CN117491271A - 一种评估接地网材料耐土壤腐蚀的方法 - Google Patents

一种评估接地网材料耐土壤腐蚀的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及腐蚀技术领域，尤其涉及一种评估接地网材料耐土壤腐蚀的方法，包括：A)测量待测样品的总表面积，并称量待测样品腐蚀前质量m1；B)将所述待测样品竖直悬挂于土壤浸出液中，接通电源，进行测试；所述土壤浸出液根据目标土壤配制得到；C)测试结束后，取出待测样品，并称量测试后待测样品质量m2；D)根据公式(1)计算土壤腐蚀失重速率，评估待测样品的耐土壤腐蚀性能。本发明采用目标土壤浸出液，使得土壤环境更加真实；另一方面，通过外加AC/DC电流，使得接地网材料在额外杂散电流作用下加速土壤腐蚀，缩短试验周期。同时，本发明操作简便，评估效果可重复性高，适用范围广，能够模拟较大范围的杂散电流强度。

Description

一种评估接地网材料耐土壤腐蚀的方法
技术领域
本发明涉及腐蚀技术领域，尤其涉及一种评估接地网材料耐土壤腐蚀的方法。
背景技术
优异的耐土壤腐蚀性能无疑是接地网材料关键的服役性能之一。在研究开发新的接地网材料或者新的加工/组织改性/表面处理(比如镀锌)等工艺的时候，我们往往需要评估其在土壤环境中的耐蚀性。而自然环境下，接地网材料的土壤腐蚀具有漫长的周期。
接地网材料土壤腐蚀具有复杂性、长周期等特点。土壤腐蚀加速实验是进行短期土壤腐蚀研究的一种重要手段。目前常见的土壤腐蚀加速实验方法包括：强化介质法、电解失重法、间断极化法、干湿交替法等。虽然这些方法对评估材料耐土壤腐蚀性有一定成效，但都存在相应的局限性。譬如，强化介质法显著改变了土壤的理化性质，而另外几种方法则使得腐蚀条件与真实环境相去甚远。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种评估接地网材料耐土壤腐蚀的方法，采用目标土壤浸出液，使得土壤环境更加真实，同时，操作简便，试验周期短。
本发明提供了一种评估接地网材料耐土壤腐蚀的方法，包括以下步骤：
A)测量待测样品的总表面积，并称量待测样品腐蚀前质量m1；
B)将所述待测样品竖直悬挂于土壤浸出液中，接通电源，进行测试；
所述土壤浸出液根据目标土壤配制得到；
C)测试结束后，取出待测样品，并称量测试后待测样品质量m2；
D)根据公式(1)计算土壤腐蚀失重速率，评估待测样品的耐土壤腐蚀性能；
公式(1)中，v：土壤腐蚀失重速率，％；
s：待测样品的表面积，m2；
d：测试周期，天。
优选的，步骤A)中，所述待测样品的材质包括普碳钢和/或镀锌钢。
优选的，步骤A)中，测量待测样品的总表面积前，还包括：将待测样品进行清洗，并吹干。
优选的，步骤B)中，将所述待测样品竖直悬挂于所述土壤浸出液中前，还包括：
采用导电夹、导线、电源、滑动变阻器、电流表和铜电极搭建测试装置。
优选的，所述电源为直流电源和/或交流电源；
所述导线为铜线。
优选的，将待测样品悬挂于土壤浸出液中，介于铜电极之间。
优选的，步骤B)中，所述土壤浸出液中，可溶性盐的质量含量为1.61％，Cl-的含量为8.10mg/kg，SO4 2-的含量为74.5mg/kg；pH值为6.7。
优选的，步骤B)中，接通电源后，还包括：通过调节变阻器设置电流值；
所述电流值为0～300mA。
优选的，步骤B)中，所述测试的时间为14天。
优选的，步骤C)中，取出待测样品后，还包括：依次用去离子水、酒精进行清洗，并吹干。
本发明采用目标土壤浸出液，使得土壤环境更加真实；另一方面，通过外加AC/DC电流，使得接地网材料在额外杂散电流作用下加速土壤腐蚀，缩短试验周期。同时，本发明操作简便，评估效果可重复性高，适用范围广，能够模拟较大范围的杂散电流强度。本发明得到的评估结果符合接地网土壤腐蚀规律，为设计安全可靠的接地网材料提供有效参考价值。
附图说明
图1为本发明的一个实施例提供的测试装置图；
图2为本发明实施例1处理后的待测样品的腐蚀形貌图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种评估接地网材料耐土壤腐蚀的方法，包括以下步骤：
A)测量待测样品的总表面积，并称量待测样品腐蚀前质量m1；
B)将所述待测样品竖直悬挂于土壤浸出液中，接通电源，进行测试；
所述土壤浸出液根据目标土壤配制得到；
C)测试结束后，取出待测样品，并称量测试后待测样品质量m2；
