本发明涉及电力设备腐蚀
技术领域：
，尤其涉及一种腐蚀速率测量装置及测量方法。
背景技术：
：随着社会的高速发展，人们对电力的需求日益增多，保证电力输送的及时性和安全性变得越来越重要。然而对于气候较潮湿的地区来说，变电站等电力设备长时间处于潮湿环境中，进而使得电力设备中的金属构件会受到潮湿环境中水汽的腐蚀，从而导致电力设备的性能大幅度下降，严重影响电力输送的及时性和安全性。因此，需要及时监测金属构件的腐蚀速率，根据金属构件的腐蚀速率了解金属构件的腐蚀程度，从而及时对受腐蚀的金属构件进行维护或更换。目前，主要通过使用与所需要监测的金属构件相同材料的金属挂片进行暴露试验，来对金属构件的腐蚀速率进行测量，即将金属挂片暴露在金属构件所处的潮湿环境中，在1～2年之后，通过称重法得到金属挂片在试验周期内被腐蚀的质量，从而得到金属挂片的腐蚀速率，进而得到金属构件的腐蚀速率。通过上述方法虽然能测得金属构件的腐蚀速率，但通过金属挂片暴露试验测量金属构件的腐蚀速率需要1～2年的时间，进而无法实时测量金属构件的腐蚀速率，无法及时了解金属构件的腐蚀程度，无法及时对受腐蚀的金属构件进行维护或更换。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种腐蚀速率测量装置及测量方法，用于实时测量金属构件在试验周期内的腐蚀速率，有助于及时了解金属构件的腐蚀程度，及时对受腐蚀的金属构件进行维护或更换。为达到上述目的，本发明提供一种腐蚀速率测量装置，采用如下技术方案：该腐蚀速率测量装置包括至少一个测量探头和至少一个电流表，所述测量探头包括基体、绝缘层和金属层；其中，所述绝缘层位于所述基体上，所述金属层位于所述绝缘层上，所述绝缘层和所述金属层在所述基体上的投影均落在所述基体内，所述电流表的负极接线柱与所述基体连接，所述电流表的正极接线柱与所述金属层连接；所述基体为活性金属或活性金属合金；所述金属层为惰性金属层。本发明提供了一种如上所述的腐蚀速率测量装置，由于测量探头包括的绝缘层位于基体上，金属层位于绝缘层上，且绝缘层和金属层在基体上的投影均落在基体内，因此，在使用该腐蚀速率测量装置进行腐蚀速率测量时，附着在测量探头上的水汽会与基体和金属层均相互接触，使得基体、金属层和水汽组成一个电化学腐蚀系统，且由于基体为活性金属或活性金属合金，金属层为惰性金属层，因此，基体上会发生吸氧腐蚀的阳极反应，基体失去一定数量的电子，金属层上会发生阴极反应，金属层得到一定数量的电子，这就使得基体和金属层之间有一定数量的电子转移，从而产生了电流，进而使得通过电流表测得基体和金属层之间产生的所有电流的大小后，根据所有电流的大小和各电流的持续时间，计算出试验周期内基体与金属层之间的电子转移的数量，并结合基体的材质即可推算出在试验周期内基体的被腐蚀的质量，从而得到基体在试验周期内的腐蚀速率，进而根据基体在试验周期内的腐蚀速率得到需要监测的金属构件在试验周期内的腐蚀速率。因此，使用上述腐蚀速率测量装置可以实时测量金属构件在试验周期内的腐蚀速率，有助于及时了解金属构件的腐蚀程度，及时对受腐蚀的金属构件进行维护或更换。本发明还提供了一种腐蚀速率测量方法，采用如下技术方案：该腐蚀速率测量方法使用上述腐蚀速率测量装置进行腐蚀速率测量，该腐蚀速率测量方法包括：通过所述电流表对所述基体和所述金属层之间产生的所有电流的大小进行测量；根据电流数据和所述基体的材质，得到所述基体在试验周期内的腐蚀速率，所述电流数据包括所述电流表测量所得的所有电流的大小和各电流的持续时间；根据所述基体在试验周期内的腐蚀速率得到需要监测的金属构件在试验周期内的腐蚀速率。