一种模拟土壤中直流腐蚀的试验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于金属腐蚀性的检测装置，具体涉及一种模拟土壤中直流腐蚀的实验装置。
【背景技术】
[0002]基于国家能源分布，解决能源矛盾的途径之一是在能源中心建立火电、水电、风电和太阳能基地，然后大容量、远距离输送电能。远距离或超远距离输电通常采用相对传统交流输电更经济的高压直流输电。
[0003]输送相同功率时，直流输电所用线材仅为交流输电的2/3?1/2。直流输电采用两线制，以大地或海水作回线，与采用三线制三相交流输电相比，在输电线载面积相同和电流密度相同的条件下，即使不考虑趋肤效应，也可以输送相同的电功率，而输电线和绝缘材料可节约1/3。如考虑趋肤效应和各种损耗(绝缘材料的介质损耗、磁感应的涡流损耗、架空线的电晕损耗等)，输送同样功率交流电所用导线截面积大于或等于直流输电所用导线的截面积的1.33倍.因此，直流输电所用的线材几乎只有交流输电的一半.同时，直流输电杆塔结构也比同容量的三相交流输电简单，线路走廊占地面积也少。在电缆输电线路中，直流输电没有电容电流产生，而交流输电线路存在电容电流，引起损耗。
[0004]在高压直流输电系统中，直流接地极是必不可少的组成部分。高压直流输电系统包括的单极系统和双极系统。单极系统分为一线一地的单极大地回线和单极两线的单极金属回线两种接线方式，单极大地回线利用大地(或海水)为返回线，输电线路只有一根极导线，单极金属回线由一根高压极导线和一根低压返回线组成。单极金属回线系统中地中无直流电流，其直流侧接地属安全接地性质。对于单极大地回路运行的直流输电系统，接地极长期流过直流输电的额定电流。
[0005]双极系统大多采用两端中性点接地方式，它是由两个可独立运行的单极大地回线方式所组成，地中电流为两极电流之差值，正常双极对称运行时，地中仅有很小的两极不平衡电流(小于额定电流的1% )流过:当一极故障停运时，双极系统则自动转为单极大地回线方式运行，可至少输送双极功率的一半，从而提高了输电的可靠性。同时这种接线方式还便于工程分期建设，可先建一极，然后再建另一极。双极系统还有双极一端换流站接地方式以及双极金属中线方式，这两种接线方式工程上很少采用。
[0006]采用单极大地回线系统或者采用的双极系统的一级故障停运时，会有非常大的电流从直流接地极流入大地，其接地极的连续运行电流即为工程连续运行的直流电流。
[0007]当工作电流或不平衡电流通过直流接地极流经大地时，该电流使附近大地形成较大的电位差，不仅接地极本身会发生腐蚀，邻近直流接地极的输电线路，其地下部分(接地装置和输电线路基础)均有金属构件，在直流入地电流形成电场的作用下，使得邻近直流接地极的输电线路的杆塔间形成电位差，直流电流从输电线路的一基铁塔流向另一基铁塔。这一直流电流将造成杆塔接地装置、基础钢筋等构件的腐蚀，造成极大的安全隐患。强大的直流电流持续地、长时间地流过接地极所表现出的效应可分为电磁效应、热力效应和电化效应三类。
[0008]输电线路的长期埋设在土壤中的部分的腐蚀会严重威胁电网安全运行。首先土壤会对输电线路的埋设在土壤中的部分产生电化腐蚀，另外在高压直流输电系统中，直流系统的工作电流或不平衡电流通过直流接地极流经大地时，也还会对输电线路的长期埋设在土壤中的部分产生腐蚀影响。一般输电线路的长期埋设在土壤中的部分使用几年后就会出现多处锈蚀、局部锈断，甚至多处锈断的情况。
[0009]因接地网和杆塔基础长埋地下，其腐蚀情况不易观察，在实际应用中不易观测其腐蚀情况，从而得出直流电流对接地装置和杆塔的钢筋混凝土基础的干扰腐蚀危害程度和腐蚀影响规律。
【实用新型内容】
[0010]为了真实、直观的评价直流电流对接地装置和杆塔的钢筋混凝土基础的干扰腐蚀风险、危害程度和腐蚀影响规律，为线路杆塔基础的设计及采取防腐蚀措施提供试验依据，本实用新型提供了一种模拟土壤中直流腐蚀的实验装置，该装置采用实际工程所在地的土壤，并通过降雨模拟系统、地下水渗透模拟系统和温度湿度控制系统调节土壤环境模拟实际工程所在地土壤环境，连接直流电源，模拟直流腐蚀中真实的腐蚀环境。