D)根据公式(1)计算土壤腐蚀失重速率，评估待测样品的耐土壤腐蚀性能；
公式(1)中，v：土壤腐蚀失重速率，％；
s：待测样品的表面积，m2；
d：测试周期，天。
步骤A)中：
测量待测样品的总表面积，并称量待测样品腐蚀前质量m1。
测量待测样品的总表面积前，还包括：将待测样品进行清洗，并吹干。
在某些实施例中，所述待测样品的材质包括普碳钢和/或镀锌钢。所述待测样品为普碳钢板和/或镀锌钢板。
称量待测样品腐蚀前质量采用分析天平。
步骤B)中：
将所述待测样品竖直悬挂于土壤浸出液中，接通电源，进行测试；
所述土壤浸出液根据目标土壤配制得到。
在某些实施例中，所述土壤浸出液的配制方法包括以下步骤：
将目标土壤与蒸馏水按照质量比0.5～1.5：0.5～1.5混匀，静置后，取上层清液，即为土壤浸出液。
具体的，所述目标土壤与蒸馏水的质量比为1：1。所述目标土壤为风干后目标土壤。所述目标土壤与蒸馏水混合前，还包括：将目标土壤过孔径为2mm的筛。所述混匀为搅拌混匀。静置的时间为22～26h，比如24h。
将所述待测样品竖直悬挂于所述土壤浸出液中前，还包括：
采用导电夹、导线、电源、滑动变阻器、电流表和铜电极搭建测试装置(DC/AC测试装置)。
所述电源为直流电源和/或交流电源。所述导线为铜线。
所述测试装置如图1所示。图1为本发明的一个实施例提供的测试装置图。其中，1为直流电源，2为交流电源，3为导线，4为滑动变阻器，5为电流表，6为土壤浸出液，7为铜电极，8为镀锌钢待测样品，9为普碳钢待测样品，10为尼龙绳。
所述直/交流电源、导线、滑动变阻器电流表、铜电极和土壤浸出液形成电流回路。所述尼龙绳用于悬挂镀锌钢待测样品和普碳钢待测样品。将待测样品悬挂于土壤浸出液中，介于铜电极之间。
在某些实施例中，所述土壤浸出液的配制参考国标《DL/T 1554-2016接地网土壤腐蚀评价导则》。在某些实施例中，所述土壤浸出液中，可溶性盐的质量含量为1.61％，Cl-的含量为8.10mg/kg，SO4 2-的含量为74.5mg/kg；pH值为6.7。
悬挂的待测样品完全浸没于所述土壤浸出液中。
接通电源后，还包括：通过调节变阻器设置电流值。所述电流值为0～300mA；比如0mA、50mA或300mA。
在某些实施例中，所述测试的时间为14天。
步骤C)中：
测试结束后，取出待测样品，并称量测试后待测样品质量m2。
测试结束后，还包括：关闭电源。
取出待测样品后，还包括：依次用去离子水、酒精进行清洗，并吹干。
称量采用分析天平。
步骤D)中：
根据公式(1)计算土壤腐蚀失重速率，评估待测样品的耐土壤腐蚀性能；
公式(1)中，v：土壤腐蚀失重速率，％；
s：待测样品的表面积，m2；
d：测试周期，天。
在某些实施例中，计算后，还包括：观察待测样品表面宏观腐蚀形貌，从而评估普碳钢和镀锌钢分别在直流(DC)/交流(AC)杂散电流环境下，不同电流大小(0～300mA)作用下的耐土壤腐蚀性能。
有益效果：
1)本发明的土壤腐蚀加速试验方法操作简便，评估效果可重复性高。
2)本发明能够有效地加速两种典型接地网材料在土壤模拟环境中的腐蚀进程，大大缩短试验周期。
3)本发明能够有效地评估预测两种典型接地网材料在直/交流杂散电流作用下的耐土壤腐蚀性。
4)本发明适用范围广，能够模拟较大范围的杂散电流强度。
5)本发明得到的评估结果符合接地网土壤腐蚀规律，为设计安全可靠的接地网材料提供有效参考价值。
本发明对上文采用的原料来源并无特殊的限制，可以为一般市售。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种评估接地网材料耐土壤腐蚀的方法进行详细描述，但不能将其理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
1、土壤浸出液的配制：
称取10kg涪陵变电站内过筛(2mm孔径)后的风干土样，放入大烧杯中，按质量比1：1加入蒸馏水，用玻璃棒不断搅拌使得溶液混合均匀，然后静置24h，取上层清液，即为土壤浸出液。经检测，所述土壤浸出液中，可溶性盐的质量含量为1.61％，Cl-的含量为8.10mg/kg，SO4 2-的含量为74.5mg/kg；pH值为6.7。
2、待测样品的准备：
利用电火花线分别切割普碳钢板、镀锌钢板，得到尺寸为50mm×30mm×3mm的块状样品若干，每块钢板的总表面积s为0.003480m2；依次用去离子水、酒精进行清洗，并吹干，利用分析天平分别称量腐蚀前质量m1。
