一種土壤電化學瞬時腐蝕速率傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電化學、電力、石油、建筑等領域，具體地說是一種土壤電化學瞬時腐蝕速率傳感器，適用于在土壤中埋設的金屬結構材料、設備材料的腐蝕狀況檢測裝置。
【背景技術】
[0002]土壤是一種比較特殊的電解質，除了具有一般電解質的性質，還具有較大的電阻率、不流動、多相等特殊的性質。材料在土壤中主要發(fā)生電化學腐蝕，土壤的腐蝕速度除可以通過埋設試片進行測試外，還可以通過電化學瞬時腐蝕速率測量儀進行測試，通過對待測金屬電極施加極化電壓，由土壤體系對擾動電壓的響應電流，計算土壤對金屬材料的腐蝕速率，施加的電壓可以分為強極化電壓、弱極化電壓和線性極化電壓。
[0003]無論是何種極化類型，目前腐蝕測量都用到電化學三電極體系傳感器。即工作電極，輔助電極和參比電極。通常在水溶液中，這種傳感器具有較高的精度，因為水溶液具有各向同性，本體溶液中各處的濃度，成分均相同。但土壤作為一種特殊的電解質，除了具有電解質離子導電的性質外，土壤還具有水溶液電解質沒有的特性。土壤是一個由氣、液、固三相物質構成的復雜系統(tǒng)，土壤的固體顆粒含有砂子、灰、泥渣和植物腐爛以后形成的腐植土。土壤顆粒有各種不同的形狀:粒狀、塊狀或片狀，多數(shù)土壤是無機和有機的膠質混合顆粒的集合。在這個集合體中還具有許多彎彎曲曲的毛細微孔，土壤中的水分和空氣可以通過這些微孔到達土壤的深處。部份土壤中的水份與土壤組分結合在一起，有些緊緊黏附在固體顆粒的周圍，有些可以在微孔中流動。鹽類溶解在這些水中，土壤就成了電解質，土壤的導電性與土壤的干濕程度及含鹽量有關。土壤中的氧氣，有一些溶解在水中，有些存于土壤的毛細微孔和縫隙內(nèi)，兩者對金屬的腐蝕都有影響。土壤中氧的含量與土壤的濕度和結構都有密切的關系，土壤中還生存著各種微生物，其中可能會有對金屬腐蝕有影響的細菌，因此土壤的性質較為復雜。而且土壤作為一種腐蝕介質，由于組成土壤的固體組分的相對固定性，不像大氣、海水具有流動性，即使是同種類型的土壤，它們的物理和化學性質也不盡相同。如果把土壤的不均勻性考慮進去的話，那么即使同一種土壤的腐蝕性大小也是不相同的。因此可以看出，土壤的腐蝕性是個非常復雜的問題，這給我們對土壤進行電化學測試時提出更高的要求。
[0004]如圖I所示，傳統(tǒng)的土壤電化學測試三電極體系包括導線5、試驗材料樣片6、環(huán)氧樹脂封裝部分7，試驗材料樣片6設置于環(huán)氧樹脂封裝部分7中，每個試驗材料樣片6引出導線5。這種傳感器需要將探頭埋設在測試的土壤中，保證探頭表面與土壤表面緊密接觸。這會造成較大問題，傳感器在埋設方式會對土壤環(huán)境產(chǎn)生較大的擾動過程，破壞土壤介質的層次結構，土壤的緊密度，傳感器表面與土壤的結合度也不同，而這些都是影響土壤腐蝕性的關鍵因素。這就會導致測試結果的準確性不高，而且重現(xiàn)性較差。甚至會導致測試結果數(shù)量級的差別，無法提供土壤介質真實可靠的性能參數(shù)。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]基于對土壤腐蝕與測試方面的研究，本實用新型的目的在于提供一種土壤電化學瞬時腐蝕速率傳感器，解決在傳統(tǒng)土壤瞬時腐蝕速率測量兩電極或三電極體系存在的對土壤環(huán)境擾動大，易受環(huán)境及介質狀況影響等問題。
