CN103698264B - 变电站金属部件加速腐蚀装置及其腐蚀评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变电站金属部件加速腐蚀装置及其腐蚀方法，该腐蚀装置包括一个主箱体，主箱体由隔湿板和隔温板分成上、中、下三个部分；主箱体上部分设有控制面板，所述控制面板上设置有湿度显示器、温度显示器、腐蚀气体显示器及PLC控制模块；箱体内部设有各种传感器和金属挂片悬挂装置。该腐蚀方法是将金属挂片挂在置物架上，由腐蚀气体发生装置产生的腐蚀气体进入装置中，控制腐蚀气体的温度、相对湿度及体积分数，完成规定时间腐蚀实验后，以挂片单位面积的平均腐蚀增重作为变电站金属部件加速腐蚀评价方法。本发明制造成本低廉，实验条件参数控制精确，能模拟不同环境下的金属腐蚀，为变电站建设及日常维护提供具有参考价值的建议。
Description
技术领域
本发明属于腐蚀技术领域，尤其是一种变电站金属部件加速腐蚀评价方法及装置。
背景技术
近年来由于大气中污染物增多，暴露于大气中服役的变电站金属部件不仅受大气环境因素温度/湿度交替变化的影响，同时还要遭受大气中化学污染物的影响，这些金属部件非常容易发生腐蚀。
输变电设施的腐蚀与防护技术研究已被国家电网公司列入“十二五”科技规划，并大力号召在国网公司范围内全面开展电网关键构件腐蚀和防护等问题研究，为建设坚强“智能电网”提供有力技术支撑。近年来，高性能化、耐恶劣气候、耐酸雨、多功能、装饰性强、经济性、环保低毒、使用寿命长的新型重防腐涂料和耐腐蚀材料不断出现，但受经济和运行条件的限制，已有设施很难进行更换和处理，开展设施环境评价，根据环境评价结果，开展针对性的检修和处理显得十分重要。因此，迫切需要一种变电站金属部件加速腐蚀装置，通过实验来得到加速腐蚀评价方法，以该评价方法来指导实际情况，不仅可以在发生事故之前提取采取措施，而且还可以节约成本，保证供电安全，对国民经济快速增长和社会稳定有着重要意义。
目前国内已公开的各种加速腐蚀实验装置都存在一定的缺陷。公开号“CN101685061A”，公开日2010年03月31日的文件公开了一种金属在大气中的腐蚀性能的模拟加速试验测试方法及装置，其特点是通过将金属试样浸入0.01~0.02
M的NaHSO3溶液的酸性溶液中浸泡，再放置于红外灯下照射，以试样单位面积的平均腐蚀失重作为金属耐大气腐蚀性能的评价指标，但是在实际情况中，金属试样在大气环境中的腐蚀与本体溶液中的腐蚀存在一定的差距，且金属在本体溶液中腐蚀得到的腐蚀产物结构与大气环境下得到的腐蚀产物结构也有差异，由此得到的金属加速腐蚀评价方法并不能推出真实大气情况下的腐蚀情况，同时用失重法来评价金属在大气环境中的耐腐蚀性精度不高。授权公告号“CN2758751Y”，授权公告日2006年02月15日的专利文件公开了一种户外大气腐蚀加速试验装置，其特点通过顶部喷水来加速腐蚀，然而在实际大气环境中，金属部件不仅受雨水的影响，而且还受大气中腐蚀性气体的影响，单一通过喷水来加速金属腐蚀不能得到精确的腐蚀信息，忽略了腐蚀性气体的作用会造成实验数据的失真。授权公告号“CN201130145Y”，授权公告日为2008年10月08日的专利文件公开了一种多功能环境控制加速腐蚀实验箱，其特点是电机驱动轴杆，使金属试样浸入溶液中，通过外接腐蚀性气体瓶提供腐蚀性气体来模拟不同环境下的腐蚀情况，虽然该实验箱能模拟不同环境下金属的腐蚀情况，但是不能精确控制实验箱内相对湿度和温度。
