒流直流开关电源3的电源负极5连接所述土壤箱10的铜棒11的另一端端头；所述电位差计8的阳极6连接所述土壤箱11底部一端，所述电位差计8的阴极7连接所述土壤箱11底部的另一端。所述托台12架置于所述环境柜1的内腔中部。所述土壤箱10即置于该托台12之上，并通过该托台12的支撑置于环境柜1内，该土壤箱10的接地线13串联所述环境柜1的柜底伸出柜外，以便使用时方便其外端埋入地下。

由以上构成的本发明的这种模拟土壤中杂散电流腐蚀实验装置使用时，将至少六个送测试样分别夹持在样品夹9之上，试样间隔100～200㎜，将装好试样的样品夹9置于土壤箱10中，用准备好的土壤均匀装入土壤箱10中，土壤至少覆盖样品夹150mm以上，其中可调稳压恒流直流开关电源3电源正极4连接铜棒11左端，电源负极5连接铜棒11右端；电位差计8阳极6连接土壤箱11底部左端，阴极7连接土壤箱11底部右端。开通环境柜1的开关电源，设置环境柜1的温度和湿度，由温湿控制器2自动调节环境柜1中的温度和湿度，使之达到设定值，然后启动可调稳压恒流直流开关电源3的电源开关，给铜棒11通入恒定电流值的电流。设定试验电压和电流，电流经过铜棒11均匀分布在土壤箱11中的土壤中。样品夹上的试样在电流和土壤的共同作用下进行腐蚀反应，启动电位差计8的电源开关，该电位差计8即自动检测土壤箱中电位差分布，根据公式电流=电位差/土壤电阻值，从而得到土壤箱中电流的大小及其分布情况。按设定试验时间取出试样，即可使用常规方法分析出试样在杂散电流下的腐蚀速率及其腐蚀形态。

本发明的有益效果是：

1）、可通过控制温度、湿度、电压、电流在实验室模拟各种杂散电流下的土壤腐蚀过程；

2）、可实现杂散直流电流土壤腐蚀实验或杂散交流电流土壤腐蚀实验；

3）、可同时测量六种以上材料在杂散电流下的土壤腐蚀速率；

4）、装置结构简单、成本低廉、操作方便、维护容易。

附图说明：

图1为本发明一种模拟土壤中杂散电流腐蚀实验装置的结构框图，图中标示为：

1—环境柜，

2—温湿控制器，

3—可调稳压恒流直流开关电源，

4—电源正极，

5—电源负极，

6—阳极，

7—阴极，

8—电位差计，

9—样品夹，

10—土壤箱，

11—铜棒，

12—托台，

13—接地线。

具体实施方式：

参见图1所示本发明一种模拟土壤中杂散电流腐蚀实验装置一个具体的实施例，该实施例的环境柜1采用中国重庆颢源环境设备公司生产的ZP-100型恒温恒湿柜，该环境柜1带有温湿控制器2；可调稳压恒流直流开关电源3采用中国广州邮科网络设备有限公司生产的YK-AD15100(AC/DC)电源，交、直流兼容输入，最大输出：15V/100A，1500W，工作时其电源正极4连接铜棒11左端，电源负极5连接铜棒11右端；电位差计8采用中国沈阳中科韦尔腐蚀控制技术有限公司生产的ZKW280电位差计，测量电压差范围0-14V，输入阻抗1×10¹³Ω，工作时其阳极6连接土壤箱11底部左端，阴极7连接土壤箱11底部右端；土壤箱10采用中国湖南汇粹电力技术有限公司生产的规格为500mm×300mm×800mm内衬有机玻璃的钢质土壤箱，该土壤箱带有样品夹9、铜棒11及接地线13，其中样品夹9为六个。铜棒11置于该土壤箱10的内腔中央。六个样品夹9轴向均匀间隔设置在铜棒11上，间距100～200㎜。接地线13置于该土壤箱10的柜底并由柜底伸出柜外，以便使用时方便其外端埋入地下；托台12取材市售厚5mm的有机玻璃板制成规格500mm×300mm托台。按照上述技术方案并参照附图1所示，将上述可调稳压恒流直流开关电源3和电位差计8并列置于环境柜1的柜台之上。可调稳压恒流直流开关电源3的电源正极4连接土壤箱10的铜棒11的一端端头，可调稳压恒流直流开关电源3的电源负极5连接铜棒11的另一端端头；电位差计8的阳极6连接土壤箱11底部一端，电位差计8的阴极7连接土壤箱11底部的另一端。托台12架置于环境柜1的内腔中部。土壤箱10置于该托台12之上，通过该托台12的支撑置于环境柜1内。该土壤箱10的接地线13串联环境柜1的柜底并伸出柜外，使用时接地线13外端埋入地下。

由以上构成的本实施例的这一种模拟土壤中杂散电流腐蚀实验装置经试制试用被证明效果良好、安全可靠且使用方便、完全达到设计要求。据实验记录记载，实验时，将电力接地网常用材料镀锌Q235钢、纯铜、304不锈钢加工成30×20×2mm各两个块状样品相对固定在样品夹9之上，试样间隔100㎜。将装好试样的样品夹9置于土壤箱10中，用所备中国益阳毛家塘220KV变电站土壤均匀装入土壤箱10中，土壤覆盖样品夹200mm以上。开通环境柜1的开关电源，设置环境柜1的温度为30°C、湿度为80%，由温湿控制器2自动调节温度和湿度达到设定值，然后打开可调稳压恒流直流开关电源3的电源开关给铜棒11通入50A电流，电流经过铜棒11均匀分布在土壤箱11内土壤中。样品夹9上的试样在电流和土壤的联合作用下进行腐蚀反应。打开电位差计8电源开关，该测试仪自动检测土壤箱中电流大小及分布情况。按设定间隔24小时取出试样，用毛刷清除试样表面土壤，称量试样腐蚀后的重量，即可计算出腐蚀速率。连续实验240小时，即可不仅计算出腐蚀速率，还可分析出试样在杂散电流下的腐蚀形貌。

Claims

1.一种模拟土壤中杂散电流腐蚀实验装置，其特征在于，它包括有一个带有温湿控制器（2）的环境柜（1）、一个具有电源正极（4）和电源负极（5）的可调稳压恒流直流开关电源（3）、一个具有阳极（6）和阴极（7）的电位差计（8）、一个带有样品夹（9）和铜棒（11）及接地线（13）的土壤箱（10）、托台（12），其中，所述土壤箱（10）的铜棒（11）置于该土壤箱（10）的内腔中央，所述土壤箱（10）的样品夹（9）为至少六个，该至少六个样品夹（9）轴向均匀间隔设置在所述铜棒（11）上，间距100～200㎜，所述可调稳压恒流直流开关电源（3）和所述电位差计（8）并列置于所述环境柜（1）的柜台之上，所述可调稳压恒流直流开关电源（3）的电源正极（4）连接所述土壤箱（10）的铜棒（11）的一端端头，所述可调稳压恒流直流开关电源（3）的电源负极（5）连接所述土壤箱（10）的铜棒（11）的另一端端头；所述电位差计（8）的阳极（6）连接所述土壤箱（11）底部一端，所述电位差计（8）的阴极（7）连接所述土壤箱（11）底部的另一端，所述托台（12）架置于所述环境柜（1）的内腔中部，所述土壤箱（10）即置于该托台（12）之上，并通过该托台（12）的支撑置于环境柜（1）内，该土壤箱（10）的接地线（13）串联所述环境柜（1）的柜底伸出柜外。