本发明涉及一种材料特性测试，特别涉及一种模拟埋地管线土壤腐蚀实验方法及装置，具体为土壤及加载电流环境下钢铁材料耐蚀性测试。
背景技术：
1、随着国家经济快速发展和国民收入不断提高，石油、天然气的需求量逐年增加，油气运输管道的建设和腐蚀防护越来越受到人们的重视。2019年12月由中俄共建的中俄东线管道启动运行。2020年新建油气管道5081km，截至2020年底，国内油气管道总长为14.4万千米。从油气管道的覆盖面积来看，我国已形成比较完善的油气管道运输系统。油气管道大多铺设在人口密集区，一旦发生油气泄露，不仅污染环境，严重时会造成巨大的财产损失，并对管道铺设沿线居民的生命安全构成威胁。国内外发生了多例管道失效导致的安全问题，诸多专家学者对管道失效进行了大量研究。研究发现，埋地管道多在土壤环境中服役，土壤腐蚀对管线安全服役造成了严峻的挑战。除了土壤中大量的腐蚀性离子、土壤微生物外，土壤中杂散电流也是影响埋地管线腐蚀的主要原因之一。城市轨道交通系统的牵引电流逃逸出轨道泄漏到大地及周围环境中，即为杂散电流，杂散电流逃逸至土壤中后，对埋地金属设备的腐蚀会起很大程度的加速作用，土壤条件例如土壤的含水量、通气性、温度、ph值、溶解离子种类和浓度、氧化还原电位、电阻率、有机质含量，以及微生物等因素，以及各类复杂的外部环境都会影响到杂散电流对埋地金属设备，特别是土壤中金属管道的腐蚀。
2、埋地管线耐土壤腐蚀性能的实验方法主要分为室外现场埋设和室内加速腐蚀实验。室外现场埋设是通过在典型的土壤中埋设大量试件，然后按照一定的埋设周期挖掘，测量得到试样的失重率和腐蚀速率。这种方法简单易行，所观察到的试样表面形貌和测得的数据能比较直观真实的反应出材料耐蚀性能的好坏，因而在早期国内外土壤腐蚀的研究中被使用广泛。但由于其实验周期长，不能准确及时的得到材料在土壤中的腐蚀细节以及腐蚀动力学方面的信息，因而无法满足对材料土壤腐蚀深入研究的需要，室内加速腐蚀实验是一种人为控制实验条件通过模拟加速腐蚀的实验方法，力求在较短的时间内判断材料在各种土壤中发生某种腐蚀的倾向，但对于带电土壤这种特殊服役环境，目前的实验装置还不能满足研究要求，正是基于以上考虑，本发明提供了一种模拟埋地管线土壤腐蚀实验方法及配套的实验装置。
3、中国专利《一种热轧h型钢土壤腐蚀试验方法及试验产线》(公开号：cn117388157a)公开了一种热轧h型钢土壤腐蚀试验方法及试验产线，利用产品使用地域土壤进行腐蚀试验，并模拟产品使用环境地域的环境条件，通过热轧h型钢试验前后的重量，计算腐蚀等级，从而实现热轧h型钢对不同地域土壤加速腐蚀的等级评判，其所采用实验设备没有考虑到杂散电流的影响，并不能精确模拟实际服役环境，同时腐蚀等级评价也并没有涉及到杂散电流，具有局限性。
4、中国专利《一种受地铁杂散电流腐蚀影响的埋地管线剩余寿命预测方法》(公开号：cn 113609640a)公开了一种受地铁杂散电流腐蚀影响的埋地管线剩余寿命预测方法，适用于地铁维护使用。其包括杂散电流干扰分布计算模块、坐标转换模块、缺陷极限尺寸计算模块和累计腐蚀深度实验及分布计算模块；通过充分模拟杂散电流腐蚀作用变化特点并结合电化学实验结果，能够通过计算沿管线纵向方向不同位置的腐蚀缺陷深度预测在当前腐蚀环境下的管线剩余寿命，该方法仅将埋地管线自然腐蚀数据纳入模型计算，并没有考虑土壤与电流的相互作用，预测精确度不够。
技术实现思路
1、本发明为了克服现有技术的不足，满足实验需要，设计了一种模拟埋地管线土壤腐蚀实验方法及装置，该方法使用服役环境真实土壤与电路系统相结合模拟真实的带电土壤环境，并根据实时土壤参数调整温湿度，提高模拟精确性。
2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
3、一种模拟埋地管线土壤腐蚀实验方法，包括以下步骤：
4、实验准备：在试样服役真实环境进行土壤取样，检测土壤参数及腐蚀环境参数，据此设定试验条件；将待测试样进行切割，用砂纸逐级打磨，并对其表面进行脱脂处理，干燥后称重m0；在试样的边缘部位焊接一根带绝缘套的导线，使用树脂封闭焊接部位；按照土壤腐蚀试验要求，对土壤进行烘干、粉碎、筛分，得到试验用土壤，向容器中放入土壤及试样，在土壤中放置试样时，将导线从试验箱侧面引出，与电源装置的正极相连，平行于试样摆放两片石墨板，将石墨板接地，向土壤中插入土壤温湿度监控探头，如果服役环境土壤无杂散电流影响，则不使用电源装置；
