一种土壤电化学瞬时腐蚀速率传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电化学、电力、石油、建筑等领域，具体地说是一种土壤电化学瞬时腐蚀速率传感器，适用于在土壤中埋设的金属结构材料、设备材料的腐蚀状况检测装置。
【背景技术】
[0002]土壤是一种比较特殊的电解质，除了具有一般电解质的性质，还具有较大的电阻率、不流动、多相等特殊的性质。材料在土壤中主要发生电化学腐蚀，土壤的腐蚀速度除可以通过埋设试片进行测试外，还可以通过电化学瞬时腐蚀速率测量仪进行测试，通过对待测金属电极施加极化电压，由土壤体系对扰动电压的响应电流，计算土壤对金属材料的腐蚀速率，施加的电压可以分为强极化电压、弱极化电压和线性极化电压。
[0003]无论是何种极化类型，目前腐蚀测量都用到电化学三电极体系传感器。即工作电极，辅助电极和参比电极。通常在水溶液中，这种传感器具有较高的精度，因为水溶液具有各向同性，本体溶液中各处的浓度，成分均相同。但土壤作为一种特殊的电解质，除了具有电解质离子导电的性质外，土壤还具有水溶液电解质没有的特性。土壤是一个由气、液、固三相物质构成的复杂系统，土壤的固体颗粒含有砂子、灰、泥渣和植物腐烂以后形成的腐植土。土壤颗粒有各种不同的形状:粒状、块状或片状，多数土壤是无机和有机的胶质混合颗粒的集合。在这个集合体中还具有许多弯弯曲曲的毛细微孔，土壤中的水分和空气可以通过这些微孔到达土壤的深处。部份土壤中的水份与土壤组分结合在一起，有些紧紧黏附在固体颗粒的周围，有些可以在微孔中流动。盐类溶解在这些水中，土壤就成了电解质，土壤的导电性与土壤的干湿程度及含盐量有关。土壤中的氧气，有一些溶解在水中，有些存于土壤的毛细微孔和缝隙内，两者对金属的腐蚀都有影响。土壤中氧的含量与土壤的湿度和结构都有密切的关系，土壤中还生存着各种微生物，其中可能会有对金属腐蚀有影响的细菌，因此土壤的性质较为复杂。而且土壤作为一种腐蚀介质，由于组成土壤的固体组分的相对固定性，不像大气、海水具有流动性，即使是同种类型的土壤，它们的物理和化学性质也不尽相同。如果把土壤的不均匀性考虑进去的话，那么即使同一种土壤的腐蚀性大小也是不相同的。因此可以看出，土壤的腐蚀性是个非常复杂的问题，这给我们对土壤进行电化学测试时提出更高的要求。
[0004]如图I所示，传统的土壤电化学测试三电极体系包括导线5、试验材料样片6、环氧树脂封装部分7，试验材料样片6设置于环氧树脂封装部分7中，每个试验材料样片6引出导线5。这种传感器需要将探头埋设在测试的土壤中，保证探头表面与土壤表面紧密接触。这会造成较大问题，传感器在埋设方式会对土壤环境产生较大的扰动过程，破坏土壤介质的层次结构，土壤的紧密度，传感器表面与土壤的结合度也不同，而这些都是影响土壤腐蚀性的关键因素。这就会导致测试结果的准确性不高，而且重现性较差。甚至会导致测试结果数量级的差别，无法提供土壤介质真实可靠的性能参数。
【实用新型内容】
[0005]基于对土壤腐蚀与测试方面的研究，本实用新型的目的在于提供一种土壤电化学瞬时腐蚀速率传感器，解决在传统土壤瞬时腐蚀速率测量两电极或三电极体系存在的对土壤环境扰动大，易受环境及介质状况影响等问题。
[0006]本实用新型的技术方案是：
[0007]一种土壤电化学瞬时腐蚀速率传感器，该传感器包括传感器筒体、参比电极、工作电极、辅助电极，具体结构如下：
[0008]参比电极为两个相同材料的金属片对称镶嵌在筒体内部，参比电极背部焊接电缆，两个参比电极的电缆相连，通过电缆引出传感器筒体；
[0009]工作电极与辅助电极对称镶嵌在传感器筒体内部，工作电极背部通过焊接的电缆引出传感器筒体，辅助电极背部通过焊接的电缆引出传感器筒体。
[0010]所述的土壤电化学瞬时腐蚀速率传感器，传感器筒体与镶嵌其中的参比电极边缘、工作电极边缘、辅助电极边缘，采用封装结构。
[0011]所述的土壤电化学瞬时腐蚀速率传感器，传感器筒体的上部为密闭，传感器筒体的下部开放，且传感器筒体的下部边缘呈楔形。
[0012]所述的土壤电化学瞬时腐蚀速率传感器，对称的工作电极、辅助电极与对称的两个参比电极呈90度设置，对称的工作电极、辅助电极中心线与对称的两个参比电极中心线垂直。
[0013]本实用新型的优点及有益效果是：
[0014]I.相比传统平面式三电极传感器，本实用新型采用筒形结构，工作电极与辅助电极对称放置，这样形成的直流电场更均匀，提高测试设备的测量精度。
