一种金属土壤腐蚀原位传感器检测面积评估方法技术

本发明专利技术提供了一种金属土壤腐蚀原位传感器检测面积评估方法，准备多块金属板铺设于土壤中，依次通过导线与检测装置连接，增加一个金属板进行一轮测量，直至得到的电荷转移电阻的平均值和偏差在设定范围内。本发明专利技术采用化整为零的策略，避免了测量过程中对作为工作电极的大尺寸金属构件的移动，克服了由于电极移动引起的土壤介质性质改变而带来的检测误差，提高了金属土壤腐蚀原位传感器监测面积评估的准确性。准确性。准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种金属土壤腐蚀原位传感器检测面积评估方法


[0001]本专利技术涉及腐蚀传感器领域，特别涉及一种金属土壤腐蚀原位检测传感器检测面积评估方法。

技术介绍

[0002]随着我国经济发展和城市化进程的加快，埋地金属材质的工程构件呈现出急速增长的趋势，例如电力设施接地网、油气管道、以及城市各种地下管网。长期埋敷于地下的设施，不可避免的遭受土壤腐蚀的影响。地下设施防腐层破损或者老化变质，本体将直接受到土壤介质的侵蚀作用，从而导致腐蚀减薄、穿孔乃至腐蚀事故的发生。金属的土壤腐蚀存在自发性、隐蔽性等特点，投运后运维难度大，且一旦发生事故，往往造成的损失巨大。及早发现、诊断并给予有效的防治措施是金属构件腐蚀防护的重要组成部分，腐蚀监测技术可以为选材的合理性、防护措施的有效性及环境条件情况提供评估依据。通过监测金属构件的腐蚀速率，掌握生产设施、构筑物的腐蚀状态、腐蚀发展速度和规律，有针对性地及时采取腐蚀防护措施，可延长构件寿命，维持正常运行时间，保证构件的服役安全性。
[0003]服役于土壤中金属构件的腐蚀发展，除受土壤腐蚀性的影响外，服役条件也是重要影响因素。为了准确掌握金属构件在土壤中的腐蚀发展，以金属构件为检测对象的原位检测手段应运而生。近年来，随着智能传感技术的快速发展，多种金属构件土壤腐蚀原位检测系统已被公开。因电化学腐蚀是金属土壤腐蚀的主要形式，所以金属土壤腐蚀原位检测传感器多基于电化学原理开发。金属土壤腐蚀原位检测电化学传感器通常以待测金属构件为工作电极，包括辅助电极和参比电极。由于金属构件的面积远大于辅助电极，通过辅助电极施加在导体上的电信号并不会局限在被测金属段内，使得被极化的金属面积存在不确定性，导致在腐蚀电流密度计算中引入较大误差。因此，确定金属土壤腐蚀原位传感器的检测面积对于准确检测金属土壤腐蚀速率具有重要意义。
[0004]经检索，文献《基于电化学的接地网腐蚀检测方法研究》公开了一种基于有效测试面积概念的金属构件土壤腐蚀原位检测传感器检测面积确定方法，即将测试金属的极化电阻率与传感器所测金属电极极化电阻的比值定义为传感器的有效测试面积，其中金属的极化电阻率由材料和介质决定，而对于大尺寸研究对象，默认所处介质是均一的。但在实际条件下，土壤介质并不是处处均一的，土壤的含水量、含盐量、紧实程度均会影响有效测试面积的测量，因此基于有效测试面积的传感器检测面积确定方法在金属土壤腐蚀检测中存在较大误差。文献《恒电流充电曲线技术测量碳钢接地网腐蚀速率》公开了一种提升法确定金属构件土壤腐蚀原位检测传感器检测面积的方法，即将埋入土壤内的试样不断向外拉出，以减小试样埋入土壤中的面积，在每一个试样埋入面积下，进行电化学测量，并解析出对应面积的极化电阻值，当极化电阻值出现突变时，此时的面积为传感器的有效测试面积。但是在向外拉动的过程中，会影响土壤的紧实程度，造成介质导电性能改变，在有效测试面积的计算中引入误差。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的是提供一种金属土壤腐蚀原位传感器检测面积评估方法，能够解决上述由于电极移动引起的土壤介质性质改变导致检测存在误差的问题。
[0006]本专利技术通过以下技术方案实现：
[0007]一种金属土壤腐蚀原位传感器检测面积评估方法，包括步骤：
[0008]S1.准备1块编号为M0面积为S0的金属板和n块编号依次为M1～M
n
的金属板，S0为金属土壤腐蚀原位传感器理论检测面积；
[0009]S2.将低阻金属导线与金属板接触，使二者存在电连接；
[0010]S3.使用耐蚀材料将导线与金属板的接触点密封，避免金属导线的金属暴露段、异种金属搭接处与介质接触；
[0011]S4.测量密封后金属板剩余暴露的面积，分别记为S'0、S1'
…
S'
n
；
[0012]S5.将传感器安装于金属板M0上并铺设于土壤中，将M1～M
n
