CN112485188A - 一种实现导体通电服役状态下的盐雾腐蚀装置及实验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种实现导体通电服役状态下的盐雾腐蚀装置及实验方法，包括箱体、溶液箱、雾化装置、线缆支架、线缆、实验样品夹、恒温加热器、温度传感器、空气压缩机、溶液添加舱、水位传感器、智能控制系统、变频交流电源、恒定直流电源；电源根据实验电流值大小，使用用不同尺寸电缆与试样相连，接入试验箱体内部，并在高电压大电流的实验中对线缆进行绝缘隔热保护；本发明在传统盐雾实验的基础上，实现了大部分通电材料在实际服役条件下的盐雾加速实验，而且可同时对进行直流、交流通电条件的多试样实验，大大提高了实验效率。
Description
技术领域
本发明涉及腐蚀技术领域，特别是一种实现导体通电服役状态下的盐雾腐蚀装置及实验方法。
背景技术
了解材料的腐蚀机理对材料的腐蚀防护有着重要的意义，但是在自然环境中，材料的腐蚀是非常缓慢的过程，这非常不利于研究者们对腐蚀机理的研究。因此加速腐蚀方法在腐蚀领域的应用显得有为重要，其中盐雾腐蚀技术是公认的模拟大气环境加速腐蚀的最好方法。盐雾腐蚀的主要原理是通过将具有腐蚀性离子的溶液雾化，并改变温度湿度等条件，提升侵蚀性离子对材料的腐蚀能力进而加快材料的腐蚀速率，通常可进行中性，酸性以及碱性大气环境下的加速腐蚀实验。
但是真实的腐蚀条件往往不仅仅是湿度，温度与侵蚀性离子的作用，还有许多附加条件。而如今现有的盐雾腐蚀设备都只是通过改变溶液成分，温度以及湿度等条件对材料进行加速腐蚀，这很难实现材料实际服役条件下的加速腐蚀。特别是对于通电导体如设备中的导电片，电机绕组，输电线路，家用导线等，由于电流对腐蚀会产生影响已经是众所周知的问题，因此传统的盐雾腐蚀实验很难对这些材料的真实腐蚀行为进行验证。目前研究电流对材料腐蚀影响的手段通常都是通过外加电场磁场在导体内产生电流并进行加速腐蚀，这种方法产生的电流往往都较小，而且不稳定，这与通电导体实际服役条件不符。综上所述，目前缺少一种可以模拟通电导体实际服役条件的加速腐蚀设备。
发明内容
本发明的目的是要解决现有技术中存在的不足，提供一种实现导体通电服役状态下的盐雾腐蚀装置及实验方法；通过该装置可以模拟通电导体实际服役条件的加速腐蚀，检测材料的耐蚀性，分析电流对材料腐蚀行为产生的影响。
为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：
一种实现导体通电服役状态下的盐雾腐蚀装置，包括箱体、设置于箱体内的装有腐蚀性溶液的溶液箱、雾化装置、线缆支架、用于连接线缆和实验样品的实验样品夹、设置于溶液箱内的恒温加热器、设置于恒温加热器内的温度传感器，以及设置于箱体外的空气压缩机、溶液添加舱、设置于溶液添加舱内的水位传感器；线缆支架竖直固定在箱体底部，线缆贯穿箱体放置于线缆支架上，线缆上每隔一段距离设置一个实验样品夹；雾化装置通过管路与溶液添加舱和空气压缩机相连；所述箱体外还设有智能控制系统、变频交流电源、恒定直流电源，所述线缆与所述变频交流电源、恒定直流电源电极相接；所述智能控制系统分别与空气压缩机、水位传感器、变频交流电源、恒定直流电源、温度传感器以及恒温加热器相连。
进一步地，位于箱体内的线缆上套设有绝缘保护装置。
进一步地，所述箱体背面设有排气装置，箱体底部有排水口。
进一步地，所述溶液箱内的腐蚀性溶液为中性NaCl溶液、弱酸性溶液、弱碱性溶液中的一种。