本发明提供了一种如上所述的腐蚀速率测量方法，由于该腐蚀速率测量方法使用了上述腐蚀速率测量装置，因此，在将该腐蚀速率测量方法应用于腐蚀速率测量过程中时与将上述腐蚀速率测量装置应用于腐蚀速率测量过程中时具有相同的有益效果，故此处不再进行赘述。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例中第一种腐蚀速率测量装置的结构示意图；图2为本发明实施例中图1沿AA’方向的剖面示意图；图3为本发明实施例中测量探头的平面示意图；图4为本发明实施例中的第二种腐蚀速率测量装置的结构示意图。附图标记说明：1—测量探头，11—基体，12—绝缘层，13—金属层，2—电流表，3—数据记录仪，4—无线传输器，5—数据分析平台，6—风速计，7—温湿度计，8—供电模块。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例一本发明实施例提供一种腐蚀速率测量装置，如图1所示，该腐蚀速率测量装置包括至少一个测量探头1和至少一个电流表2，具体地，如图2所示，测量探头1包括基体11、绝缘层12和金属层13；其中，绝缘层12位于基体11上，金属层13位于绝缘层12上，绝缘层12和金属层13在基体11上的投影均落在基体11内，电流表2的负极接线柱与基体11连接，电流表2的正极接线柱与金属层13连接；基体11为活性金属或活性金属合金；金属层13为惰性金属层。使用上述腐蚀速率测量装置对金属构件的腐蚀速率进行测量的过程如下：首先，通过电流表2对基体11和金属层13之间产生的所有电流的大小进行测量；然后，根据电流数据和基体11的材质，得到基体11在试验周期内的腐蚀速率，电流数据包括电流表2测量所得的所有电流的大小和各电流的持续时间，具体如下，根据电流表2测得的所有电流的大小和各电流的持续时间，获得在试验周期T内，基体11和金属层13之间转移的电子的数量Q，其中，Ii为第i个电流的大小，ti为第i个电流的持续时间，n为电流的总个数，再根据基体11和金属层13之间转移的电子的数量Q和基体11的材质，获得基体11的被腐蚀的质量m，其中，q为每摩尔基体11在被腐蚀过程中失去的电子的数量，M为基体11的摩尔质量，根据基体11的被腐蚀的质量m和试验周期T，获得基体11在试验周期T内的腐蚀速率v，其中，最后，根据基体11在试验周期内的腐蚀速率得到需要监测的金属构件在试验周期内的腐蚀速率，具体如下，结合基体11、需要监测的金属构件的具体材质及其化学性质，并根据基体11在试验周期T内的腐蚀速率v，换算得到需要监测的金属构件在试验周期内的腐蚀速率。由以上所述可知，在本实施例的技术方案中，由于绝缘层12位于基体11上，金属层13位于绝缘层12上，且绝缘层12和金属层13在基体11上的投影均落在基体11内，因此，在使用该腐蚀速率测量装置进行腐蚀速率测量时，附着在测量探头1上的水汽会与基体11和金属层13均相互接触，使得基体11、金属层13和水汽组成一个电化学腐蚀系统，且由于基体11为活性金属或活性金属合金，金属层13为惰性金属层，因此，基体11上会发生吸氧腐蚀的阳极反应，基体11失去一定数量的电子，金属层13上会发生阴极反应，金属层13得到一定数量的电子，这就使得基体11和金属层13之间有一定数量的电子转移，从而产生了电流，进而使得通过电流表2测得基体11和金属层13之间产生的所有电流的大小后，根据所有电流的大小和各电流的持续时间，计算试验周期内基体11与金属层13之间的电子转移的数量，并结合基体11的材质即可推算出在试验周期内基体11的被腐蚀的质量，从而得到基体11在试验周期内的腐蚀速率，进而根据基体11在试验周期内的腐蚀速率得到需要监测的金属构件在试验周期内的腐蚀速率。