综上所述，通过溶液环境来模拟实际气体环境下金属腐蚀不能得到准确可靠的腐蚀信息，同时变电站金属部件处于大气环境中受多种因素影响，不能只进行单一因素的实验，还需要考虑在两种或者两种以上的腐蚀性气体环境下金属腐蚀情况。因此，寻求一种能精确、有效的通过实验箱内得到的金属腐蚀数据来建立评价方法迫在眉睫。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种变电站金属部件加速腐蚀装置，该装置可以分别对试验环境的温度、相对湿度及腐蚀气体进气量等参数精确控制，提高试验的可靠性、重现性，并可实现加速腐蚀试验的快速评价。
本发明还提供了一种腐蚀评价方法。
为解决上述技术问题，本发明变电站金属部件加速腐蚀装置所采取的技术方案是：其包括一个主箱体，所述主箱体由位于其下部的隔湿板和上部的隔温板分成上、中、下三个部分；
其中，主箱体上部分设有控制面板，所述控制面板上设置有湿度显示器、温度显示器、腐蚀气体显示器及PLC控制模块；
主箱体的中部设置有实验箱体，所述实验箱体内部设有置物架，所述置物架上设有待测试的金属挂片，所述实验箱体的底部设有电热板和循环排风扇，所述实验箱体内设有中的湿度传感器、温度传感器和腐蚀气体传感器，所述湿度传感器、温度传感器和腐蚀气体传感器分别与湿度显示器、温度显示器、腐蚀气体显示器相连，所述湿度传感器、温度传感器和腐蚀气体传感器均接PLC控制模块的相应管脚；所述实验箱体的上部设有出气管；
主箱体的下部分设置有腐蚀气体发生装置以及饱和空气桶，所述腐蚀气体发生装置与进气管连通，所述饱和空气桶经输气管接实验箱体，所述腐蚀气体发生装置通过带电磁阀的管路接输气管，所述输气管与安装在实验箱体上的气体流量计相连。
进一步的改进，本发明还包括设于实验箱体上部的雾化喷头，所述雾化喷头经由带泵的管路与位于主箱体底部的储水箱连通，所述泵的控制端接PLC控制模块。
更进一步的改进，本发明还包括盐雾装置，该盐雾装置包括位于实验箱体下部的盐雾喷嘴和除湿器，所述盐雾喷嘴通过带气体控制阀的管路和进气管相连，所述除湿器与盐雾喷嘴处于同一水平，其内部装有除湿剂，除湿器的控制端与PLC控制模块相连。
优选的，所述实验箱体内设有与输气管进气口位置相配套的缓冲板。
优选的，所述湿度显示器、温度显示器、腐蚀气体显示器及PLC控制模块处于同一水平面，所述主箱体侧壁上设有排风扇。
优选的，所述电热板和循环排风扇处于同一水平面。
本发明腐蚀评价方法借助上述变电站金属部件加速腐蚀装置来完成，该方法包括以下步骤：
1）对金属挂片进行处理：金属挂片在进行腐蚀实验前先用砂纸打磨，按3#、5#、6#由粗到细的顺序依次打磨至前一次打磨痕迹看不见为止，每次换砂纸型号打磨时，打磨方向改变90度，打磨至金属挂片表面光亮如镜，然后用蒸馏水清洗，而后放入无水乙醇中进行清洗，最后用丙酮充分清洗，清洗后冷风吹干，再用环氧树脂封住金属挂片的四边，放入盛有硅胶的干燥器中贮存；每次试验材料每组平行试样为3个，金属挂片为长方体，其长×宽×高为50×25×2 mm，涂装环氧树脂的厚度在1～10 mm；
在进行腐蚀实验前，先后两次测量制作好的金属挂片重量，两次测量重量的结果相差在0.1mg，方可用于进行腐蚀实验；金属挂片放进实验箱前记录其原始重量，并用细线将金属挂片挂于置物架上，每个金属挂片的悬挂高度保持一致；
2）使腐蚀气体发生装置产生的腐蚀性气体进入实验箱体中，控制腐蚀性气体的温度、相对湿度及体积分数，完成规定时间腐蚀实验后，以挂片单位面积的平均腐蚀增重作为变电站金属部件加速腐蚀评价方法；根据实验需要，开启气体控制阀和泵；
所述金属挂片在每次加速腐蚀实验后取出3个作为一组，以3个挂片单位面积的平均增重计算腐蚀速率。