进一步地，所述变频交流电源频率可调范围为50-60Hz，电压有220V，380V两个档位，电流可调范围为0-2000A。
进一步地，所述恒定直流电源电流可调范围为0-2000A，电压有220V，380V两个档位。
进一步地，线缆穿过箱体接口处采用密封圈进行密封。
进一步地，所述绝缘保护装置为石英管。
一种导体通电服役状态下的盐雾腐蚀实验方法，使用上述实现导体通电服役状态下的盐雾腐蚀装置进行实验，具体步骤为：
1)将腐蚀性溶液装入溶液箱，向箱体内加入水，水位不低于温度传感器以及恒温加热器；
2)将制备好的实验样品分为A,B两组，A组实验样品通过线缆与恒定直流电源相连，B组实验样品通过线缆与变频交流电源相连，将连接好的实验样品与线缆放置于线缆支架上，调整线缆角度保持样品角度基本相同；
3)通过智能控制系统控制恒温加热器，对箱体内的水域进行升温；待温升达到实验要求后，控制空气压缩机调整喷雾压力，设定盐水雾化装置的工作时间以及腐蚀液流量，进而控制箱体内的盐雾沉降量；调节恒定直流电源电流大小至实验要求，同时调节变频交流电源频率、电压、电流至实验要求；检测电流电压等参数稳定后，开启盐雾实验装置进行导体实际通电服役状态下的盐雾腐蚀实验。
与现有技术相比，本发明具有以下有益技术效果：
本发明可研究可以同时进行相同实验条件下，无电流加载，直流电流加载与交流电流加载三种条件下的平行实验，进行三组实验的对比，减少了由于重复实验引起的条件误差，节约了时间成本；除此之外，本发明最大的优势在于对导体直接加载电流的方式与大部分通电导体的使用条件基本相同，比现有通过电场磁场施加电流的方式更加接近于通电导体的使用情况，更能说明通电导体在服役过程中的腐蚀行为与特征。
附图说明
图1为本发明一种可以实现导体实际通电服役状态下的盐雾腐蚀装置的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步的详细说明。此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定发明。
如图1所示，本实施例提供了一种实现导体通电服役状态下的盐雾腐蚀装置，包括箱体1、设置于箱体1内的装有腐蚀性溶液的溶液箱2、雾化装置3、线缆支架12、用于连接线缆和实验样品的实验样品夹14、设置于溶液箱2内的恒温加热器18、设置于恒温加热器18内的温度传感器17，以及设置于箱体1外的空气压缩机6、溶液添加舱7、设置于溶液添加舱7内的水位传感器8；线缆支架12竖直固定在箱体1底部，线缆16贯穿箱体1放置于线缆支架12上，线缆16穿过箱体1接口处采用密封圈15进行密封，线缆16上每隔一段距离设置一个实验样品夹14；雾化装置3通过管路4与溶液添加舱7和空气压缩机6相连；所述箱体1外还设有智能控制系统9、变频交流电源10、恒定直流电源11，所述线缆16与所述变频交流电源10、恒定直流电源11电极相接；所述智能控制系统9分别与空气压缩机6、水位传感器8、变频交流电源10、恒定直流电源11、温度传感器17以及恒温加热器18相连。箱体1背面设有排气装置19，箱体1底部有排水口5。
进一步地，所述溶液箱2内的腐蚀性溶液为中性NaCl溶液、弱酸性溶液、弱碱性溶液中的一种。
进一步地，所述变频交流电源10频率可调范围为50-60Hz，电压有220V，380V两个档位，电流可调范围为0-2000A。
进一步地，所述恒定直流电源11电流可调范围为0-2000A，电压有220V，380V两个档位。
