新疆电网典型地区盐渍土土壤中的腐蚀分析

朴文泉 陈文涛 刘磊 刘振国

摘要： 根据新疆地区较为典型的变电站接地网土壤为研究对象，通过现场调查以及针对在不同盐渍土土壤的情况下研究地网腐蚀与土壤盐成份的关系。有助于发现地网腐蚀与不同盐渍土土壤之间的联系。

关键词： 变电站;接地网;盐渍土;腐蚀

引言

新疆电网大部分变电站和线路杆塔的接地网采用扁钢、角钢或钢管等金属材料（1）。金属材料的化学性质比较活泼，稳定性较差，在盐渍土土壤的环境条件下，易于发生腐蚀且相当严重，给电力工程建设带来了一定的困难，严重影响电力工程接地设备的稳定性和耐久性（2-4）。

本文通过新疆地区较为典型的变电站接地网土壤为研究对象，通过现场调查以及针对在不同盐渍土土壤的情况下研究地网腐蚀与土壤盐成份的关系，从而为新疆地区变电站接地网建设提供一定的参考基础。

1 盐类区域分布及影响因素

新疆盐渍土分布区域的盐渍化程度及性质随着不同的积盐条件而各不相同，盐渍化普遍且程度较高，积盐的速度快是新疆盐渍土的显著特点，从盐分剖面的垂直分布上可以看出，盐分明显地向表层集中，盐渍土表层（0～30 cm）盐分的含量多在2%～5% 以上。尤其在南疆地区，不仅表层含盐量多为20%～30%，而且地表还形成5～15 cm的盐壳，盐壳的含盐量高者可达60%～80%。即是在北疆盐分很轻的盐渍土地带，也有l～2 cm的薄盐结皮，其含盐量占到30 cm土层内总盐量的l/3～l/2。

土壤的腐蚀性取决于多种因素，主要表现在一下几个方面（5-6）：

1.土中还含有众多的无机物、有机物、盐类、水分、气体等，其含量不同对腐蚀性影响也不同。

2.土中水的存在与多少，往往是腐蚀与否及腐蚀强度的重要表征，水作为介质，是金属腐蚀的必要条件，水对某些非金属的破坏也起着重要的作用。

3.气体或氧气在土壤中存在与数量，也是腐蚀产生与发展快慢的必要条件，凡是透气性好、含氧量高的土，其腐蚀性也强。

4.土的酸碱度是其腐蚀性的重要指标，土有酸性、碱性、中性之分，无论对于金属或非金属，酸性土均具有腐蚀性，且酸性越大，腐蚀性越强;碱性土壤对不同种类的材料腐蚀性表现也不一样，中性土壤腐蚀性小或不具腐蚀性。

5.土的导电率是腐蚀性的重要综合性指标，电导率与土的成分、含水量、含盐量密切相关，一般电导率越高，土的腐蚀性越强。

6.土中盐分的存在，是影响其腐蚀性的主要因素，一定条件下起着决定性作用。土的腐蚀性强弱与其所含盐类、数量、可溶程度密切相关。含盐量超过一定值即为盐渍土，腐蚀性是盐渍土的重要特征之一。

2 取样方法及测试

2.1土壤取样

对新疆地区较为典型的变电站所在区域的土壤进行取样，分析其中的各种离子的含量以及PH值，对土壤的腐蚀性能做出判断。共有9个土壤取样点，采用取样土壤信息如表1：

2.2 测试项目

现场采集的样品运回实验室后，样品按标准方法测定以下的规定项目（7）：Cl-、SO42-、Na+、Ca2+、Mg2+、全盐、含水量、pH等。

3 土壤调查分析

为了更好地进行比较，表2列出了各变电站的pH、盐分、氯离子含量，并根据这些数据，参照有关的分类标准，将各变电站的土壤进行了大致的分析。

3.1 土壤成份分析

1）本次所测土壤的pH最大为9.57（奎屯变电站）最小为7.04（金鹿变电站），说明新疆的土壤基本上是中性偏碱性，在新疆不用考虑酸性腐蚀。

2）土壤含盐成分Cl-、SO42-、Na+、Ca2+、Mg2+等盐类。

3.2 地网腐蚀与土壤盐成份的关系

1）土壤含盐量越大，腐蚀就越严重

接地网腐蚀与其所在场所的土壤含盐量有直接关系，土壤中含盐量越大，土壤腐蚀性就越严重。在研究土壤样品中，高昌变电站土壤的含盐量是最大的变电站，也是接地网腐蚀最为严重的变电站。