优选的，所述腐蚀气体的温度控制在25～40℃，相对湿度控制RH控制在40～90%，体积分数控制在0 ～100 ppm。
本发明的工作原理为：空气经饱和空气桶达到恒温恒湿后与腐蚀气体发生装置产生的腐蚀气体混合之后，经由气体流量计进入实验箱体内，实验箱体底部电热板加热空气，通过循环排风扇使热空气在主箱体内循环，从而实现实验箱体加热，且除湿器开关与PLC控制模块相连，根据设定的湿度自动开与关。同时为满足模拟金属挂片在不同条件下的腐蚀，设置有喷水及盐雾装置。为控制进气流量，本发明在实验箱体上设置有气体流量计，从而实现精确控制气体流量；为防止进入实验箱体的气体速度过大，本发明在实验箱体内装有缓冲板，能有效减缓气流速度，避免气流对实验结果造成影响，为避免实验箱体温度过高，本发明在主箱体壁侧装有排风扇。
采用上述技术方案所产生的的有益效果在于：
（1）腐蚀气体传感器能有效监测实验箱体内气体的含量，设置的温度、湿度等传感器以及气体流量计采用PLC控制模块控制，能实现装置内所有连接到此模块上的线路自动控制，减少人工量，提高实验效率和精确度；
（2）当实验箱体温度高于设定值时，电热板能自动停止加热，同时排风扇启动，通过引入室外空气实现实验箱体温度的降低；
（3）实验箱体内部装有缓冲板，能降低气体流速，最大限度的避免因气体流速问题造成实验的精度；
（4）实验箱体内部装有除湿器，除湿器根据PLC控制模块发出的信号自动实现开与关，从而达到精确控制箱体内的相对湿度；
（5）实验箱体内设置有喷水及盐雾装置，可满足金属在不同环境下的加速腐蚀。
附图说明
图1为本发明的变电站金属部件加速腐装置的结构示意图；
图2为本发明金属挂片的示意图；
图3是本金属挂片的测试示意图；
图中：1、保温层；2、进气管；3、隔湿板；4、电热板；5、气体控制阀；6、盐雾喷嘴；7、金属挂片；8、湿度传感器；9、温度传感器；10、排气管；11、隔温板；12、湿度显示器；13、排气阀；14、温度显示器；15、腐蚀气体显示器；16、PLC控制模块；17、控制面板；18、雾化喷头；19、实验箱体；20、腐蚀气体传感器；21、置物架；22、除湿器；23、气体流量计；24、排风扇；25、缓冲板；26、循环排风扇；27、泵；28、储水箱；29、腐蚀气体发生装置；30、电磁阀；31、液位计；32、饱和空气桶；33、进气阀；34、输气管。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细的说明。
参见附图1、附图2和附图3，本发明装置的结构为：包括控制面板17、实验箱体19、主箱体、腐蚀气体发生装置和饱和空气桶，
所述的主箱体通过下部的隔湿板3和上部的隔温板11将其分离为上、中、下三个部分；
主箱体上部分的控制面板上设置有湿度显示器14、温度显示器12、腐蚀气体显示器15及PLC控制模块16；所述PLC控制模块16由温湿度控制器、气体检测控制器及时间继电器三部分组成，其采用现有控制模块即可，多种控制器均能实现此类控制功能，比如可采用普中科技开发的HC6800ES-V1.0模块和XCZ-100F模块。
主箱体的中部设置有实验箱体19、电热板4和循环排风扇26；
主箱体的下半部分设置有腐蚀气体发生装置29、饱和空气桶32、储水箱28和泵27。
控制面板上湿度显示器12、温度显示器14、腐蚀气体显示器15及PLC控制模块16处于同一水平面，且湿度显示器12、温度显示器14和腐蚀气体显示器15分别与实验箱体19中的湿度传感器8、温度传感器9和腐蚀气体传感器20相连，再与PLC控制模块16相连。
所述的实验箱体19上部装有雾化喷头18，雾化喷头18通过水管与泵27、储水箱28相连，泵27开关连接到PLC控制模块16上。
