土壤腐蚀性测定及燃气管道安全运维

土壤颗粒内充满空气、水和各种可溶盐，使土壤具有电解质溶液的特征，可以导电。土壤的腐蚀性与土壤的结构、含水量、透气性、导电性、有无各种盐类和酸类等因素有关。

干燥土壤对金属的腐蚀作用比潮湿土壤小。当土壤含水量11%～13%时，土壤的腐蚀性最大，而超过20%～24%时，土壤的腐蚀能力趋于下降。被水分饱和的土壤的腐蚀性最小。

当含水量经常变化，水分和氧共同对金属起腐蚀作用时，这样的腐蚀最为严重。城市中有污水淤积的土壤，其中的土壤结构各不相同，而且杂质很多，这种土壤的腐蚀性很大。沼泽地区、潮湿的泥炭质土壤以及炉渣覆盖的土壤等，腐蚀性也很大。纯砂土对管道的腐蚀作用甚小。

研究土壤时，考虑上述全部因素是相当复杂的。应找出一个既易测定、而又基本上能反映土壤腐蚀性的物理量。研究结果证明，土壤的电阻率是土壤腐蚀性能的最重要特征，而电阻率又能迅速而较精确地测定。

图2-32是用二极法测定电阻率的示意图。它由两个电极和电流表组成，电源是干电池（3V）供给直流电。极杆和极尖分别由木杆和钢制成，阴极极尖尺寸较大，以减少极化作用。两极用穿在极杆内的导线与电池相连。电流表有两种刻度，25mA和100mA。测定土壤电阻率时，两极插入土壤的深度与管道的基础深度相等。土壤电阻率由测得的电流按下式计算：

式中 ρ——土壤电阻率，Ω·m；

V——干电池组的电压，V；

I——电流，A；

K——测量仪器的常数，每台仪器的常数均需事先在实验室测定。

用二极法测定电阻率是在需要测定土壤腐蚀性处的探井内进行的，而四极法则能在地面上进行测定，并可测定电极间范围较大的，从地表面到规定深度的土壤腐蚀率。但当土壤的非均质程度较高时，四极法的误差较大。

四极法是用对称的A、M、N、B四个电极装置来测量电阻率，见图2-33。四个电极在地面上按一直线安装，其中两个供电极A、B与电源及电流表相连，构成供电回路。两个测量极M、N与电位计相连。由电源供给的电流经A、B两极，流入土壤，在测量极M、N之间建立电位差，该电位差值与经A、B两极的电流量及M、N两极间的土壤电阻值成正比。故当四个电极的间距一定时，可根据测量仪表上指示的电位差ΔV和电流值I，计算土壤电阻率ρ，其关系式为

式中 ρ——土壤电阻率，Ω·m；

K——仪器系数，其数值取决于四个电极的相对位置。

选择四个电极的间距时，一般应使M、N两极的距离等于需要测定的深度，A、B的距离约为M、N的3～5倍。

还有管盒法，如图2-34所示。将一段标准钢管试件放在土样中，使一定电压的电流通过，以形成腐蚀电解电池。经过一定时间后，测量其重量损失，以此表示土壤的腐蚀性。

图2-32 二极法测定电阻率示意图

1—干电池 2—电流表 3—极杆上金属罩 4—阴极极尖 5—阳极极尖 6—导线 7—极杆

图2-33 四极法测定土壤电阻率示意图

1—干电池 2—电流表 3—电位计(www.xing528.com)

图2-34 管盒法测定土壤腐蚀性的装置

1—钢管试件 2—金属盒 3—土样 4—电压表 5—干电池 6—橡皮塞

试验时先将土样按规定要求压碎、烘干，然后重新磨碎、过筛。再用蒸馏水润湿土样至饱和。用直径19mm、长100mm、重约165g的钢管作试件。试件擦洗干净后，称重至0.01g的精度。试件上端连导线，下端用橡皮塞支承。试件放在直径为80mm、高120mm的金属盒内，其中充满土样，盒底与导线相连。导线接电压为6V的干电池，电池的正极与试件相连，负极与金属盒相连，形成电解电池。

在试验期间回路内的电流值可能改变，但电池电压应保持稳定。24h后从盒内取出试件，用金属刷清除腐蚀产物后，用酒精冲洗，干燥后称重。根据试验前后试件称重的数据，计算重量损失。

一些国家用土壤电阻率及失重判断指标确定土壤腐蚀等级的标准，见表2-10。

表2-10 土壤腐蚀等级划分参考表

结合我国土壤实际情况，对一般地区土壤腐蚀性分级可按表2-11确定。

表2-11 一般地区土壤腐蚀性分级标准

对于腐蚀因素较复杂地区，可参考表2-12确定腐蚀性指数。然后根据十二项指数的代数和按表2-13进行分级。

表2-12 腐蚀因素较复杂地区的土壤腐蚀性评价指数

（续）

①分析方法编号，见Steinrath，H：Untersuchungsmethoden zur Beurteilung der Aggressivitat von boden（有关土壤腐蚀性评价的分析方法）；

②mval/kg，毫克当量/kg。

表2-13 土壤腐蚀性分级

注：取自Baeckmann编著的《阴极保护手册》。