按照距离M0由近至远的顺序依次铺设于土壤中，使土壤完全覆盖金属板；
[0013]S6.将连接金属板M0的金属导线另一端和传感器的引出线，分别连接至检测装置相应接口；
[0014]S7.导通金属板M0与检测装置，连续测量3次，求得3次交流阻抗谱等效电路拟合得到的电荷转移电阻平均值和偏差；
[0015]S8.在保持金属板M0与检测仪接通的基础上，增加一个金属板与M0共同作为工作电极连接至检测仪，重复S7的测量步骤，直至x
i
‑1‑
d
i
‑1≤x
i
≤x
i
‑1+d
i
‑1，其中x
i
、d
i
为最后增加第M
i
块金属板时的电荷转移电阻平均值和偏差，i＞1，若不满足则继续增加一块金属板并再次测量；
[0016]S9.定义最终增加的一块金属板编号为M
t
，则金属板面积之和S＝S'0+S1'+
…
+S
t
'
‑1就是原位传感器检测面积。
[0017]优选的，步骤S2接触的方法具体为：金属板边缘开孔，将导线一端穿过开孔并缠绕，使金属导线的金属段与金属板接触。
[0018]优选的，导线外有刚性外壳。
[0019]进一步的，刚性外壳一端带有凹槽，凹槽宽度大于金属板厚度，深度大于金属板开孔直径和开孔外边缘与金属板边缘距离之和，使得将金属板放入所述刚性外壳凹槽后，刚性外壳可以完全遮蔽金属板开孔。
[0020]优选的，开孔的边缘与金属板边缘距离介于5
‑
10mm，开孔直径不超过5mm。
[0021]优选的，金属板M0～M
n
之间留有间隙，间隙不超过10mm，土壤上表面距离传感器顶端距离大于3cm。
[0022]优选的，金属板M0～M
n
的中心点位于同一水平线。
[0023]优选的，耐蚀材料为环氧树脂或聚氯乙烯，固化后具有固定的体积。
[0024]优选的，接线器进线孔数量不小于n+1，出线孔数不小于1，接线器上设置有与进线孔数相等的控制开关，可以分别控制进线与引出线的连接导通。
[0025]优选的，测量方式采用电化学测量的交流阻抗法，测量频率为100kHz～0.1Hz，激励幅值为10mV。
[0026]本专利技术的优点在于：利用多块金属板化整为零，既保证了大尺寸金属构件测试的
精确性，又能避免现有技术测量过程中对作为工作电极的大尺寸金属构件的移动，克服了由于电极移动引起的土壤介质性质改变而带来的检测误差，最大程度上保证了测量过程中体系的稳定性，普遍适用于各种电化学传感器和土壤介质，大大提高了金属土壤腐蚀原位传感器检测面积评估的准确性。
附图说明
[0027]图1为本专利技术实施例1金属土壤腐蚀原位传感器检测面积评估方法流程图；
[0028]图2为本专利技术实施例1金属土壤腐蚀原位传感器检测面积评估系统连本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属土壤腐蚀原位传感器检测面积评估方法，其特征在于，包括步骤：S1.准备1块编号为M0面积为S0的金属板和n块编号依次为M1～M
n
的金属板，S0为金属土壤腐蚀原位传感器理论检测面积；S2.将低阻金属导线与金属板接触，使二者存在电连接；S3.使用耐蚀材料将导线与金属板的接触点密封，避免金属导线的金属暴露段、异种金属搭接处与介质接触；S4.测量密封后金属板剩余暴露的面积，分别记为S'0、S
’1…
S'
n
；S5.将传感器安装于金属板M0上并铺设于土壤中，将M1～M
n
按照距离M0由近至远的顺序依次铺设于土壤中，使土壤完全覆盖金属板和传感器；S6.将连接金属板M0的金属导线另一端和传感器的引出线，分别连接至检测装置相应接口；S7.导通金属板M0与检测装置，连续测量3次，求得3次交流阻抗谱等效电路拟合得到的电荷转移电阻平均值x1和偏差d1；S8.在保持金属板M0与检测仪接通的基础上，增加一个金属板与M0共同作为工作电极连接至检测仪，重复S7的测量步骤，直至x
i
‑1‑
d
i
‑1≤x
i
≤x
i
‑1+d
i
‑1，其中x
i
、d
i
为最后增加第M
i
块金属板时的电荷转移电阻平均值和偏差，i＞1，若不满足则继续增加一块金属板并再次测量；S9.定义最终增加的一块金属板编号为M
t
，则金属板面积之和S＝S'0+S
’1+
…
+S
’
t
‑1就是原位传感器检测...

【专利技术属性】
技术研发人员：高智悦，杜宝帅，樊志彬，李辛庚，王晓明，张振岳，闫风洁，刘鑫，宗立君，李文静，吴亚平，王倩，张李鹏，田辉，于天洋，张震，王蝶，米春旭，王维娜，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：