大气盐雾沉降率收集方法与数据稳定性研究

叶复萌，陈川，向利，李建秋

（1.南方电网调峰调频发电有限公司，广州 510630； 2.中国电器科学研究院股份有限公司，广州 510663）

引言

金属材料在大气环境中易发生腐蚀，尤其是含有盐雾的环境，盐雾中的氯离子可加速金属材料的腐蚀，造成其寿命周期减短，材料性能下降等问题[1]，尤其是电力设备，如盐雾对电子器件以及输电路线危害，其可加速输电线内部电离作用腐蚀，使导线强度大大降低，强风时，导线断线，造成供电瘫痪，或漏电、触电等事故[2]。盐雾对线路瓷绝缘子危害巨大，可能发生两种情况，第一种是瓷绝缘子爆裂，当为强电场环境时，瓷绝缘子上的沉积物发生电离，容易产生电晕放电现象，使得其表面温度不均匀升高，从而导致爆裂。另一种情况则是单相接地，在电场作用下，瓷绝缘子上的盐雾表现出半导体效果，使得泄漏电流增大。当泄漏电流达到某一值时，高压电流快速逆向流动，造成瞬间短路接地。通常单相接地可分为明显接地和隐蔽接地两种，瓷绝缘子爆裂是明显接地表现，事故容易发现和解决。当瓷绝缘子没有爆裂而是绝缘下降，瓷绝缘子表面有裂缝，一般很难发现，这种接地事故处理难度很大[3]。盐雾对铁构件的腐蚀非常严重，对于一般电镀锌和烤漆的铁构件，半年左右开始生锈，一年以后锈点斑斑，两年后铁构件腐烂，三年后基本上已烂掉[4]。另外，盐雾对电子电器危害严重，电气柜、电表集装箱以及低压线路上安装的各种金具，使用不到三年就得更换，且内部电气设备受盐雾腐蚀情况更为严重。由于电气设备常年裸露，经受风吹日晒和盐雾腐蚀，在恶劣天气条件下，电气设备的外壳更易腐蚀[4]。据相关报道表示因盐雾引起的设备瘫痪，漏电、触电等问题而造成经济损失以及人生安全事故屡次发生[5,6]。

基于种种问题盐雾含量监测十分重要，我国国家标准发布的大气中氯离子检测方法——湿浊法和干片法是目前常用的大气盐雾含量检测方法[7]，胡珍杰等人利用湿烛法和干片法获得热带海岛大气中氯离子沉降速率，发现热带海岛大气中氯离子沉降速率较大[8]。利用湿烛法和干片法分别测试了万宁试验站海洋平台、近海试验场、内试验场和不同离海距离的屋顶的氯离子沉降速率，结果表明湿烛法监测的氯离子沉降速率高于干片法[9-11]。部分人开始研究湿浊法与干片法的优缺点，研究表明湿浊法投样无方向性，其纱布长期保持湿润，不易出现过饱和现象，但其纱布不透风，干片法投样具有方向性，其纱布湿润度与空气湿度有关，纱布透风，纱布干片法容易饱和[12]。但未对挂样方式、监测周期等进行明确要求，有可能存在操作问题。本文对不同测试周期湿烛法、干片法监测大气盐雾含量数据稳定性进行对比，考虑到悬挂方式可能对大气盐雾收集影响，另外加设一组试验，在室内研究水平悬挂和垂直悬挂纱布对盐雾的收集情况。以此筛选较为合适的样片挂样方式、测试周期等，从而获得高稳定性数据。

1 实验部分

1.1 实验材料

纱布为医用纱布，丙三醇（AR）购于国药集团化学试剂有限公司，铂片电极和参比电极（饱和Ag/AgCl）购于上海辰华仪器有限公司。氯离子标准溶液购买于国家标准物质研究中心，试验过程中所用水均为二次蒸馏水。

1.2 试验方法

1.2.1 氯离子收集

根据GB/T 19292.3-2018 《金属和合金的腐蚀 大气腐蚀性 第3部分：影响大气腐蚀性环境参数的测量》[7]中附录E规定要求，将纱布剪成120 mm*120 mm，固定在木框内，使纱布暴露有效面积为100 mm*100 mm，其中纱布为双层，每个监测点放置3组平行样。根据附录D中规定要求，将双层纱布包裹于湿烛烛芯，烛芯暴露面积约为100 cm2，每个点2组平行样，挂样如图1所示。

