一种土壤腐蚀性评价方法的研究

2014-02-09李小娟李兴德马少谦

电力科技与环保 2014年3期

李小娟，杨洁，李兴德，姜梅，马少谦

(甘肃省电力公司电力科学研究院，甘肃兰州 730050)

0 引言

土壤本身是一个多元的复杂体系，其影响金属腐蚀的物理化学因素很多，规律性也各不相同，这给土壤腐蚀性评价带来了很多不确定性［1］。土壤腐蚀性评价方法有很多，可归纳为三类：单项评价指标、多项指标综合评价、模糊物元理论评价［2］，但常采用多项指标综合评价法。多项指标综合评价法是将各项土壤理化指标评分，而后进行腐蚀性等级评价，该种方法考虑的因素过多，实际运用中有时难以收集齐全。

多项指标综合评价法需对土壤进行电阻率及氧化还原电位的测量［3］。土壤电阻率测量一般是采用在土壤中埋设两个电极(针)，因潮湿的土壤具有导电性能，在电极间施加测量电压即可测量出土壤电阻率。土壤的氧化还原电位是利用参比电极和铂电极组成测量电池，用电位计测量电池电动势，计算出铂电极上的平衡电位，进而得出土壤的氧化还原电位。此两种测量方法均基于潮湿的土壤具有导电性能，可在外电压下形成电子移动［4］。

对于甘肃(温带暖温带)荒漠土壤区，砂石含量大、土壤干燥、地下水水位较深，在测量土壤电阻率、氧化还原电位时会因砂石存在阻隔电子的移动，使测量出现较大偏差，使用多项指标综合评价法不能正确分析评价土壤腐蚀性。

本文提供一种土壤腐蚀性评价的新方法，以解决现有评价方法对在测量砂石含量大、土壤干燥、地下水水位较深的土壤电阻率、氧化还原电位时，会因砂石存在阻隔电子的移动，使测量出现较大偏差的技术问题，并通过实例验证该评价方法的实际效果。

1 技术方案

首先确定土壤的测量指标，再对各测量指标的数值进行分段，并确定各段数值所对应的分值;检测土壤的测量指标并确定分值后进行求和计算，根据计算的结果评价土壤的腐蚀性。

2 评价方法

2.1 土壤取样及样品预处理

2.1.1 取样

为使评价的结果更为准确，能够反应某一地区普遍的土壤情况，取样时在多个取样点进行取样，将多个取样点取回的土壤样品进行混合，然后对混合的土壤样品进行测定;或者将多个取样点取回的土壤样品分别进行测定，然后将各项测量指标的均值作为用于评价土壤腐蚀性的所述测量指标的数值。

2.1.2 样品预处理

将土壤样品经粉碎、风干、过筛(筛网的网格边长为2mm)、缩分后，在不超过40℃条件下干燥，直至反复称重质量误差小于0.1%。按经预处理的土壤样品与水的质量比1∶5加水震荡后过滤，取滤液用于易溶盐含量、pH值、Cl－、SO2－4含量测定;取2g经预处理的土壤样品，按《土壤水溶性和酸溶性硫酸盐的测定重量法》(HJ 635－2012)中要求提取酸溶性硫酸盐液体，用于酸溶性硫酸盐含量的测定［5］。

2.2 测量指标的确定

本文主要针对土壤砂石含量大、较干燥、地下水水位较深的土壤，例如甘肃地区的土壤。在进行土壤腐蚀性评价时，可根据实际情况、以往的试验数据、经验等确定土壤的测量指标，选择粘土质量百分含量、易溶盐含量、有无工业污染物、pH值、水溶性中性盐含量及酸溶性硫酸盐含量作为土壤测量指标。其中，水溶性中性盐含量为Cl－含量与两倍的含量之和。

2.3 测量指标的分值确定

根据德国DIN 50929标准评价法［2］，并结合检测实际情况，对各测量指标所测得的数值进行分段，并确定各段数值所对应的分值，具体如表1所示。表1中根据实际情况对pH值分段进行优化。

表1土壤腐蚀性评分标准

2.4 土壤腐蚀性评价

将土壤各项测量指标所对应的分值进行加和计算后取负值，按下例腐蚀性评判的分值进行土壤腐蚀性的评价：(1)≤0，为弱腐蚀;(2)1～4，为腐蚀;(3)5～10，较强腐蚀;(4) ＞10，强腐蚀。

3 实例验证

本文以甘肃省内4个750kV变电站(瓜州变、酒泉变、河西变和武胜变)为例采用本文提供的评价方法进行土壤腐蚀性评价，并通过现场埋设试片采用腐蚀失重法［6］测试金属在土壤中的腐蚀速率以验证本文评价方法的效果。

3.1 土壤腐蚀性评价

按照本文提供的评价方法对甘肃省内4个750kV变电站(瓜州变、酒泉变、河西变和武胜变)内的土壤进行腐蚀性评价。

检测实例中土壤指标的测定没有详细描述的采用的是本领域的常规方法测定，如易溶盐、pH值测定，氯离子、硫酸根离子等含量测定等。

本文评价方法中粘土含量的测定方法为：取100g风干、粉碎后的土壤样品，置于1000mL烧杯中，注入500mL水，用玻璃搅棒搅拌均匀后静置，土壤在水中分层，上层为粘土下层为沙粒，吸出上层的水和粘土并过滤，将粘土干燥后称重，计算其在该种土壤中的含量。

土壤腐蚀性评价的具体试验步骤为：

(1)根据甘肃土壤的具体情况，以往的试验数据及经验，确定土壤的检测指标;

(2)对各测量指标的数值进行分段，并确定各段数值所对应的分值;

(3)在变电站内随机布设土壤取样点2～4个，尽量布设在不同的区域，以观测变电站接地网埋设处水平方向土壤的差异性;在接地网设计埋深深度处取土，同时观测接地网埋设处垂直方向土壤的差异性;

(4)将选取的土壤样品粉碎，经2mm筛网筛分，按1∶5加水震荡后过滤，取滤液进行易溶盐、pH值、氯离子、硫酸根离子等含量测定;同时取筛分的土壤样按试验要求进行酸溶性硫酸根离子的测定。根据试验结果根据进行土壤腐蚀性评价，评价方法及结果见表2。

从表2可以看出，甘肃省内4个750kV变电站(瓜州变、酒泉变、河西变和武胜变)的土壤腐蚀性评价结果为：瓜州变土壤为强腐蚀性;河西变土壤为腐蚀性;酒泉变和河西变土壤均为弱腐蚀性。

表2 甘肃4个750kV变电站土壤腐蚀性评价方法及结果

3.2 金属耐蚀性评价

对金属材料土壤腐蚀性最经典的评价方法是失重法和最大孔蚀深度法。失重和最大孔蚀深度评价方法能最直接、客观和比较准确地反映土壤的腐蚀性，常被用为衡量其他评价方法和新的试验手段是否正确可靠的标准［2］。

本文在选取的甘肃地区4个750kV变电站(瓜州变、酒泉变、河西变和武胜变)内进行现场埋设Q235碳钢试片，9个月后挖取试片采用腐蚀失重法测试金属在土壤中的腐蚀速率，进行金属耐蚀性评价，以验证本文提供的评价方法。现场检测结果见表3：750kV瓜州变腐蚀速率为 0.01476mm/a;750kV酒泉变腐蚀速率为0.00304mm/a;750kV河西变腐蚀速率为0.00309mm/a;750kV武胜变腐蚀速率为 0.00199mm/a。