[0015]2.本实用新型将传统传感器埋设方式为扰动式变为非扰动式，桶状结构直接插进被测土壤中，对桶状内土壤进行测试，桶状内部的土壤环境为非扰动土，保留了测试土壤环境的完整性和原状电化学特征，使测试结果更具有重现性。
[0016]3.本实用新型传感器采用高强度高分子材料制成，三电极嵌入桶状结构内部。
[0017]4.本实用新型土壤腐蚀速度测量传感器电极材料可以为碳钢、铜或者其他非钝化金属材料。
[0018]5.本实用新型的传感器电极电缆通过高分子内部结构引出，电极边缘采用防水材料密封。
[0019]6.本实用新型的传感器引出电缆采用屏蔽电缆，避免外界信号干扰。
【附图说明】
[0020]图I为传统土壤瞬时腐蚀速率测量探头示意图。
[0021]图2-图4为本实用新型土壤腐蚀速度测量传感器结构示意图。其中，图2为主视图；图3为仰视图；图4为侧视图。
[0022]图中，I传感器筒体;2参比电极;3工作电极;4辅助电极;5导线;6试验材料样片；7环氧树脂封装部分。
【具体实施方式】
[0023]下面，结合附图对本实用新型做进一步说明。
[0024]如图2、图3、图4所示，本实用新型土壤电化学瞬时腐蚀速率传感器，主要包括:传感器筒体I、参比电极2、工作电极3、辅助电极4等，具体结构如下：
[0025]传感器筒体I由高强度高分子材料制成，传感器筒体I的上部为密闭，传感器筒体I的下部开放，且传感器筒体I的下部边缘呈楔形，便于传感器筒体I楔入土壤中。
[0026]参比电极2为两个相同材料的金属片对称镶嵌在筒体内部，参比电极2背部焊接电缆，两个参比电极2的电缆相连，通过电缆引出传感器筒体I;参比电极2可以为与工作电极3相同的材料，也可以为高纯锌或不锈钢材料。
[0027]工作电极3为被测金属材料，工作电极3与辅助电极4对称镶嵌在传感器筒体I内部。对称的工作电极3、辅助电极4与对称的两个参比电极2呈90度设置，对称的工作电极3、辅助电极4中心线与对称的两个参比电极中心线垂直，工作电极3背部通过焊接的电缆引出传感器筒体I，辅助电极4背部通过焊接的电缆引出传感器筒体I。辅助电极4可以为工作电极3相同的材料，也可以为铂金、不锈钢等其他材料。
[0028]传感器筒体I与镶嵌其中的电极(参比电极2、工作电极3、辅助电极4)边缘采用高分子封装材料封装，具有防水，固定电极作用，并且使电极具有规定的形状与尺寸。
[0029]实施例结果表明，本实用新型应用于土壤中新型电化学瞬时腐蚀速率的传感器，可以为精确测量土壤瞬时腐蚀速率，提高测试重现性，为更准确评价土壤腐蚀性提供可靠的测试手段。
【主权项】
1.一种土壤电化学瞬时腐蚀速率传感器，其特征在于，该传感器包括传感器筒体、参比电极、工作电极、辅助电极，具体结构如下： 参比电极为两个相同材料的金属片对称镶嵌在筒体内部，参比电极背部焊接电缆，两个参比电极的电缆相连，通过电缆引出传感器筒体； 工作电极与辅助电极对称镶嵌在传感器筒体内部，工作电极背部通过焊接的电缆引出传感器筒体，辅助电极背部通过焊接的电缆引出传感器筒体。2.按照权利要求I所述的土壤电化学瞬时腐蚀速率传感器，其特征在于，传感器筒体与镶嵌其中的参比电极边缘、工作电极边缘、辅助电极边缘，采用封装结构。3.按照权利要求I所述的土壤电化学瞬时腐蚀速率传感器，其特征在于，传感器筒体的上部为密闭，传感器筒体的下部开放，且传感器筒体的下部边缘呈楔形。4.按照权利要求I所述的土壤电化学瞬时腐蚀速率传感器，其特征在于，对称的工作电极、辅助电极与对称的两个参比电极呈90度设置，对称的工作电极、辅助电极中心线与对称的两个参比电极中心线垂直。
【专利摘要】本实用新型涉及电化学、电力、石油、建筑等领域，具体地说是一种土壤电化学瞬时腐蚀速率传感器，适用于在土壤中埋设的金属结构材料、设备材料的腐蚀状况检测装置。该传感器包括传感器筒体、参比电极、工作电极、辅助电极，具体结构如下：参比电极为两个相同材料的金属片对称镶嵌在筒体内部，参比电极背部焊接电缆，两个参比电极的电缆相连，通过电缆引出传感器筒体；工作电极与辅助电极对称镶嵌在传感器筒体内部，工作电极背部通过焊接的电缆引出传感器筒体，辅助电极背部通过焊接的电缆引出传感器筒体。本实用新型解决在传统土壤瞬时腐蚀速率测量两电极或三电极体系存在的对土壤环境扰动大，易受环境及介质状况影响等问题。
【IPC分类】G01N17/00
【公开号】CN205157400
【申请号】CN201521007208
【发明人】夏锐, 马春兰, 苑婷, 刘朝东, 王硕
【申请人】沈阳北能表面技术工程有限公司, 国网辽宁省电力有限公司盘锦供电公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月7日