變電站土壤腐蝕性評(píng)價(jià)及接地網(wǎng)金屬腐蝕特性分析

1、文章編號(hào)：10038337（2009）04001805收稿日期：20090521作者簡(jiǎn)介：朱志平（1963—），男，湖北天門(mén)人，教授，主要從事鍋爐水化學(xué)工況及電力設(shè)備的腐蝕與防護(hù)研究?；痦?xiàng)目：湖南省自然科學(xué)基金（編號(hào)：09JJ），湖南省教育廳科技項(xiàng)目（編號(hào)04C109）。2009年第4期（總第230期）2009年8月電瓷避雷器InsulatsSurgeArrestersNo4.2009(Ser.№.230)Aug.20090引言土壤是

2、一個(gè)由氣、液、固三相物質(zhì)構(gòu)成的多介質(zhì)膠質(zhì)體，顆粒間充滿空氣、水分和各種鹽類(lèi)等物質(zhì)，使其成為電解質(zhì)，接地網(wǎng)在土壤中遭受電化學(xué)腐蝕。土壤中的部分氧氣溶解在水中，與接地體構(gòu)成一個(gè)氧化還原電池。陽(yáng)極(接地體)逐漸失去電子，變成鐵銹，從而引起了接地網(wǎng)的腐蝕。由于土變電站土壤腐蝕性評(píng)價(jià)及接地網(wǎng)金屬腐蝕特性分析朱志平1，馬驍2，荊玲玲1，熊書(shū)華1，張輝1（1.長(zhǎng)沙理工大學(xué)，長(zhǎng)沙410032；2.中國(guó)電力投資集團(tuán)公司，北京100032）摘要：變電站土壤

3、的腐蝕性與接地網(wǎng)金屬服役壽命密切相關(guān)。分析了某變電站接地網(wǎng)11個(gè)典型部位土壤樣品的電阻率、氧化還原電位、含水量、含鹽量、pH值、Cl、SO42、HCO3、Na、Ca2、Mg2等理化指標(biāo)，根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)分析、評(píng)估該變電站土壤腐蝕性；同時(shí)用掃描電鏡（SEM）、能譜（EDAX）分析了該變電站接地網(wǎng)金屬樣品腐蝕特性，認(rèn)為：土壤的腐蝕性決定于土壤電阻率、氧化還原電位及Cl、SO42含量，許多情況下，Cl與SO42對(duì)接地網(wǎng)金屬腐蝕起到促進(jìn)作用。并提出

4、了防腐方法。關(guān)鍵詞：接地網(wǎng)；土壤腐蝕性；防腐特性分析中圖分類(lèi)號(hào)：TM862文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：ASoilCrosionEvaluationofSubstationMetalCrosionacteristicsAnalysisFGroundingGridZHUZhiping1，MAXiao2，JINGLinlin1，XIONGShuhua1，ZHANGHui1（1.CollegeofChemistryEnvironmentEngineeringC

5、hangshaUniversityofScienceTechnologyChangsha410076China2.ChinapowerinvestmentcpationBeijing100032China)Abstract：Thesoilcrosivenessofsubstationwascloselyboundupwiththeservicelifeofgroundinggridmetals.Thephysicschemistryin

6、dexofsoilsamplesfrom11typicalpartsofasubstationincludingresistanceredoxpotentialwatercontentsaltcontentpHvalueClSO42HCO3NaCa2Mg2wereanalyzedthesoilcrosionpropertywereanalyzedevaluatedbyrelatedstandard.Meanwhilethecrosion

7、acteristicsofgroundinggridmetalsampleswereanalyzedbyscanningelectronmicroscope(SEM)energydispersiveanalysisofxray(EDAX).ThusthefindingsarethesoilcrosionpropertiesdependonsoilresistanceredoxpotentialcontentofClSO42.Inmany

8、situationsClSO42acceleratethecrosionofgroundinggridmetal.Theanticrosionmethodswereproposed.Keywds：groundinggridcrosivepropertyanalysisonanticrosionacteristics輥輶它預(yù)示微生物腐蝕亦較強(qiáng)，在厭氧條件下，在含有硫酸鹽和有機(jī)質(zhì)較多的土壤中，易產(chǎn)生微生物腐蝕。表3給出了土壤腐蝕性與氧化還原

9、電位的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)［5］。從測(cè)定結(jié)果來(lái)看，若單從土壤氧化還原電位考慮，11個(gè)試樣均為輕微腐蝕性土壤。1.2.3土壤含水量土壤中水含量對(duì)金屬腐蝕速率的影響存在一個(gè)最大值，即當(dāng)土壤水含量低于此最大值時(shí)，隨著水含量的增加土壤的腐蝕性增加；但當(dāng)土壤水含量高于此最大值時(shí)，水含量再增加土壤的腐蝕性反而下降。另外，土壤中氧含量還會(huì)通過(guò)改變電化學(xué)陽(yáng)極反應(yīng)速度，間接地影響土壤腐蝕過(guò)程；同時(shí)它還影響土壤中金屬的電極電位，從而影響土壤的腐蝕性。而土壤中水分和氧氣

