[发明专利]一种适用于模拟输变电设备大气腐蚀的室内试验谱及其编制方法

说明书

本发明提供了一种适用于模拟输变电设备大气腐蚀的室内试验谱及其编制方法，包括：根据不同材质输变电设备构件的应用场景与服役环境获取初始载荷；以及通过周期浸润+交变湿热循环模式获得室内加速环境谱，最后获得室内试验谱。编制的室内试验谱规范了输变电设备构件实验室加速腐蚀试验方法参照标准，并可在实验室条件下模拟和加速构件使用过程中经历的腐蚀‑疲劳协同作用环境效应，确保结构件的腐蚀失效机理与输变电设备实际使用情况保持一致，具有较好的模拟性和加速性。

技术领域

本发明属于输变电设备大气腐蚀研究技术领域，特别涉及一种适用于模拟输变电设备大气腐蚀的室内试验谱及其编制方法。

背景技术

90%以上的输变电设备长期服役于自然环境中，不可避免遭受各种类型大气腐蚀。输变电设备严重腐蚀失效可导致输变电设备安全可靠性降低，给电网运行安全带来重大隐患。输变电设备金属材料的大气腐蚀研究，可助于实现输变电设备腐蚀评价并实现腐蚀防护。

输变电设备构件在服役过程中除了受到大气环境的腐蚀作用外，还经受服役载荷如应力、应变以及温升等因素影响。服役载荷与大气环境的协调作用，对输变电设备构件的服役性能及使用寿命产生强烈影响。因此“腐蚀环境与载荷协同作用”成为输变电设备构件的主要服役历程。如变电站内法兰结构处于设备连接/过渡的界面位置，直接承受复杂应力的传递，振动和冲击能量在界面处得到放大，使得法兰结构成为薄弱环节。发挥电气连接的导线、接线板等构件承受力学载荷的同时，还要承受电气载荷，由此带来的温升效应影响腐蚀发展规律，加速服役性能恶化，影响结构和功能完整性。

为减少输变电设备腐蚀失效案例，实现输变电设备的腐蚀状态精准评价与防护，国网公司在开展腐蚀调研、绘制静态大气腐蚀地图、开发动态腐蚀监测平台等方面做出巨大投入。然而针对输变电设备大气腐蚀的室内加速腐蚀研究较少，而且研究方法多采用盐雾腐蚀试验，参照标准随意、不统一，研究对象通常为碳钢单一材质，试样形式局限于简单的平板试样。而实际运行输变电设备金属材料涉及碳钢、铝及铝合金、不锈钢等多种种类，构件组合形式复杂。现有室内加速腐蚀研究方法与输变电设备构件之间腐蚀相关性较差，无法准确获得多材质、复杂设备构件的腐蚀行为与服役性能衰减规律。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明编制了一种适用于模拟输变电设备大气腐蚀的室内试验谱及其编制方法，规范了输变电设备构件实验室加速腐蚀试验方法参照标准，并可在实验室条件下模拟和加速构件使用过程中经历的腐蚀-疲劳协同作用环境效应，确保结构件的腐蚀失效机理与输变电设备实际使用情况保持一致，具有较好的模拟性和加速性。

为实现上述技术目的，本发明通过以下技术方案来实现：

一种模拟输变电设备大气腐蚀的室内加速腐蚀试验谱，包括初始载荷和环境谱。其中初始载荷根据不同材质输变电设备构件的应用场景与服役环境制定。初始载荷包括弯矩、应力、热载荷。将初始载荷施加于专门设计的镀锌钢角钢件、铝合金接线板及不锈钢波纹管等常见输变电设备构件。镀锌钢的角钢组合件需要施加屈服强度的12%的应力，形式为正/反弯矩；铝及铝合金多用作导体，除承受力学载荷，还有静电吸附作用和焦耳热效应，使腐蚀反应温度远高于环境温度，且部件表面吸附有更多的污秽。因而铝及铝合金试验温度为70℃，另外由于静电力作用，载流部件表面通常积累更多污染物，因此试样表面涂覆有有机物和无机物混合的杂质。不锈钢波纹管通过螺杆调节拉/压应力30-50MPa。对加速腐蚀的输变电设备部件施加初始载荷，能复制现场铁塔、接线板、波纹管的工作应力应变状态，可实现输变电现场结构部件腐蚀状态的准确模拟。