因此，使用上述腐蚀速率测量装置可以实时测量金属构件在试验周期内的腐蚀速率，有助于及时了解金属构件的腐蚀程度，及时对受腐蚀的金属构件进行维护或更换。为了便于本领域技术人员理解和实施，下面本发明实施例结合附图对测量探头1的具体结构进行详细描述：示例性地，本发明实施例中，优选基体11为容易获得的碳钢基体(例如Q235碳钢基体、Q345碳钢基体等)，金属层13的材质为容易获得的且成本较低的惰性金属银，以使得测量探头1的成本较低。示例性地，绝缘层12可以采用涂覆方法形成在基体11上，类似地，金属层13也可以采用涂覆方法设置在绝缘层12上，本领域技术人员可根据实际情况进行选择，本发明实施例不进行限定。对于绝缘层12的厚度和金属层13的厚度，本领域技术人员也可根据实际情况进行选择，本发明实施例不进行限定。可选地，测量探头1中绝缘层12的图案和金属层13的图案可以有多种，本领域技术人员可根据实际情况选择，本发明实施例不进行限定。示例性地，本发明实施例中提供如下两种绝缘层12的图案和金属层13的图案：第一种，如图1所示，绝缘层12包括多个同心且相互间隔的第一环形部，金属层13包括多个同心且相互间隔的第二环形部，第二环形部与第一环形部一一对应，每个第二环形部均通过一个电流表2与基体11连接。此时，金属层13的每个第二环形部通过与其一一对应的一个电流表2与基体11连接，或者，金属层13的所有第二环形部均通过同一个电流表2与基体11连接。本发明实施例中优选，金属层13的所有第二环形部均通过同一个电流表2与基体11连接，以使腐蚀速率测量装置的结构简单，成本低。其中，对于任意相邻的两个第一环形部之间的间距大小的选择，可以从以下两个方面进行考虑：一方面，为了保证基体11可以充分和水汽接触，且可以和水汽以及金属层13共同组成电化学腐蚀系统，要求任意相邻的两个第一环形部之间的间距不能过小；另一方面，为了避免基体11和水汽接触面积过大，导致水汽无法同时和金属层13接触，从而无法组成电化学腐蚀系统，进而导致无法测量出基体的腐蚀速率，要求任意相邻的两个第一环形部之间的间距不能过大。示例性地，本发明实施例中选择任意相邻的两个第一环形部之间的间距为2nm～5nm。第二种，如图3所示，绝缘层12包括多个相互间隔的第一条形部，金属层13包括多个相互间隔的第二条形部，第二条形部与第一条形部一一对应，每个第二条形部均通过一个电流表2与基体11连接。此时，金属层13的每个第二条形部通过与其一一对应的一个电流表2与基体11连接，或者，金属层13的所有第二条形部均通过同一个电流表2与基体11连接。本发明实施例中优选，金属层13的所有第二条形部均通过同一个电流表2与基体11连接，以使腐蚀速率测量装置的结构简单，成本低。其中，对于任意相邻的两个第一条形部之间的间距大小的选择，与上述对于任意相邻的两个第一环形部之间的间距大小的选择类似，示例性地，本发明实施例中选择任意相邻的两个第一环形部之间的间距为2nm～5nm。另外，与如图3所示的绝缘层12的图案和金属层13的图案相比，绝缘层12的图案和金属层13的图案如图1所示时，金属层13与电流表2相连时所需的连接线路较为简单，因此，本发明实施例中优选如图1所示的绝缘层12的图案和金属层13的图案。需要补充的是，本发明实施例中优选电流表2为微安表，以方便捕捉到微小电流，进而提高腐蚀速率测量装置的测量精度。