[发明专利]一种表征核电站环氧树脂绝缘材料受酸碱侵蚀程度的方法

说明书

本发明公开了一种表征核电站环氧树脂绝缘材料受酸碱侵蚀程度的方法，首先将待检测的环氧树脂绝缘材料试样置于干燥箱中干燥；将干燥后的环氧试样用高压直流充电装置以电晕充电方式施加到环氧树脂试样表面，并检测表面电位U随时间t的变化并记录数据；进行体陷阱能级分布曲线绘制并分析碱侵蚀程度。本发明基于体陷阱分布表征核电站用环氧树脂绝缘材料受酸碱侵蚀的程度的方法，不会对材料造成损伤，操作流程简单，数据准确可靠，根据体陷阱中心能级密度和体陷阱能级深度变小情况可以有效判断核电站用环氧树脂绝缘材料遭受酸碱侵蚀的程度。

技术领域

本发明涉及核电站用环氧树脂绝缘材料耐受酸碱侵蚀程度的表征领域，尤其涉及一种基于体陷阱分布表征核电站用环氧树脂绝缘材料受酸碱侵蚀程度的方法。

背景技术

核电厂的安全运行离不开其电力系统的安全，聚合物绝缘材料是核电站中必不可少的材料之一，几乎所有的电气设备之间都要做好良好的电气绝缘。环氧树脂是一种典型的热固性材料，因其固化后不仅有优异的热性能、机械性能和电气性能，还具有良好的耐化学药品性、耐湿热性及耐腐蚀性，已广泛用于表面涂料、电子绝缘材料及先进复合材料等。我国田湾核电站壳内电缆通道连接件的密封材料就是环氧树脂。核电厂在运行过程中可能会因一回路压力边界处开裂或中、高能管道破裂致使冷却剂等化学溶液泄露，导致运行事故的发生。在事故发生时，核电站用绝缘材料无法避免的会受到冷却剂溶液的化学腐蚀，其微观物理结构和化学结构在酸碱溶液的侵蚀作用下发生改变，随着侵蚀程度的加深，绝缘材料电气性能逐渐劣化，但绝缘材料的宏观结构并不一定发生明显变化，因此在这种背景下，如何更好的表征绝缘材料遭受酸碱侵蚀的程度成为需要解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种表征核电站环氧树脂绝缘材料受酸碱侵蚀程度的方法，解决现有技术中绝缘材料遭受酸碱侵蚀的程度难以表征的问题。

本发明的技术方案为：

一种表征核电站环氧树脂绝缘材料受酸碱侵蚀程度的方法,包括以下步骤：

(1)试样干燥：

将待检测的环氧树脂绝缘材料试样置于干燥箱中干燥；

(2)表面电位测量：

将干燥后的环氧试样用高压直流充电装置以电晕充电方式施加到环氧树脂试样表面，并检测表面电位U随时间t的变化并记录数据；

(3)体陷阱能级分布曲线绘制：

表面电位U，衰减时间t与陷阱能级分布存在如下关系：

利用上式表面电位U与衰减时间t的关系绘制陷阱能级分布曲线，其中ε₀和ε_r分别为真空介电常数和聚合物材料的相对介电常数；U为试样表面电位；q为电子的电荷量；k为玻尔兹曼常数；T为材料所处的绝对温度值；L为试样的厚度；t为表面电位衰减时间；根据式:

ΔE＝kT ln(vt)

可以计算陷阱能级的深度，其中ν为逃逸频率；

(4)结果分析：与未经腐蚀的环氧树脂绝缘材料相比，试样体陷阱能级-密度曲线左移即体陷阱中心能级值越小，环氧树脂材料受腐蚀程度越深，绝缘材料电气性能劣化越严重。

步骤(2)表面电位测量具体包括如下步骤：

a.将干燥后的环氧试样背面贴上铜箔电极，此面作为接地电极与高压直流充电装置中的接地电极连接，并用酒精擦拭环氧试样未贴铜箔的一面，晾干；

b.将a中晾干后的环氧试样置于已有的高压直流充电装置电极下，未贴铜箔的一面正对高压电极，将正极性和负极性电压以电晕充电方式施加到环氧树脂试样表面，电晕充电时间为5分钟，充电时试样所处环境温度为室温，相对湿度18％-25％；