[0006]本實用新型的技術方案是：
[0007]一種土壤電化學瞬時腐蝕速率傳感器，該傳感器包括傳感器筒體、參比電極、工作電極、輔助電極，具體結構如下：
[0008]參比電極為兩個相同材料的金屬片對稱鑲嵌在筒體內(nèi)部，參比電極背部焊接電纜，兩個參比電極的電纜相連，通過電纜引出傳感器筒體；
[0009]工作電極與輔助電極對稱鑲嵌在傳感器筒體內(nèi)部，工作電極背部通過焊接的電纜引出傳感器筒體，輔助電極背部通過焊接的電纜引出傳感器筒體。
[0010]所述的土壤電化學瞬時腐蝕速率傳感器，傳感器筒體與鑲嵌其中的參比電極邊緣、工作電極邊緣、輔助電極邊緣，采用封裝結構。
[0011]所述的土壤電化學瞬時腐蝕速率傳感器，傳感器筒體的上部為密閉，傳感器筒體的下部開放，且傳感器筒體的下部邊緣呈楔形。
[0012]所述的土壤電化學瞬時腐蝕速率傳感器，對稱的工作電極、輔助電極與對稱的兩個參比電極呈90度設置，對稱的工作電極、輔助電極中心線與對稱的兩個參比電極中心線垂直。
[0013]本實用新型的優(yōu)點及有益效果是：
[0014]I.相比傳統(tǒng)平面式三電極傳感器，本實用新型采用筒形結構，工作電極與輔助電極對稱放置，這樣形成的直流電場更均勻，提高測試設備的測量精度。
[0015]2.本實用新型將傳統(tǒng)傳感器埋設方式為擾動式變?yōu)榉菙_動式，桶狀結構直接插進被測土壤中，對桶狀內(nèi)土壤進行測試，桶狀內(nèi)部的土壤環(huán)境為非擾動土，保留了測試土壤環(huán)境的完整性和原狀電化學特征，使測試結果更具有重現(xiàn)性。
[0016]3.本實用新型傳感器采用高強度高分子材料制成，三電極嵌入桶狀結構內(nèi)部。
[0017]4.本實用新型土壤腐蝕速度測量傳感器電極材料可以為碳鋼、銅或者其他非鈍化金屬材料。
[0018]5.本實用新型的傳感器電極電纜通過高分子內(nèi)部結構引出，電極邊緣采用防水材料密封。
[0019]6.本實用新型的傳感器引出電纜采用屏蔽電纜，避免外界信號干擾。
【附圖說明】
[0020]圖I為傳統(tǒng)土壤瞬時腐蝕速率測量探頭示意圖。
[0021]圖2-圖4為本實用新型土壤腐蝕速度測量傳感器結構示意圖。其中，圖2為主視圖；圖3為仰視圖；圖4為側視圖。
[0022]圖中，I傳感器筒體;2參比電極;3工作電極;4輔助電極;5導線;6試驗材料樣片；7環(huán)氧樹脂封裝部分。
【具體實施方式】
[0023]下面，結合附圖對本實用新型做進一步說明。
[0024]如圖2、圖3、圖4所示，本實用新型土壤電化學瞬時腐蝕速率傳感器，主要包括:傳感器筒體I、參比電極2、工作電極3、輔助電極4等，具體結構如下：
[0025]傳感器筒體I由高強度高分子材料制成，傳感器筒體I的上部為密閉，傳感器筒體I的下部開放，且傳感器筒體I的下部邊緣呈楔形，便于傳感器筒體I楔入土壤中。