图1 室内现场挂片

1.2.2 数据分析方法

将干片挂样纱布拿回，剪下有效收集面积（暴露的100 mm*100 mm）的纱布并放入洁净的烧杯中，加入二次蒸馏水，80 ℃水浴约20 min，充分溶解纱布中的氯离子后，常温冷却至室温，将溶解氯离子的溶液经过滤转移至容量瓶中，重复操作3次以上，随后定容摇匀，再利用氯离子测试仪测试其中的氯离子含量。根据GB/T 19292.3-2018附录E中公式换算获得大气盐雾沉降率。

湿烛法纱布取下置于洁净的烧杯中，加入二次蒸馏水0 ℃水浴约20 min，充分溶解纱布中的氯离子后，常温冷却至室温，将溶解氯离子的溶液经过滤转移至容量瓶中，重复3次以上，并将湿烛瓶内液体经过滤转移至容量瓶中，湿烛瓶清洗3次以上，清洗液经过滤转移至容量瓶中，定容，摇匀，再利用氯离子测试仪测量其中的氯离子含量，根据GB/T 19292.3-2018附录D中公式换算获得大气盐雾沉降率。

2 结果与讨论

室内干片法垂直悬挂、水平悬挂不同周期和湿烛法收集不同盐雾沉降率数据分析如表1和表2所示，结果发现通过不同悬挂方式数据研究发现，悬挂方式基本不影响盐雾沉降量，部分数据偏差较大，可能是由于数据误差等因素，对比不同周期数据发现短周期日平均盐雾沉降率均大于长周期，可能是由于短时间收集的盐含量比较少，结果分析时误差比较大，或由于长时间造成收集过饱和问题。另外发现湿烛法数据稳定性优于干片法，且相同收集时间数据更大。

表1 不同悬挂方式挂片法实施结果

表2 湿烛法实施结果

因此，对湿烛法和干片法进行不同收集周期试验，检测饱和问题探究，于8月在b试验站进行1周、1个月、3个月三个周期下盐粒子收集，由于室内盐雾含量相对较少，轻微误差即造成数据较大偏差，故本组试验在室外进行收集，测试数据如表3和表4所示，进一步将数据做图，如图2，图2（a）为室内干片法不同悬挂方式和收集时间盐雾沉降率图，图2（b）为湿烛法不同收集时间盐雾沉降率图，图2（c）为干片法不同收集时间盐雾沉降率图，图2（d）为湿烛法不同收集时间盐雾沉降率图。由图看出干片法数据1周与1个月日平均盐雾沉降率相差不大，而三个月收集的数据明显偏小，可能是由于纱布存在饱和现象引起的，且一周平行样数据偏差较大，而湿烛法一周、一个月、三个月数据均相差不大，表明其数据稳定性好。

图2 采集方式与日平均盐雾沉降率

表3 不同周期盐雾沉降量结果（干片法）

表4 不同周期盐雾沉降量结果（湿烛法）

3 结论

大气盐雾含量的精准测试是为提供有效、经济的防护方案的数据基础，为使监测方法保持较好的准确性，应严格按照标准要求进行制样、投样、处理以及分析。本文通过对干片法不同悬挂方式进行研究发现干片法挂样方式不影响盐雾含量收集，故其悬挂方式不是影响数据准确性的关键因素，因此现场投样可根据空间大小等选择；另外，本文通过对干片法、湿烛法不同周期数据分析研究发现，长周期测试数据偏小，可能是由于长周期收集，纱布出现过饱和现象，但短周期投放的样品数据操作误差更大，故湿烛法、干片法测试周期最好为一个月。此外，实施后发现，干片法收集大气盐雾存在误差因素较多，比如纱布的批次，纱布的前处理，纱布清洗、过滤定容等以及部分氯离子检测设备均受人为因素影响，不同人、不同试验习惯等都使得纱布数据差异性较大，且纱布存在过饱和情况。而湿烛法数据相对稳定些，但操作较为复杂，且对测试条件要求要为复杂，需要遵循ISO 9225-2012标准规定制定相关装置、测试架等[13]，不利于动态测试，且采集后样品处理较为复杂，受人为因素影响较大。因此，具体选择应根据现场条件便利性而选择最佳方式。