所述的实验箱体19下部装有盐雾喷嘴6和除湿器22，盐雾喷嘴6、气体控制阀5和进气管2相连，除湿器22与盐雾喷嘴6处于同一水平，且其内部装有除湿剂，并与PLC控制模块16相连。所述的实验箱体19面板上的气体流量计23与饱和空气桶32、腐蚀气体发生装置29相连。
所述的主箱体中部电热板4和循环排风扇26处于实验箱体19的底部，且位于同一水平面，同时分别与控制面板上的PLC控制模块16相连。所述实验箱体内设有一个缓冲板25，该缓冲板25位于输气管进气口位置，缓冲板25为表面开有许多直径为5mm小孔的长方形耐腐蚀板。所述实验箱体面板上的气体流量计与饱和空气桶、腐蚀气体发生装置相连。所述电热板和循环排风扇处于实验箱体的底部，且位于同一水平面，同时分别与控制面板上的PLC控制模块16相连。
本发明方法具体为：
金属挂片腐蚀前后表面处理：
金属挂片在进行腐蚀实验前先用砂纸打磨，按3#、5#、6#由粗到细的顺序依次打磨至前一次打磨痕迹看不见为止，每次换砂纸型号打磨时，打磨方向改变90度，打磨至金属挂片表面光亮如镜，然后用蒸馏水清洗，而后放入无水乙醇中进行清洗，最后用丙酮充分清洗，清洗后冷风吹干，再用环氧树脂封住金属挂片的四边，放入盛有硅胶的干燥器中贮存。每次试验材料每组平行试样为3个，金属挂片为长方体，其尺寸符合图2的要求，具体尺寸为50×25×2 mm（长×宽×高），涂装环氧树脂的厚度在1～10 mm。
在进行腐蚀实验前，先后两次测量制作好的金属挂片重量，两次测量重量的结果相差在0.1mg，方可用于进行腐蚀实验。金属挂片放进实验箱前记录其原始重量，并用细线将金属挂片挂于置物架上，每个金属挂片的悬挂高度保持一致。
试验后的金属挂片用蒸馏水小心清洗表面，之后冷风吹干，再放入盛有硅胶的干燥器中贮存24 h，对金属挂片进行称重。
试验具体操作过程如下：
（1）装置接电源，在PLC控制模块16上设置温度、湿度和腐蚀气体含量数值。
（2）打开进气阀33，同时开启电热板4和循环排风扇26，使实验箱体19的温度和湿度达到设定值。
（3）在置物架21上挂置金属挂片7，然后迅速关闭箱门。
（4）打开电磁阀30，同时调节气体流量计23，使腐蚀气体含量达到实验所需的数值。
（5）根据实验需要，开启气体控制阀5和泵27。
（6）开始记录，待实验结束后，打开排气阀24，最后关闭仪器，断掉电源。
完成规定时间腐蚀实验后停止试验，以挂片单位面积的平均腐蚀增重作为变电站金属部件加速腐蚀评价方法。
本发明通过实验室加速腐蚀实验来对变电站金属部件加速腐蚀建立一种评价方法，为变电站建设及日常维护提供了具有参考价值的建议。
以上是针对本发明的可行实施例的具体说明，但该实施例并非仅用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明的等效实施或变更，均应包含于本发明的专利范围中。
Claims (7)
1.一种变电站金属部件加速腐蚀装置，其特征在于：其包括一个主箱体，所述主箱体由位于其下部的隔湿板（3）和上部的隔温板（11）分成上、中、下三个部分；
其中，主箱体上部分设有控制面板（17），所述控制面板（17）上设置有湿度显示器（12）、温度显示器（14）、腐蚀气体显示器（15）及PLC控制模块（16），
主箱体的中部设置有实验箱体（19），所述实验箱体（19）内部设有置物架（21），所述置物架（21）上设有待测试的金属挂片，所述实验箱体（19）的底部设有电热板（4）和循环排风扇（26），所述实验箱体内设有中的湿度传感器（8）、温度传感器（9）和腐蚀气体传感器（20），所述湿度传感器（8）、温度传感器（9）和腐蚀气体传感器（20）分别与湿度显示器（12）、温度显示器（14）、腐蚀气体显示器（15）相连，所述湿度传感器（8）、温度传感器（9）和腐蚀气体传感器（20）均接PLC控制模块（16）；所述实验箱体的上部设有出气管（10）；