此外，如图4所示，上述腐蚀速率测量装置还包括数据记录仪3、无线传输器4和数据分析平台5，示例性地，数据记录仪3为实时数据记录仪，无线传输器4为4G无线传输器，电流表2、数据记录仪3和无线传输器4依次连接；其中，数据记录仪3用于记录电流数据，该电流数据包括一定时间内电流表2测量所得的所有电流的大小和各电流的持续时间，无线传输器5用于将电流数据传输至数据分析平台5，数据分析平台5用于根据基体11的材质和电流数据，得到基体11在试验周期内的腐蚀速率，并根据基体11在试验周期内的腐蚀速率得到需要监测的金属构件在试验周期内的腐蚀速率。示例性地，通过上述腐蚀速率测量装置进行腐蚀速率测量的方法具体包括：通过数据记录仪3记录电流数据；通过无线传输器4将电流数据传输至数据分析平台5；数据分析平台5根据电流数据和基体11的材质得到基体11在试验周期内的腐蚀速率，并根据基体11在试验周期内的腐蚀速率得到需要监测的金属构件在试验周期内的腐蚀速率。通过上述腐蚀速率测量装置进行腐蚀速率测量时，实现了腐蚀速率测量过程的自动化，从而消除了人为操作时的测量误差，保证了测得的腐蚀速率的准确性。可选地，如图4所示，上述腐蚀速率测量装置还包括风速计6，示例性地，风速计6为电子风速计，风速计6与数据记录仪3连接；其中，数据记录仪3还用于记录风速计6测量所得的风速数据，无线传输器4还用于将风速数据传输至数据分析平台5，数据分析平台5还用于对风速数据和需要监测的金属构件在试验周期内的腐蚀速率之间的关系进行分析。示例性地，通过上述腐蚀速率测量装置进行腐蚀速率测量的方法具体还包括：通过风速计6测量风速；通过数据记录仪5记录风速计6测量得到的风速数据；通过无线传输器4将风速数据传输至数据分析平台5；通过数据分析平台5对风速数据和需要监测的金属构件在试验周期内的腐蚀速率之间的关系进行分析。通过上述腐蚀速率测量装置进行腐蚀速率测量时，不仅可以实时测量得到需要监测的金属构件在试验周期内的腐蚀速率，还可以得出需要监测的金属构件在试验周期内的腐蚀速率与风速随时间变化的关系，从而方便本领域技术人员对需要监测的金属构件的腐蚀速率进行进一步研究。可选地，如图4所示，上述腐蚀速率测量装置还包括温湿度计7，示例性地，温湿度计7为电子温湿度计，温湿度计7与数据记录仪3连接；其中，数据记录仪3还用于记录温湿度计7测量所得的温度数据和湿度数据，无线传输器4还用于将温度数据和湿度数据传输至数据分析平台5，数据分析平台5还用于对温度数据、湿度数据和需要监测的金属构件在试验周期内的腐蚀速率之间的关系进行分析。示例性地，通过上述腐蚀速率测量装置进行腐蚀速率测量的方法具体还包括：通过温湿度计7测量温度和湿度；通过数据记录仪3记录温湿度计7测量得到的温度数据和湿度数据；通过无线传输器4将温度数据和湿度数据传输至数据分析平台5；通过数据分析平台5对温度数据、湿度数据和需要监测的金属构件在试验周期内的腐蚀速率之间的关系进行分析。通过上述腐蚀速率测量装置进行腐蚀速率测量时，不仅可以实时测量得到需要监测的金属构件在试验周期内的腐蚀速率、得出需要监测的金属构件在试验周期内的腐蚀速率与风速随时间变化的关系，还可以得出需要监测的金属构件在试验周期内的腐蚀速率与温度、湿度随时间变化的关系，从而方便本领域技术人员对需要监测的金属构件的腐蚀速率进行进一步研究。可选地，如图4所示，上述腐蚀速率测量装置还包括供电模块8，供电模块8与数据记录仪3和无线传输器4连接，用于为数据记录仪3和无线传输器4提供电能，当上述腐蚀速率测量装置还包括风速计6、温湿度计7时，供电模块8还分别与风速计6、温湿度计7连接，从而为风速计6和温湿度计7提供电能。该供电模块8可以保证该腐蚀速率测量装置不间断的测量腐蚀速率。需要补充的是，供电模块8可以包括太阳能电池、风力发电机和锂电池等，本领域技术人员可根据实际情况进行选择，本发明实施例不进行限定。