评价土壤腐蚀性强弱的方法及标准

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：土壤中的水分是使其成为电解质，构成电化学腐蚀电池的重要条件。3）土壤透气性。此外，土壤酸碱度对金属土壤腐蚀的作用与土壤的水分状况紧密相关，低湿度土壤中的pH值的作用很小，而高湿度土壤中pH值的作用较大。因此，在评判土壤腐蚀性问题上又出现了多因素综合评判法。为此，必须对接地网的土壤腐蚀行为进行一个动态观测，并进行腐蚀状态的实时评估，以确保接地网安全，避免电力系统重大事故的发生。

在接地网的建设前必须对土壤的腐蚀性进行全面评判，并在后期的运行中，也必须对土壤的腐蚀性进行动态观测，以便及时评估接地网的腐蚀状态，保证接地网的可靠安全运行。

试样填埋失重法是最经典的土壤腐蚀性强弱测定方法，它可以提供各种土壤对钢铁及其他金属材料腐蚀性的可靠数据，但试验周期长，需要大量的试样，费时费力，重现性差，且很难揭示出金属材料土壤腐蚀的机制，也很难了解试样埋入土壤后各阶段的腐蚀变化，不能预测土壤的腐蚀性。为了克服失重法的局限性，快速而准确地评价土壤的腐蚀性，国内外不少科学工作者提出了许多根据土壤理化性质评价土壤腐蚀性的方法，试图通过已知的土壤理化性质指标，对土壤的腐蚀性作出评价。土壤的理化性质包括含水量、含盐量、电阻率、pH值、总酸度等，这些因素或单独起作用，或几种因素结合起来共同影响金属材料在土壤中的腐蚀行为。目前常用的评价指标较多，根据指标的多少可分为单项指标法和多项指标综合法。

单项指标法主要包括以下几种方式：

1）土壤电阻率。一般在相同情况下土壤电阻率越小，金属材料在土壤中腐蚀的电化学过程越容易进行，所以其腐蚀越强，但由于土壤类型和质地等性质的不同，电阻率与腐蚀性之间没有固定不变的简单规律。

2）土壤湿度。土壤中的水分是使其成为电解质，构成电化学腐蚀电池的重要条件。其一般规律是：土壤腐蚀速度随着湿度的增加而增大，当湿度达到某一临界值时腐蚀速度达到最大值，极值点后再增大湿度，腐蚀速度又逐渐减小。

3）土壤透气性。氧是金属材料土壤腐蚀阴极过程的主要去极化剂，而土壤中氧的供给和传输状况与土壤的透气性直接相关，透气性良好，氧含量高，阴极过程阻力就小，促使金属腐蚀阳极过程的进行，也可能在金属表面形成钝化膜。

4）土壤盐分。土壤盐分对金属材料土壤腐蚀具有双重作用，一方面它对土壤介质的导电过程起作用，含盐量与湿度的交互作用决定着土壤的电阻率；另一方面它可能直接参与金属材料的土壤腐蚀过程，土壤中可溶盐的种类很多，通常有Cl^-、HCO^-₃、CO²₃^-、SO²₄^-、K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Al³⁺等。一般，阳离子对金属土壤腐蚀作用较小，易在金属表面形成不溶性沉积物保护层，抑制土壤腐蚀的电极过程。阴离子对土壤腐蚀影响较大，特别是Cl^-，通过其吸附和穿透作用，破坏金属的钝性保护膜或是改变腐蚀产物的溶解性从而促进腐蚀阳极过程的进行，对局部腐蚀的发生和发展起决定性作用。

5）土壤酸碱度。土壤的pH值对金属的土壤腐蚀过程有较大影响，在强酸性土壤中，氢的去极化作用直接影响腐蚀的阴极过程，随着pH值的减小，H⁺的去极化作用增强，促进金属土壤腐蚀的阳极溶解过程，腐蚀速度增大；而在中性、碱性土壤中，氧的去极化作用占主导地位，土壤的酸碱度通过阴极过程形成的OH^-而影响阴极极化，同时pH值的变化还可能改变腐蚀产物的溶解度而影响阳极过程。此外，土壤酸碱度对金属土壤腐蚀的作用与土壤的水分状况紧密相关，低湿度土壤中的pH值的作用很小，而高湿度土壤中pH值的作用较大。

6）其他因素。金属的土壤腐蚀还受到土壤的氧化还原电位、有机质含量、种类、地下水位、排水能力及温度、细菌、杂散电流等因素的影响。

单项指标虽然在某些情况下较为成功，但过于简单，经常会出现误判现象。实际上，没有一个土壤因素可单独决定土壤的腐蚀性，必须考虑多种因素的交互作用。因此，在评判土壤腐蚀性问题上又出现了多因素综合评判法。

多项指标综合评价法主要包括以下几种方式：

1）Baeckman法。该法综合了与土壤腐蚀有关的多项物理化学指标，包括土质、土壤电阻率、含水量、pH值、酸碱度、硫化物、中性盐（Cl^-、SO₄^2-、盐酸提取物等）、埋设试样处地下水的情况、氧化还原电位等，评价方法是先把土壤有关因素分析作出评价，并给出评价指数，然后将这些评价指数累计起来，再给出腐蚀性评价等级。这种方法具有一定的实用价值，得到了国内外许多腐蚀工作者的肯定。但是，不同的土壤理化因素作用大小可能差别很大，同时考虑因素过多，在实际应用中很难收集齐全，而且有的因素的测量也十分不便，实用中该法的评价结果也并不理想。

2）美国ANSI A2115土壤腐蚀评价法。该方法也是先对土壤理化指标打分，然后进行腐蚀性等级评价。但是这种方法没有区分微观腐蚀和宏观腐蚀，而且只针对铸铁管在土壤中使用时是否需用聚乙烯保护膜，在其他情况下未必可行。由于土壤本身的复杂性和对腐蚀影响的多因素交互作用，难以找出金属材料的腐蚀与土壤腐蚀性之间简单的相互关系。

显然，采用土壤理化性质难以准确地评判土壤的真实腐蚀性，而且土壤的理化性质随着不同季节、不同气候条件处于一个动态的变化过程中，因此，仅仅靠土壤理化性质得出的土壤腐蚀性对接地网的腐蚀影响只有参考意义，无法得出正确的接地网腐蚀状态。为此，必须对接地网的土壤腐蚀行为进行一个动态观测，并进行腐蚀状态的实时评估，以确保接地网安全，避免电力系统重大事故的发生。

评价土壤腐蚀性强弱的方法及标准

相关推荐