[發明專利]土壤環境下雜散電流對埋地金屬電化學腐蝕的模擬裝置

在審

• 申請號: 202011639959.1
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112798520A
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 李建三;田逸凡
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01N17/02
• 分類號: G01N17/02
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍;江裕強

本發明公開的土壤環境下雜散電流對埋地金屬電化學腐蝕的模擬裝置，包括保溫箱體，所述保溫箱體內填充有土壤，土壤中埋設工作試樣與碳棒；保溫箱體底部鋪設有多孔板，多孔板下方設有儲水池；所述保溫箱體上設有供電回路裝置，所述供電回路裝置根據試驗需求設置不同的電壓、電流、波形、頻率輸出，工作試樣與碳棒分別通過導線與電回路裝置的正負極連接。本發明通過所述可控電源與波形發生器形成信號源，真實反映出實際情況中雜散電流的產生以及傳輸路徑，經轉換器可根據試驗需求設置不同的電壓、電流、波形、頻率輸出，能做到多個信號區間雜散電流腐蝕對比研究。

技術領域

本發明涉及埋地金屬電化學腐蝕研究領域，特別涉及一種土壤環境下雜散電流對埋地金屬電化學腐蝕的模擬裝置，用以在實驗室進行土壤環境下的埋地金屬受地鐵雜散電流腐蝕的相關研究。

背景技術

在地鐵供電系統中，由于地鐵軌道的電阻不可能為0，當有電流通過時就形成了電位差，并且軌道對大地的泄漏電阻也不會為無窮大，一部分供電電流會流入大地，然后通過大地回流至牽引變電所，這部分電流就是雜散電流。

隨著地鐵系統規模的增大，地鐵線路不可避免的與燃氣管道線路出現交叉和并行情況，地鐵運行中產生的雜散電流給燃氣管線所帶來的危害也日益增大，因此非常有必要去研究土壤環境中雜散電流對埋地金屬的電化學腐蝕行為，從而采取適當的防護措施，減輕雜散電流對埋地金屬管線的腐蝕侵害，保障金屬管線的運行安全。

雜散電流對埋地金屬的腐蝕本質上是電化學腐蝕，那如何更真實的模擬地鐵產生的雜散電流以及埋地金屬所處的環境最為關鍵。現實生活中地鐵雜散電流是動態變化的脈沖電流，雜散電流信號源要充分體現波動變化特性，金屬所處環境也最好和實際環境一致，土壤選取于室外埋地管道附近土壤，實驗中在一個恒溫恒濕的保溫箱中進行。而CN111487184A中采用的土壤模擬溶液來模擬土壤環境以及CN102312240A中采用恒定直流電來模擬雜散電流都是不準確的也是不符合實際情況的。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種模擬土壤環境下雜散電流對埋地金屬管線電化學腐蝕的模擬裝置，解決目前尚無搭建系統的試驗平臺來模擬真實土壤環境，從而進行雜散電流對金屬管線電化學腐蝕，使得試驗效果與真實情況更加相符。

本發明至少通過如下技術方案之一實現。

土壤環境下雜散電流對埋地金屬電化學腐蝕的模擬裝置，包括保溫箱體，所述保溫箱體內填充有土壤，土壤中埋設工作試樣與碳棒；保溫箱體底部鋪設有多孔板，多孔板下方設有儲水池；所述保溫箱體上設有供電回路裝置，所述供電回路裝置根據試驗需求設置不同的電壓、電流、波形、頻率輸出，工作試樣與碳棒分別通過導線與電回路裝置的正負極連接。

優選的，所述供電回路裝置包括波形發生器、信號轉換器和可控電流源；所述波形發生器產生的雜散電流模擬信號經所述信號轉換器傳輸給所述可控電流源，所述可控電流源產生模擬的雜散電流電壓信號，所述可控電流源的正極通過精密低電阻與土壤中的工作試樣連接，可控電流源的負極導線與土壤中的碳棒連接。

優選的，所述保溫箱體內設有設置溫度傳感器、濕度傳感器、加熱裝置和噴淋裝置。

優選的，所述噴淋裝置通過導水管22與保溫箱體的外抽水泵連接。

優選的，所述保溫箱體的四周對稱鋪設有銅板，所述溫度傳感器、濕度傳感器、加熱裝置設置在銅板上。

優選的，所述噴淋裝置通過噴淋裝置支架固定在保溫箱體內壁上方。

優選的，所述噴淋裝置中的噴頭與導水管連接處設有閥門。

優選的，所述工作試樣包括環氧樹脂與金屬試片，所述金屬試片與導線連接；環氧樹脂將金屬試片包裹，僅露出一個面作為工作面，環氧樹脂完全凝固硬化后，用砂紙逐級打磨工作面，待表面無明顯劃痕且呈鏡面后，用丙酮除油并用無水乙醇進行脫水。