5、设备参数设置：按照设定的加速腐蚀试验条件调节土壤参数和环境参数满足试验需要，随后打开电源装置使得试样通过一定量的电流，满足模拟杂散电流的需要；
6、实验运行：试验过程中，根据试验要求监控土壤参数和环境参数以及通过试样的电流大小参数保持稳定；试验总用时为三个月到半年，期间按设定周期取样及进行土壤铁离子分析，观察不同周期试样的腐蚀程度；
7、腐蚀等级评价：试验结束后，关闭电源装置，取出试样容器，清洗试样表面的腐蚀产物，干燥后试样称重为m1，若试验过程不模拟杂散电流，则试样称重为m2；试样在服役土壤中腐蚀等级评价方法如下：
8、带电土壤：时，土壤腐蚀程度为轻度；时，土壤腐蚀程度为中度；时，土壤腐蚀程度为重度；
9、普通土壤：时，土壤腐蚀程度为轻度；时，土壤腐蚀程度为中度；时，土壤腐蚀程度为重度；
10、杂散电流对土壤腐蚀影响评价：时，杂散电流对土壤腐蚀影响程度为轻度；时，杂散电流对土壤腐蚀影响程度为中度；时，杂散电流对土壤腐蚀影响程度为重度。
11、所述试样的切割尺寸为(35～50)mm×(35～50)mm×(3～5)mm。
12、所述导线外部带有绝缘套，使用树脂封闭焊接部位。
13、一种模拟埋地管线土壤腐蚀实验方法采用的装置，包括试验箱、土壤温度控制装置、土壤湿度控制装置、土壤温湿度监控探头、耐蚀容器、石墨片、计算机系统，所述耐蚀容器设置在试验箱内，所述试验箱中设置有土壤湿度控制装置、土壤温度控制装置，耐蚀容器中放置试样土壤，试片插在试样土壤中，两块所述石墨板平行于试样放置，所述石墨板通过导线接地，所述土壤温湿度监控探头插入试样土壤中，所述土壤温湿度监控探头连接计算机系统，所述土壤温度控制装置、土壤湿度控制装置也连接计算机系统。
14、还包括电源装置，所述试片通过导线连接电源装置。
15、在所述试验箱中还设置有紫外灯。
16、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
17、1、本发明设计的土壤腐蚀实验装置可模拟真实服役土壤与杂散电流对埋地管线的腐蚀过程，增强了埋地管线土壤腐蚀模拟精确度；使用这套土壤腐蚀实验装置，设计了埋地管线土壤腐蚀实验研究方法，并设计试样的土壤腐蚀程度、杂散电流对土壤腐蚀影响程度评价方法，为相关研究提供有力支撑。
18、2、试验箱加装电流装置，满足不同土壤杂散电流频率特征需求，可测试杂散电流对土壤腐蚀的影响，功能性强于一般的土壤腐蚀试验箱。
19、3、制定了一个试样在土壤中腐蚀等级的评价方法，可分别评价带电和不带电土壤中试样的腐蚀等级，特别的，利用其差值，可专门评价杂散电流对土壤腐蚀的影响。
1.一种模拟埋地管线土壤腐蚀实验方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种模拟埋地管线土壤腐蚀实验方法，其特征在于，所述试样的切割尺寸为(35～50)mm×(35～50)mm×(3～5)mm。
3.根据权利要求1所述的一种模拟埋地管线土壤腐蚀实验方法，其特征在于，所述导线外部带有绝缘套，使用树脂封闭焊接部位。
4.一种如权利要求1-3其中任意一项所述的模拟埋地管线土壤腐蚀实验方法采用的装置，其特征在于，包括试验箱、土壤温度控制装置、土壤湿度控制装置、土壤温湿度监控探头、耐蚀容器、石墨片、计算机系统，所述耐蚀容器设置在试验箱内，所述试验箱中设置有土壤湿度控制装置、土壤温度控制装置，耐蚀容器中放置试样土壤，试片插在试样土壤中，两块所述石墨板平行于试样放置，所述石墨板通过导线接地，所述土壤温湿度监控探头插入试样土壤中，所述土壤温湿度监控探头连接计算机系统，所述土壤温度控制装置、土壤湿度控制装置也连接计算机系统。
5.根据权利要求4所述的一种模拟埋地管线土壤腐蚀实验方法采用的装置，其特征在于，还包括电源装置，所述试片通过导线连接电源装置。
6.根据权利要求4所述的一种模拟埋地管线土壤腐蚀实验方法采用的装置，其特征在于，在所述试验箱中还设置有紫外灯。