10、的含量之間還存在著此消彼長(zhǎng)的關(guān)系，即水含量增加，氧氣量減少，反之亦然。當(dāng)兩者達(dá)到某一合適的比例時(shí)，土壤腐蝕性達(dá)到最大值。由此可見(jiàn)，土壤中水分含量測(cè)定的重要性［6］，土壤腐蝕性與其含水量、含鹽量的關(guān)系見(jiàn)表4。根據(jù)表4及實(shí)驗(yàn)測(cè)定結(jié)果，單由含水量評(píng)價(jià)土壤腐蝕性能時(shí)，1#為極強(qiáng)腐蝕性土壤；2#、5#為強(qiáng)腐蝕性土壤；6#、7#、8#為中度腐蝕性土壤；3#、4#、9#、10#、11#為輕微腐蝕性土壤。1.2.4土壤pH值土壤pH值會(huì)影響金屬在土壤中

11、的電極電位：在強(qiáng)酸性土壤中它通過(guò)H的去極化過(guò)程直接影響陰極極化；而在氧的去極化占主導(dǎo)的土壤中，土壤的酸度是通過(guò)中和陰極過(guò)程所形成的OH而影響陰極極化的；另外，當(dāng)土壤的pH值不同時(shí)，所形成的腐蝕產(chǎn)物的溶解度也不同，通過(guò)它也將影響陰極極化。通過(guò)測(cè)定土壤pH值可以判定土壤的酸堿性，從而確定金屬材料受土壤腐蝕的程度。土壤的酸性越強(qiáng)其腐蝕性也越強(qiáng)［7］，土壤pH值與腐蝕等級(jí)分類(lèi)見(jiàn)表5。若單從土壤pH值來(lái)劃分的話，11個(gè)土壤樣品均屬于弱腐蝕性土壤。

12、1.2.5土壤含鹽量土壤中的鹽分不僅種類(lèi)多，而且變化范圍大。土壤的含鹽量增加，使作為電介質(zhì)的土壤導(dǎo)電性增強(qiáng)，電阻率下降，土壤腐蝕性提高；另一方面，含鹽量提高，氧的溶解度降低，使土壤腐蝕的電化學(xué)陰極過(guò)程被削弱，金屬的腐蝕速度則減緩。土壤鹽分除了對(duì)土壤腐蝕介質(zhì)的導(dǎo)電過(guò)程起作用外，有時(shí)還參與電化學(xué)反應(yīng)，通過(guò)影響土壤中金屬的電極電位，從而對(duì)土壤腐蝕發(fā)生影響。故土壤的含鹽量與土壤腐蝕性強(qiáng)弱之間存在一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系［6］，其對(duì)應(yīng)關(guān)系見(jiàn)表4。由表4可知

13、，單從土壤含鹽量考慮，5#屬于極強(qiáng)腐蝕性土壤；1#、2#、4#、6#、7#、8#屬于強(qiáng)腐蝕性土壤；3#、10#、11#屬于中度腐蝕性土壤；只有9#是輕微腐蝕性土壤。1.2.6土壤Cl、SO42含量土壤中的陽(yáng)離子(如K、Na、Ca2、Mg2、Al3等)對(duì)土壤腐蝕性的影響不明顯，其中Ca2還能降低土壤的腐蝕性。土壤中不同種類(lèi)的鹽對(duì)腐蝕的作用不完全相同，這主要是由于不同的鹽所帶來(lái)的陰離子不同。其中以Cl對(duì)鋼的鈍性破壞最大，它能加速腐蝕陽(yáng)極過(guò)程

14、，是一種腐蝕性最強(qiáng)的陰離子；Cl含量愈高，土壤的腐蝕性越強(qiáng)。SO42不僅對(duì)鋼的腐蝕有促進(jìn)作用，而且對(duì)某些混凝土材料也產(chǎn)生腐蝕。CO32及HCO3對(duì)碳鋼的腐蝕作用也是不同的，前者對(duì)腐蝕起阻礙作用，而后者則沒(méi)有這種作用。有文獻(xiàn)指出Cl含量與土壤腐蝕性等級(jí)關(guān)系見(jiàn)土壤腐蝕性嚴(yán)重中等輕微無(wú)氧化還原電位mV（相對(duì)氫電極SHE）400表3土壤腐蝕性與氧化還原電位腐蝕程度含水量含鹽量極輕400.05～0.2中度7～10或30～400.2～0.5強(qiáng)10～