实施例二本发明实施例提供一种腐蚀速率测量方法，使用本发明实施例一中的腐蚀速率测量装置进行腐蚀速率测量，该腐蚀速率测量方法包括：步骤S1、通过电流表对基体和金属层之间产生的所有电流的大小进行测量。步骤S2、根据电流数据和基体的材质，得到基体在试验周期内的腐蚀速率，电流数据包括电流表测量所得的所有电流的大小和各电流的持续时间。示例性地，根据电流数据和基体的材质，得到基体在试验周期内的腐蚀速率的具体步骤包括：根据所有电流的大小和各电流的持续时间，获得在试验周期T内，基体和金属层之间转移的电子的数量Q，其中，Ii为第i个电流的大小，ti为第i个电流的持续时间，n为电流的总个数；根据基体和金属层之间转移的电子的数量Q和基体的材质，获得基体的被腐蚀的质量m，其中，q为每摩尔基体在被腐蚀过程中失去的电子的数量，M为基体的摩尔质量；根据基体的被腐蚀的质量m和试验周期T，获得基体在试验周期T内的腐蚀速率v，其中，步骤S3、根据基体在试验周期T内的腐蚀速率得到需要监测的金属构件在试验周期内的腐蚀速率。示例性地，结合基体、需要监测的金属构件的具体材质及其化学性质，对得到的基体在试验周期内的腐蚀速率进行换算，即可得到需要监测的金属构件在试验周期内的腐蚀速率。在本实施例的技术方案中，在使用上述腐蚀速率测量方法进行腐蚀速率测量时，由于通过电流表可测得基体和金属层之间产生的所有电流的大小，且根据所有电流的大小和各电流的持续时间，可以计算出在试验周期内基体与金属层之间的电子转移的数量，并结合基体的材质即可推算出在试验周期内基体的被腐蚀的质量，从而得到基体的腐蚀速率在试验周期内的腐蚀速率，进而根据基体在试验周期内的腐蚀速率得到需要监测的金属构件在试验周期内的腐蚀速率。因此，使用上述腐蚀速率测量方法可以实时测量金属构件在试验周期内的腐蚀速率，有助于及时了解金属构件的腐蚀程度，及时对受腐蚀的金属构件进行维护或更换。可选地，上述腐蚀速率测量方法还包括：通过数据记录仪记录电流数据；通过无线传输器将电流数据传输至数据分析平台；数据分析平台根据电流数据和基体的材质得到基体在试验周期内的腐蚀速率，并根据基体在试验周期内的腐蚀速率得到需要监测的金属构件在试验周期内的腐蚀速率。通过上述腐蚀速率测量方法进行腐蚀速率测量时，实现了腐蚀速率测量过程的自动化，可以消除人为操作时的测量误差，保证了测得的腐蚀速率的准确性。可选地，上述腐蚀速率测量方法还包括：通过风速计测量风速；通过数据记录仪记录风速计测量得到的风速数据；通过无线传输器将风速数据传输至数据分析平台；通过数据分析平台对风速数据和需要监测的金属构件在试验周期内的腐蚀速率之间的关系进行分析。通过上述腐蚀速率测量装置进行腐蚀速率测量时，不仅可以实时测量得到需要监测的金属构件在试验周期内的的腐蚀速率，还可以得出需要监测的金属构件在试验周期内的腐蚀速率与风速随时间变化的关系，从而方便本领域技术人员对需要监测的金属构件的腐蚀速率进行进一步研究。可选地，上述腐蚀速率测量方法还包括：通过温湿度计测量温度和湿度；通过数据记录仪记录温湿度计测量得到的温度数据和湿度数据；通过无线传输器将温度数据和湿度数据传输至数据分析平台；通过数据分析平台对温度数据、湿度数据和需要监测的金属构件在试验周期内的腐蚀速率之间的关系进行分析。通过上述腐蚀速率测量装置进行腐蚀速率测量时，不仅可以实时测量得到需要监测的金属构件在试验周期内的腐蚀速率、得出需要监测的金属构件在试验周期内的腐蚀速率与风速随时间变化的关系，还可以得出需要监测的金属构件在试验周期内的腐蚀速率与温度、湿度随时间变化的关系，从而方便本领域技术人员对需要监测的金属构件的腐蚀速率进行进一步研究。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。当前第1页1 2 3