通过智能控制系统9控制恒温加热器18，对箱体内的水域进行升温；使箱体1内温度达到实验要求，控制空气压缩机6调整喷雾压力，盐水雾化装置3的工作时间以及腐蚀液流量，进而控制箱体内的盐雾沉降量；调节恒定直流电源11电流大小至实验要求，同时调节变频交流电源10频率、电压、电流至实验要求；通过温度传感器检测箱体内部温度是否达到实验要求，并通过电流电压检测装置检测相关参数是否稳定。
在实验过程中，除可以对试样装夹部位试样进行电流腐蚀实验外，还可在箱体内空闲部分进行相同实验条件下的不通电盐雾加速实验作为对比实验。通过温度传感器17与水位传感器8所检测出的具体数值可通过智能控制系统9的数字面板显示出来，在溶液不足时可通过溶液添加舱7随时补充溶液。排水装置5通过管路与下水道相连，可随时排进行排水，背面排气装置19通过管路延伸至室外，避免溢出腐蚀气体破坏实验室其他设备。
本实施例中，实验样品的形状可以为板材或线材，实验样品的材质可以是如，铜、铝、钢及其合金或复合材料等任意作为通电导体的材料。实验样品与线缆16的尺寸需根据具体实验条件进行调整，避免出现大电流实验过程中发生过载的问题。
在实际使用过程中，为了防止线缆16也被腐蚀，位于箱体1内的线缆16上套设有绝缘保护装置13，绝缘保护装置13为石英管。
一种导体通电服役状态下的盐雾腐蚀实验方法，使用上述实现导体通电服役状态下的盐雾腐蚀装置进行实验，具体步骤为：
1)将腐蚀性溶液装入溶液箱2，向箱体1内加入水，水位不低于温度传感器17以及恒温加热器18；
2)将制备好的实验样品分为A,B两组，A组实验样品通过线缆16与恒定直流电源相连，B组实验样品通过线缆16与变频交流电源相连，将连接好的实验样品与线缆16放置于线缆支架12上，调整线缆角度保持样品角度基本相同；
3)通过智能控制系统9控制恒温加热器18，对箱体1内的水域进行升温；待温升达到实验要求后，控制空气压缩机6调整喷雾压力，设定盐水雾化装置的工作时间以及腐蚀液流量，进而控制箱体内的盐雾沉降量；调节恒定直流电源11电流大小至实验要求，同时调节变频交流电源10频率、电压、电流至实验要求；检测电流电压等参数稳定后，开启盐雾实验装置进行导体实际通电服役状态下的盐雾腐蚀实验。
需要说明的是，在相同实验条件下，每组实验样品可以有1-5个平行式样，以确保实验数据的重复性与准确性，减少实验误差。
应用实例1
1)向溶液箱中加入10L浓度为5％±1％的NaCl溶液，将12个尺寸为70mm×20mm×10mm的铜铝复合板样品随机分为三组，经打磨抛光除油脱脂处理后，一组与直流电源相连，一组与交流电源相连接，另外一组不与电源相连后放置于实验箱体内部；
2)调节温控装置，使箱体内温度达到35℃；
3)调节空气压缩机压力为1.5个标准大气压强，确保盐雾在箱体内均布；
4)调节雾化装置盐溶液流量，控制沉降量；
5)开启并调整直流电源与交流电源电流值稳定为50A；
6)设置喷雾时间为连续喷雾48小时，检测各项参数稳定后启动装置进行实验。
应用实例2
1)向溶液箱中加入10L浓度为5％±1％的NaCl溶液，将12个尺寸为φ6mm×60mm的铜包铝导线样品随机分为三组，经打磨抛光除油脱脂处理后，一组与直流电源相连，一组与交流电源相连接，另外一组不与电源相连后放置于实验箱体内部；
2)调节温控装置，使箱体内温度达到35℃；
3)调节空气压缩机压力为1.5个标准大气压强，确保盐雾在箱体内均布；
4)调节雾化装置盐溶液流量，控制沉降量；
5)开启并调整直流电源与交流电源电流值稳定为100A；
6)设置喷雾时间为连续喷雾48小时，检测各项参数稳定后启动装置进行实验。