主箱体的下部分设置有腐蚀气体发生装置（29）以及饱和空气桶（32），所述腐蚀气体发生装置与进气管（2）连通，所述饱和空气桶（32）经输气管（34）接实验箱体（19），所述腐蚀气体发生装置（29）通过带电磁阀（30）的管路接输气管（34），所述输气管与安装在实验箱体（19）上的气体流量计（23）相连；
还包括设于实验箱体（19）上部的雾化喷头（18），所述雾化喷头（18）经由带泵的管路与位于主箱体底部的储水箱（28）连通，泵（27）的控制端接PLC控制模块（16）；
还包括盐雾装置，该盐雾装置包括位于实验箱体（19）下部的盐雾喷嘴（6）和除湿器（22），所述盐雾喷嘴（6）通过带气体控制阀（5）的管路和进气管（2）相连，所述除湿器（22）与盐雾喷嘴（6）处于同一水平，其内部装有除湿剂，除湿器（22）的控制端与PLC控制模块（16）相连。
2.根据权利要求1所述的变电站金属部件加速腐蚀装置，其特征在于：所述实验箱体（19）内设有与输气管（34）进气口位置相配套的缓冲板（25）。
3.根据权利要求2所述的变电站金属部件加速腐蚀装置，其特征在于：所述缓冲板（25）为表面开有小孔的长方形耐腐蚀板。
4.根据权利要求1-3任一项所述的变电站金属部件加速腐蚀装置，其特征在于：所述湿度显示器（12）、温度显示器（14）、腐蚀气体显示器（15）及PLC控制模块（16）处于同一水平面，所述主箱体侧壁上设有排风扇（24）。
5.根据权利要求1-3任一项所述的变电站金属部件加速腐蚀装置，其特征在于：所述电热板（4）和循环排风扇（26）处于同一水平面。
6.权利要求1所述的变电站金属部件加速腐蚀装置的腐蚀评价方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
1）对金属挂片进行处理：金属挂片在进行腐蚀实验前先用砂纸打磨，按3#、5#、6#由粗到细的顺序依次打磨至前一次打磨痕迹看不见为止，每次换砂纸型号打磨时，打磨方向改变90度，打磨至金属挂片表面光亮如镜，然后用蒸馏水清洗，而后放入无水乙醇中进行清洗，最后用丙酮充分清洗，清洗后冷风吹干，再用环氧树脂封住金属挂片的四边，放入盛有硅胶的干燥器中贮存；每次试验材料每组平行试样为3个，金属挂片为长方体，其长×宽×高为50×25×2 mm，涂装环氧树脂的厚度在1～10 mm；
在进行腐蚀实验前，先后两次测量制作好的金属挂片重量，两次测量重量的结果相差在0.1mg，方可用于进行腐蚀实验；金属挂片放进实验箱前记录其原始重量，并用细线将金属挂片挂于置物架上，每个金属挂片的悬挂高度保持一致；
2）使腐蚀气体发生装置（29）产生的腐蚀性气体进入实验箱体（19）中，控制腐蚀性气体的温度、相对湿度及体积分数，完成规定时间腐蚀实验后，以挂片单位面积的平均腐蚀增重作为变电站金属部件加速腐蚀评价方法；根据实验需要，开启气体控制阀（5）和泵（27）；
所述金属挂片（7）在每次加速腐蚀实验后取出3个作为一组，以3个挂片单位面积的平均增重计算腐蚀速率。
7.根据权利要求6所述的腐蚀评价方法，其特征在于：所述腐蚀气体的温度控制在25～40℃，相对湿度控制RH控制在40～90%，体积分数控制在0 ～100
ppm。
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