吐鲁番高昌变电站地处戈壁滩上，土质为红土和卵石混合物，非常坚硬，取样时土壤非常干燥。化验分析总盐101g/kg、其百分含量达到10.1%，是正常土壤最大含盐量的60多倍。

2）土壤腐蚀主要成分为Cl-离子

在盐碱土壤中，土壤含有NaCl，Na2SO4等物质，特别是Cl-将会导致铁质地网更严重地腐蚀。高昌变电站Cl-的含量为33.41 g/kg、SO42--为27.3  g/kg，土壤中这两种盐的分含量就达到3.34%和2.73%。而昌吉变电站的Cl-为0.031 g/kg，含量为0.0031%，均在正常的土壤含盐量的范围内，腐蚀轻微。

氯离子对钢材有强烈的腐蚀作用，均会加速腐蚀，其过程如下：

⑴破坏鈍化膜：在土壤中的Cl-到达钢材表面，并吸附于钝化膜时，可使该处的pH值迅速下降到4以下，于是该处的钝化膜就被破坏了。

⑵形成腐蚀电池：Cl-对钢材表面钝化膜的破坏首先发生在局部，使这些部位露出了铁基体，与尚完好的钝化膜区域之间构成电位差。铁基体作为阳极而受腐蚀，大面积的钝化膜区作为阴极。腐蚀电池作用的结果，钢材表面产生点蚀，由于大阴（钝化膜区）对应于小阳极，阳极电流密度大，点蚀发展的十分迅速。

⑶Cl-的去极化作用：阳极反应的过程是Fe-2e=Fe2+，如果生成的Fe2+不能及时搬运走而累积于阳极表面，则阳极反应就会因此受阻;Fe2+与Cl-相遇会生成FeCl2 ，从而加速了阳极过程。通常把加速阳极的过程，称为阳极去极化作用。Cl-正是发挥了阳极去极化作用的功能。

FeCl2是可溶的，当遇到0H-时，立即生成Fe（0H） 2（沉淀），Fe（0H） 2又进一步氧化成铁的氧化物（通常的铁锈）。由此可见，Cl-只是起到了搬运作用，它不被消耗，会周而复始地起破坏作用。

⑷ Cl-的导电作用：腐蚀电池的要素之一是要有离子通道，土壤中的Cl-存在强化了离子通道，降低了阴、阳极之间的欧姆电阻，提高了腐蚀电池的效率。从而加速了电化学腐蚀速度。

3）含盐量小于1.5 g/kg的土壤一般不会造成腐蚀

昌吉变电站和吐鲁番变电站在这次普查中发现地网基本没有腐蚀。

昌吉变电站部分从投运到现在已经运行了30多年，没有大的腐蚀，总盐分析0.3g/kg，含量为0.03%;类似的变电站还有喀什中心变电站，该站运行20多年基本上没有腐蚀，总盐分析为1.57g/kg，含量为0.157%，吐鲁番变总盐分析0.375g/kg，含量为0.037%。

3.3土壤含水量

喀什变电站原来是良田，灌溉条件非常好，站内芳草茂盛，地下水位较高，检查接地网未发现明显的腐蚀。这说明含水量很高时，腐蚀速度反而小。另外昌吉变电站经常浇水，土壤含水量很大。在取样时，卵石表面一层水膜，沙粒可以捏出水。长期处于在高含水量的条件下，没有大的腐蚀，也说明了这一点。

3.4电阻率与腐蚀的关系

土壤电阻率是土壤的种类、含水量、含盐量、有机质含量、土壤温度、孔隙度等因素综合作用的结果。它是土壤导电能力大小的重要指标，适量的水份、含盐量大，土壤电阻率越大，土壤腐蚀越严重。如高昌、奎屯。土壤含盐量小，会导致土壤电阻率减小，土壤腐蚀减小。如南园、呼图壁、吐鲁番和昌吉变电站。

4 结论

（1）新疆电网变电站接地网腐蚀状况比较严重，接地网腐蚀与土壤含盐量有直接的关系，土壤中含盐越大，土壤的腐蚀越严重;含盐量小于1.5 g/kg的土壤一般不会造成腐蚀危害;Cl-、SO42-均会加速接地网腐蚀。

（2）新疆的土壤基本上是中性偏碱性，因此，在新疆可以不用考虑酸性腐蚀。但遇到腐殖土、沼泽地的土质时，需要测量pH值。

（3）氧和水分是接地网化学腐蚀不可缺少的物质，土壤中缺少氧和水分，接地网就难以进行电化学腐蚀和化学腐蚀。如果将氧和水分与接地网隔离，可以有效避免接地网腐蚀。

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