本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种实现导体通电服役状态下的盐雾腐蚀装置，包括箱体(1)、设置于箱体(1)内的装有腐蚀性溶液的溶液箱(2)、雾化装置(3)、线缆支架(12)、用于连接线缆和实验样品的实验样品夹(14)、设置于溶液箱(2)内的恒温加热器(18)、设置于恒温加热器(18)内的温度传感器(17)，以及设置于箱体(1)外的空气压缩机(6)、溶液添加舱(7)、设置于溶液添加舱(7)内的水位传感器(8)；线缆支架(12)竖直固定在箱体(1)底部，线缆(16)贯穿箱体(1)放置于线缆支架(12)上，线缆(16)上每隔一段距离设置一个实验样品夹(14)；雾化装置(3)通过管路(4)与溶液添加舱(7)和空气压缩机(6)相连；其特征在于：所述箱体(1)外还设有智能控制系统(9)、变频交流电源(10)、恒定直流电源(11)，所述线缆(16)与所述变频交流电源(10)、恒定直流电源(11)电极相接；所述智能控制系统(9)分别与空气压缩机(6)、水位传感器(8)、变频交流电源(10)、恒定直流电源(11)、温度传感器(17)以及恒温加热器(18)相连。
2.根据权利要求1所述的实现导体通电服役状态下的盐雾腐蚀装置，其特征在于：位于箱体(1)内的线缆(16)上套设有绝缘保护装置(13)。
3.根据权利要求1所述的实现导体通电服役状态下的盐雾腐蚀装置，其特征在于：所述箱体(1)背面设有排气装置(19)，箱体(1)底部有排水口(5)。
4.根据权利要求1所述的实现导体通电服役状态下的盐雾腐蚀装置，其特征在于：所述溶液箱(2)内的腐蚀性溶液为中性NaCl溶液、弱酸性溶液、弱碱性溶液中的一种。
5.根据权利要求1所述的实现导体通电服役状态下的盐雾腐蚀装置，其特征在于：所述变频交流电源(10)频率可调范围为50-60Hz，电压有220V，380V两个档位，电流可调范围为0-2000A。
6.根据权利要求1所述的实现导体通电服役状态下的盐雾腐蚀装置，其特征在于：所述恒定直流电源(11)电流可调范围为0-2000A，电压有220V，380V两个档位。
7.根据权利要求1所述的实现导体通电服役状态下的盐雾腐蚀装置，其特征在于：线缆(16)穿过箱体(1)接口处采用密封圈(15)进行密封。
8.根据权利要求2所述的可以实现导体通电服役状态下的盐雾腐蚀装置，其特征在于：所述绝缘保护装置(13)为石英管。
9.一种导体通电服役状态下的盐雾腐蚀实验方法，其特征在于，使用如权利要求1-8任一所述的实现导体通电服役状态下的盐雾腐蚀装置进行实验，具体步骤为：
1)将腐蚀性溶液装入溶液箱(2)，向箱体(1)内加入水，水位不低于温度传感器(17)以及恒温加热器(18)；
2)将制备好的实验样品分为A,B两组，A组实验样品通过线缆(16)与恒定直流电源相连，B组实验样品通过线缆(16)与变频交流电源相连，将连接好的实验样品与线缆(16)放置于线缆支架(12)上，调整线缆角度保持样品角度基本相同；
3)通过智能控制系统(9)控制恒温加热器(18)，对箱体(1)内的水域进行升温；待温升达到实验要求后，控制空气压缩机(6)调整喷雾压力，设定盐水雾化装置的工作时间以及腐蚀液流量，进而控制箱体内的盐雾沉降量；调节恒定直流电源(11)电流大小至实验要求，同时调节变频交流电源(10)频率、电压、电流至实验要求；检测电流电压等参数稳定后，开启盐雾实验装置进行导体实际通电服役状态下的盐雾腐蚀实验。
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