一種模擬土壤中直流腐蝕的試驗裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于金屬腐蝕性的檢測裝置，具體涉及一種模擬土壤中直流腐蝕的實驗裝置。
【背景技術】
[0002]基于國家能源分布，解決能源矛盾的途徑之一是在能源中心建立火電、水電、風電和太陽能基地，然后大容量、遠距離輸送電能。遠距離或超遠距離輸電通常采用相對傳統交流輸電更經濟的高壓直流輸電。
[0003]輸送相同功率時，直流輸電所用線材僅為交流輸電的2/3?1/2。直流輸電采用兩線制，以大地或海水作回線，與采用三線制三相交流輸電相比，在輸電線載面積相同和電流密度相同的條件下，即使不考慮趨膚效應，也可以輸送相同的電功率，而輸電線和絕緣材料可節約1/3。如考慮趨膚效應和各種損耗(絕緣材料的介質損耗、磁感應的渦流損耗、架空線的電暈損耗等)，輸送同樣功率交流電所用導線截面積大于或等于直流輸電所用導線的截面積的1.33倍.因此，直流輸電所用的線材幾乎只有交流輸電的一半.同時，直流輸電桿塔結構也比同容量的三相交流輸電簡單，線路走廊占地面積也少。在電纜輸電線路中，直流輸電沒有電容電流產生，而交流輸電線路存在電容電流，引起損耗。
[0004]在高壓直流輸電系統中，直流接地極是必不可少的組成部分。高壓直流輸電系統包括的單極系統和雙極系統。單極系統分為一線一地的單極大地回線和單極兩線的單極金屬回線兩種接線方式，單極大地回線利用大地(或海水)為返回線，輸電線路只有一根極導線，單極金屬回線由一根高壓極導線和一根低壓返回線組成。單極金屬回線系統中地中無直流電流，其直流側接地屬安全接地性質。對于單極大地回路運行的直流輸電系統，接地極長期流過直流輸電的額定電流。
[0005]雙極系統大多采用兩端中性點接地方式，它是由兩個可獨立運行的單極大地回線方式所組成，地中電流為兩極電流之差值，正常雙極對稱運行時，地中僅有很小的兩極不平衡電流(小于額定電流的1% )流過:當一極故障停運時，雙極系統則自動轉為單極大地回線方式運行，可至少輸送雙極功率的一半，從而提高了輸電的可靠性。同時這種接線方式還便于工程分期建設，可先建一極，然后再建另一極。雙極系統還有雙極一端換流站接地方式以及雙極金屬中線方式，這兩種接線方式工程上很少采用。
[0006]采用單極大地回線系統或者采用的雙極系統的一級故障停運時，會有非常大的電流從直流接地極流入大地，其接地極的連續運行電流即為工程連續運行的直流電流。
[0007]當工作電流或不平衡電流通過直流接地極流經大地時，該電流使附近大地形成較大的電位差，不僅接地極本身會發生腐蝕，鄰近直流接地極的輸電線路，其地下部分(接地裝置和輸電線路基礎)均有金屬構件，在直流入地電流形成電場的作用下，使得鄰近直流接地極的輸電線路的桿塔間形成電位差，直流電流從輸電線路的一基鐵塔流向另一基鐵塔。這一直流電流將造成桿塔接地裝置、基礎鋼筋等構件的腐蝕，造成極大的安全隱患。強大的直流電流持續地、長時間地流過接地極所表現出的效應可分為電磁效應、熱力效應和電化效應三類。
[0008]輸電線路的長期埋設在土壤中的部分的腐蝕會嚴重威脅電網安全運行。首先土壤會對輸電線路的埋設在土壤中的部分產生電化腐蝕，另外在高壓直流輸電系統中，直流系統的工作電流或不平衡電流通過直流接地極流經大地時，也還會對輸電線路的長期埋設在土壤中的部分產生腐蝕影響。一般輸電線路的長期埋設在土壤中的部分使用幾年后就會出現多處銹蝕、局部銹斷，甚至多處銹斷的情況。
[0009]因接地網和桿塔基礎長埋地下，其腐蝕情況不易觀察，在實際應用中不易觀測其腐蝕情況，從而得出直流電流對接地裝置和桿塔的鋼筋混凝土基礎的干擾腐蝕危害程度和腐蝕影響規律。
【實用新型內容】
[0010]為了真實、直觀的評價直流電流對接地裝置和桿塔的鋼筋混凝土基礎的干擾腐蝕風險、危害程度和腐蝕影響規律，為線路桿塔基礎的設計及采取防腐蝕措施提供試驗依據，本實用新型提供了一種模擬土壤中直流腐蝕的實驗裝置，該裝置采用實際工程所在地的土壤，并通過降雨模擬系統、地下水滲透模擬系統和溫度濕度控制系統調節土壤環境模擬實際工程所在地土壤環境，連接直流電源，模擬直流腐蝕中真實的腐蝕環境。