[0011]为实现上述实用新型目的，本实用新型采取的技术方案为:
[0012]一种模拟土壤中直流腐蚀的试验装置，装置包括试验柜及放置于其中的样品槽、温度湿度控制系统和电源，样品槽包括试验槽和对比槽，试验槽内放置的样品和辅助电极与电源串联连接，试验槽内样品为电流流入端，辅助电极为电流流出端，温度湿度控制系统包括温度湿度控制器和设于样品槽内的温度湿度传感器。
[0013]进一步的，试验槽的数目大于或等于二，试验槽依次串联接入电路。
[0014]进一步的，装置包括与温度湿度控制器连接的降雨模拟系统、水泵和地下水渗透模拟系统。
[0015]进一步的，降雨模拟系统包括设于样品槽上方的水管和其上均匀设置的喷头。
[0016]进一步的，地下水渗透模拟系统包括接入样品槽的水管和与其连接的均匀设于样品槽内土壤中的地下水渗透膜。
[0017]进一步的，试验柜为封闭设计；试验柜和样品槽材质为玻璃钢；辅助电极材质为不锈钢。
[0018]样品槽大小根据试验规模而定，用于陈放被测试样品，将不同的样品隔开；
[0019]试品为待测的钢筋混凝土基础模型，根据实际情况分为两种:
[0020]附图2和3所示为常规的混凝土基础模型，即钢筋完全包裹在混凝土内部；
[0021]附图4和5所示为特殊情况下的混凝土基础模型，即基础施工不规范，导致部分钢筋暴露于混凝土外部，钢筋与土壤直接接触；
[0022]试品混凝土基础模型的混凝土和钢筋等材料均采用实际工程中选用的材料，混凝土内部钢筋连接一根金属导线，通过金属引线可以与外部相连；
[0023]进一步的，样品槽内填充土壤，土壤采用实际工程所在地土壤。采用实际工程所在地的土壤，并通过降雨模拟系统、地下水渗透模拟系统和温度湿度控制系统调节土壤环境模拟实际工程所在地土壤环境，为试验提供近似真实的土壤环境；降雨模拟系统、地下水渗透模拟系统考虑实际环境情况，对模拟降雨和地下水的水源进行酸碱度调节，使其近似真实情况；
[0024]进一步的，电源为可调稳压直流电源，提供稳定的直流电流，模拟直流接地极流出电流。
[0025]进一步的，试验槽内样品和辅助电极沿竖直方向平行设置，互不接触，保持一定距离；
[0026]选取试验槽内放置的一个样品，将其金属引线与直流电源的正极连接，与此样品在同一试验槽内的相对设置的辅助电极用导线与下一个试验槽内的样品连接，依次顺序连接，最后一个试验槽内的辅助电极连接直流电源的负极；通过导线将各试品串联连接；
[0027]试验装置中导线均采用绝缘铜导线，将各个试验槽内的试品连接起来，形成电气通路；
[0028]对比试品放置于试验槽内，周围填充土壤，试验过程中，不接入电路，不外加电流，与加直流电流后的试验槽内的样品对比；
[0029]试验过程中，根据实际工程中电流情况计算试验电路中电流的大小值。
[0030]开启直流电源，设置其为计算得到的数值，
[0031]接通开关，连续稳定运行预定时间后断开开关，关闭外加电源。
[0032]进一步的，装置包括电化学测试系统和电脑，电化学测试系统两端分别连接试验槽内样品和辅助电极与土壤形成回路。
[0033]电化学测试系统连接一组试品和辅助电极，闭合开关与土壤形成回路；测试试品在直流腐蚀后的极化曲线和交流阻抗，研宄腐蚀情况。
[0034]用毛刷清理试验槽内样品和对比试品表面后，采用失重法，分析腐蚀速率。
[0035]通过对比无外加电流的钢筋混凝土试样和同样土壤环境中外加直流电流的钢筋混凝土试样的腐蚀速率，评价钢筋混凝土中钢筋的腐蚀程度。
[0036]通过与无外加电流的钢筋混凝土试样对比，还可以多组采取不同的混凝土基础模块，对比同样电流密度同样土壤环境中钢筋试样的腐蚀速率，评价钢筋混凝土中钢筋的腐蚀程度。
[0037]由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本实用新型的有益效果包括:
[0038]1.本实用新型的模拟土壤中直流腐蚀的试验装置，采用外加电流加速锈蚀法测试钢筋