3、按照如图1所示的测试装置，搭好DC/AC测试装置若干，并分别将待测样品悬挂于土壤浸出液中，介于铜电极之间；分别接通DC/AC电源装置，设置电流值分别为0mA、50mA、300mA，测试周期d为14天。
4、14d结束后，关闭电源，取出所有测试样品，依次用去离子水、酒精进行清洗，并吹干，利用分析天平分别称量腐蚀后的质量m2；
5、根据公式(1)计算土壤腐蚀失重速率，并拍摄观察表面宏观腐蚀形貌，从而评估普碳钢和镀锌钢分别在AC/DC杂散电流环境下，不同电流大小(0～300mA)作用下的耐土壤腐蚀性能。
图2为本发明实施例1处理后的待测样品的腐蚀形貌图。从图2中可以看出，未通电时，两种试样的表面腐蚀破坏程度较轻，在通入杂散电流后，普碳钢表面出现大量的腐蚀坑，镀锌钢的锌层被严重破坏。杂散电流的存在明显加速了镀锌钢和普碳钢的腐蚀。
实施例1处理后的待测样品的土壤腐蚀失重速率如表1所示。其中，对每个不同试验条件下的样品准备了三个平行样品，最后发现，每个状态下的样品腐蚀失重速率都较为接近。针对这一点，在表格1中记载了平均值，并附加了相应的标准差数据。
表1测样品的土壤腐蚀失重速率(单位：mg/m2.d)
材料 0mA 50mADC 300mADC 50mAAC 300mAAC
普碳钢 2.7±0.57 2.5±0.77 35.4±4.08 2.6±1.03 3.9±0.97
镀锌钢 1.0±0.36 8.5±2.86 24.1±6.71 4.3±2.17 5.9±1.46
从表1可知，通入杂散电流情况下，均促进两种试样的腐蚀过程，且随着电流增加，腐蚀速率增加，直流杂散电流对试样的腐蚀程度的影响明显高于交流杂散电流，与观察到的样品表面腐蚀破坏形貌(图2)一致，且评估效果可重复性较高。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种评估接地网材料耐土壤腐蚀的方法，包括以下步骤：
A)测量待测样品的总表面积，并称量待测样品腐蚀前质量m1；
B)将所述待测样品竖直悬挂于土壤浸出液中，接通电源，进行测试；
所述土壤浸出液根据目标土壤配制得到；
C)测试结束后，取出待测样品，并称量测试后待测样品质量m2；
D)根据公式(1)计算土壤腐蚀失重速率，评估待测样品的耐土壤腐蚀性能；
公式(1)中，v：土壤腐蚀失重速率，％；
s：待测样品的表面积，m2；
d：测试周期，天。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A)中，所述待测样品的材质包括普碳钢和/或镀锌钢。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤A)中，测量待测样品的总表面积前，还包括：将待测样品进行清洗，并吹干。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤B)中，将所述待测样品竖直悬挂于所述土壤浸出液中前，还包括：
采用导电夹、导线、电源、滑动变阻器、电流表和铜电极搭建测试装置。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述电源为直流电源和/或交流电源；
所述导线为铜线。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将待测样品悬挂于土壤浸出液中，介于铜电极之间。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤B)中，所述土壤浸出液中，可溶性盐的质量含量为1.61％，Cl-的含量为8.10mg/kg，SO4 2-的含量为74.5mg/kg；pH值为6.7。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤B)中，接通电源后，还包括：通过调节变阻器设置电流值；
所述电流值为0～300mA。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤B)中，所述测试的时间为14天。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤C)中，取出待测样品后，还包括：依次用去离子水、酒精进行清洗，并吹干。
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