[0026]參比電極2為兩個相同材料的金屬片對稱鑲嵌在筒體內(nèi)部，參比電極2背部焊接電纜，兩個參比電極2的電纜相連，通過電纜引出傳感器筒體I;參比電極2可以為與工作電極3相同的材料，也可以為高純鋅或不銹鋼材料。
[0027]工作電極3為被測金屬材料，工作電極3與輔助電極4對稱鑲嵌在傳感器筒體I內(nèi)部。對稱的工作電極3、輔助電極4與對稱的兩個參比電極2呈90度設置，對稱的工作電極3、輔助電極4中心線與對稱的兩個參比電極中心線垂直，工作電極3背部通過焊接的電纜引出傳感器筒體I，輔助電極4背部通過焊接的電纜引出傳感器筒體I。輔助電極4可以為工作電極3相同的材料，也可以為鉑金、不銹鋼等其他材料。
[0028]傳感器筒體I與鑲嵌其中的電極(參比電極2、工作電極3、輔助電極4)邊緣采用高分子封裝材料封裝，具有防水，固定電極作用，并且使電極具有規(guī)定的形狀與尺寸。
[0029]實施例結果表明，本實用新型應用于土壤中新型電化學瞬時腐蝕速率的傳感器，可以為精確測量土壤瞬時腐蝕速率，提高測試重現(xiàn)性，為更準確評價土壤腐蝕性提供可靠的測試手段。
【主權項】
1.一種土壤電化學瞬時腐蝕速率傳感器，其特征在于，該傳感器包括傳感器筒體、參比電極、工作電極、輔助電極，具體結構如下： 參比電極為兩個相同材料的金屬片對稱鑲嵌在筒體內(nèi)部，參比電極背部焊接電纜，兩個參比電極的電纜相連，通過電纜引出傳感器筒體； 工作電極與輔助電極對稱鑲嵌在傳感器筒體內(nèi)部，工作電極背部通過焊接的電纜引出傳感器筒體，輔助電極背部通過焊接的電纜引出傳感器筒體。2.按照權利要求I所述的土壤電化學瞬時腐蝕速率傳感器，其特征在于，傳感器筒體與鑲嵌其中的參比電極邊緣、工作電極邊緣、輔助電極邊緣，采用封裝結構。3.按照權利要求I所述的土壤電化學瞬時腐蝕速率傳感器，其特征在于，傳感器筒體的上部為密閉，傳感器筒體的下部開放，且傳感器筒體的下部邊緣呈楔形。4.按照權利要求I所述的土壤電化學瞬時腐蝕速率傳感器，其特征在于，對稱的工作電極、輔助電極與對稱的兩個參比電極呈90度設置，對稱的工作電極、輔助電極中心線與對稱的兩個參比電極中心線垂直。
【專利摘要】本實用新型涉及電化學、電力、石油、建筑等領域，具體地說是一種土壤電化學瞬時腐蝕速率傳感器，適用于在土壤中埋設的金屬結構材料、設備材料的腐蝕狀況檢測裝置。該傳感器包括傳感器筒體、參比電極、工作電極、輔助電極，具體結構如下：參比電極為兩個相同材料的金屬片對稱鑲嵌在筒體內(nèi)部，參比電極背部焊接電纜，兩個參比電極的電纜相連，通過電纜引出傳感器筒體；工作電極與輔助電極對稱鑲嵌在傳感器筒體內(nèi)部，工作電極背部通過焊接的電纜引出傳感器筒體，輔助電極背部通過焊接的電纜引出傳感器筒體。本實用新型解決在傳統(tǒng)土壤瞬時腐蝕速率測量兩電極或三電極體系存在的對土壤環(huán)境擾動大，易受環(huán)境及介質狀況影響等問題。
【IPC分類】G01N17/00
【公開號】CN205157400
【申請?zhí)枴緾N201521007208
【發(fā)明人】夏銳, 馬春蘭, 苑婷, 劉朝東, 王碩
【申請人】沈陽北能表面技術工程有限公司, 國網(wǎng)遼寧省電力有限公司盤錦供電公司
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年12月7日