[0011]為實現上述實用新型目的，本實用新型采取的技術方案為:
[0012]一種模擬土壤中直流腐蝕的試驗裝置，裝置包括試驗柜及放置于其中的樣品槽、溫度濕度控制系統和電源，樣品槽包括試驗槽和對比槽，試驗槽內放置的樣品和輔助電極與電源串聯連接，試驗槽內樣品為電流流入端，輔助電極為電流流出端，溫度濕度控制系統包括溫度濕度控制器和設于樣品槽內的溫度濕度傳感器。
[0013]進一步的，試驗槽的數目大于或等于二，試驗槽依次串聯接入電路。
[0014]進一步的，裝置包括與溫度濕度控制器連接的降雨模擬系統、水泵和地下水滲透模擬系統。
[0015]進一步的，降雨模擬系統包括設于樣品槽上方的水管和其上均勻設置的噴頭。
[0016]進一步的，地下水滲透模擬系統包括接入樣品槽的水管和與其連接的均勻設于樣品槽內土壤中的地下水滲透膜。
[0017]進一步的，試驗柜為封閉設計；試驗柜和樣品槽材質為玻璃鋼；輔助電極材質為不銹鋼。
[0018]樣品槽大小根據試驗規模而定，用于陳放被測試樣品，將不同的樣品隔開；
[0019]試品為待測的鋼筋混凝土基礎模型，根據實際情況分為兩種:
[0020]附圖2和3所示為常規的混凝土基礎模型，即鋼筋完全包裹在混凝土內部；
[0021]附圖4和5所示為特殊情況下的混凝土基礎模型，即基礎施工不規范，導致部分鋼筋暴露于混凝土外部，鋼筋與土壤直接接觸；
[0022]試品混凝土基礎模型的混凝土和鋼筋等材料均采用實際工程中選用的材料，混凝土內部鋼筋連接一根金屬導線，通過金屬引線可以與外部相連；
[0023]進一步的，樣品槽內填充土壤，土壤采用實際工程所在地土壤。采用實際工程所在地的土壤，并通過降雨模擬系統、地下水滲透模擬系統和溫度濕度控制系統調節土壤環境模擬實際工程所在地土壤環境，為試驗提供近似真實的土壤環境；降雨模擬系統、地下水滲透模擬系統考慮實際環境情況，對模擬降雨和地下水的水源進行酸堿度調節，使其近似真實情況；
[0024]進一步的，電源為可調穩壓直流電源，提供穩定的直流電流，模擬直流接地極流出電流。
[0025]進一步的，試驗槽內樣品和輔助電極沿豎直方向平行設置，互不接觸，保持一定距離；
[0026]選取試驗槽內放置的一個樣品，將其金屬引線與直流電源的正極連接，與此樣品在同一試驗槽內的相對設置的輔助電極用導線與下一個試驗槽內的樣品連接，依次順序連接，最后一個試驗槽內的輔助電極連接直流電源的負極；通過導線將各試品串聯連接；
[0027]試驗裝置中導線均采用絕緣銅導線，將各個試驗槽內的試品連接起來，形成電氣通路；
[0028]對比試品放置于試驗槽內，周圍填充土壤，試驗過程中，不接入電路，不外加電流，與加直流電流后的試驗槽內的樣品對比；
[0029]試驗過程中，根據實際工程中電流情況計算試驗電路中電流的大小值。
[0030]開啟直流電源，設置其為計算得到的數值，
[0031]接通開關，連續穩定運行預定時間后斷開開關，關閉外加電源。
[0032]進一步的，裝置包括電化學測試系統和電腦，電化學測試系統兩端分別連接試驗槽內樣品和輔助電極與土壤形成回路。
[0033]電化學測試系統連接一組試品和輔助電極，閉合開關與土壤形成回路；測試試品在直流腐蝕后的極化曲線和交流阻抗，研宄腐蝕情況。
[0034]用毛刷清理試驗槽內樣品和對比試品表面后，采用失重法，分析腐蝕速率。
[0035]通過對比無外加電流的鋼筋混凝土試樣和同樣土壤環境中外加直流電流的鋼筋混凝土試樣的腐蝕速率，評價鋼筋混凝土中鋼筋的腐蝕程度。
[0036]通過與無外加電流的鋼筋混凝土試樣對比，還可以多組采取不同的混凝土基礎模塊，對比同樣電流密度同樣土壤環境中鋼筋試樣的腐蝕速率，評價鋼筋混凝土中鋼筋的腐蝕程度。
[0037]由于采用了上述技術方案，與現有技術相比，本實用新型的有益效果包括:
[0038]1.本實用新型的模擬土壤中直流腐蝕的試驗裝置，采用外加電流加速銹蝕法測試鋼筋