技术文章

土壤腐蚀野外组合测试仪使用说明书

、仪器特点

    土壤腐蚀是环境腐蚀的个重要方面，土壤腐蚀导致报废大量金属设备，成重大经济损失。为了有效地防止和减轻土壤腐蚀，需要行土壤腐蚀环境勘测和地下程腐蚀穿孔原因的诊断。前者可预测管线遭受的各种腐蚀危害，以便采取相应的措施。后者可查清管线穿孔的主要原因，以便采取对策。

    测试仪根据我们土壤腐蚀与防护野外测试作多年的经验，结合土壤电化学和土壤腐蚀方面的理论、方法，将需用的三十种五十六个各类仪表、电、试剂、用具等加以重新和组合，使之小型化，并且处于随时可用的作状态，组装在两只小型测试箱中。便于携带到野外，现场成和土壤腐蚀与防护有关的十余个项目的分析、测试。方法合理，数据可靠，灵活便捷。

二、性能标

    土壤电化学测定：

1、土壤电阻率的测定：                 度达到 0.1Ω/m

2、土壤中金属腐蚀电位的测定：         度达到 ±1mV

3、土壤电位梯度的测定：               度达到 ±0.1mV/m

4、土壤氧化还原电位的测定：           度达到 ±2mV

5、土壤pH的测定：                     度达到 0.02pH

    土壤理化性质测定：

6、土壤含水量的测定：                 度达到 1%

7、土壤容重的测定：                   度达到 0.02g/m³

8、土壤总孔隙度的测定：               度达到 2%

9、土壤含气率的测定：                 度达到 2%

10、土壤硫化物的检定：                 度达到 0.1ppm

    土壤质地的现场鉴别；

    野外土壤剖面描述及样品采集。

三、应用范围

    测试仪适用于材料土壤腐蚀试验基础数据的测试与积累、土壤腐蚀环境的勘测，地下金属构件腐蚀状况的调查，以及地下输油输气管道及电缆腐蚀穿孔原因的诊断等。除二、三两个项目以外，其余八个项目，也可以用于各野外台站土壤理化性质的原位测定。该仪器已广泛应用于各大油田、输油输气公司、钢铁、能源、电信、城建、防等。

四、使用方法

、土壤电阻率的测定

、仪器设备

    ZC-8 接地电阻仪（四端）   卷尺（5米）   金属电（四支）   温度计

二、测定方法

1、将四支金属电垂直等距插入土壤。电插入土壤深度为<5%a。a 为每相邻两支电之间的距离，应等于欲测土层的深度，如a=1m，电插入土壤深度<5cm。

2、将仪器水平放置，检查检流计针是否在中心线上，将仪器导线按顺序接在电上。

3、将倍率标度置于zui大倍数（般为10），摇动电阻仪手柄，同时转动“测量标度盘”和倍率钮，当针接近平衡位置时加快发电机摇动的速度，使摇动速度 >120转/分，调整标度盘使

1

针于中心线上，即可读数。般倍率钮有三档，如标度盘上数字为“6.6”：

倍率钮在“0.1”档 R=0.66；  在“1”档 R=6.6；  在“10”档 R=66。

4、同时测定土壤温度。

三、结果计算

1、计算土壤电阻率（P）值

    计算公式：P ＝ 2πaR

    式    中：P － 土壤电阻率

              a － 两电间距离

              R － 仪器上读数

    将从电阻仪上测得的 R 值和间距代入公式可计算出 P 值。

2、温度校正

土壤温度对电阻率有较大的影响，般土壤温度每增加1℃，电阻减少2%。为便于数据可相互，土壤温度均校正至15℃。

    校正公式：P15 ＝ P[1+a（t-15）]

    式    中：P15 － 土温15℃时的电阻率

              a   － 温度系数（般为2%）

              t   － 实测时土壤温度（0.5m以下的土温）

3、试件深度土壤电阻率的计算

由于土壤的不均匀性对不同深度土壤电阻率产生定影响，故需测定试件埋藏深度的土壤电阻率，尤其在土壤不均匀的地区测量和计算试件埋藏深度土壤电阻率更为。

    计算公式：                                          分层电阻率测定示意图

                        PaRb-PbRa                         ──┬───┬─

              P（a-b） ＝ ---------                              b      │

                          Rb-Ra                           ──┼──   a

    式    中：P（a-b） － 试件深度（土层）的土壤电阻率            │      │

              Pa     － 从地表到 a 深度的土壤电阻率         （a－b）    │

              Pb     － 从地表到 b 深度的土壤电阻率           │      │

              Ra     － 电间距为 a 时的仪表读数         ──┴───┴─

              Rb     － 电间距为 b 时的仪表读数

二、土壤中金属腐蚀电位的测定

、仪器设备

    mV/pH 温度计                    pH 电（示）        甘汞电（参比）

    硫酸铜电（本所产品）        鳄鱼夹               金属探针（五支）（自备）

二、测定方法

在测试点挖土至试件露出角，用鳄鱼夹使试件与仪器通过导线连在示电接线器上，硫酸铜电连在仪器的参比电接线器上，参比电插入试件附近湿润的土壤中，将仪器的选择钮拨至[mV]档，按般测电位的操作方法，即可测得相当于该参比电的金属试件的腐蚀电位。

在未埋设试件的土壤中测试腐蚀电位的方法：将五支金属探针插入土壤的待测位，平衡小时。然后通过导线连在仪器的负，参比电连在仪器的正，测试方法同上。

三、土壤电位梯度的测定

2

、仪器设备

    mV/pH 温度计        笔式硫酸铜参比电（两支）（本所产品）

二、测定方法

采用土壤对土壤S/S（Soil to Soil）测定法。把两支参比电插入土壤（间距20-50m），土壤过于干燥时加些水在电与土壤接触处。再把两支电串接在仪器上，仪器的选择钮拨至[mV]档，测量两支电在土壤中的电位差。两点间电位差除以两点间距离即为土壤电位梯度mV/M。

电位梯度有直角法和圆周法等测量方法。直角法在埋设管线处应用时分纵和横两个方向测定，纵向沿管线铺设方向测量，横向沿垂直管线方向测量。圆周法是以支电为圆心，另支电在圆周上根据需要按几等分测量，半径为两点间距离，zui后按矢量法求得地电流的方向。

采用上法测量时，如电流经常变化或电位差值较大，说明这地区有散杂电流存在，也可能是泄漏电流区。

测试前要测量两支不易化的参比电间的电位差（两支电间距很小时测，此时电位差应小于正负2mV）,另外要注意性变化。

四、土壤氧化还原电位的测定

、仪器试剂

    mV/pH 温度计      铂电（五支）      甘汞电      硫酸－重铬酸洗液 0.2mol/L

    HCI-0.1mol/L NaCI的脱膜溶液              Na₂So₃（100mI溶液加固体亚硫酸钠0.2g）

    醌氢醌饱和的0.05M苯二甲酸氢钾的缓冲液（25℃时pH4.01）                  蒸馏水

二、测定方法

电出厂未曾清洗，但是，因为是温烧制，般不会沾污。铂电在使用前定要行脱膜处理。用硫酸－重铬酸洗液处理，用蒸馏水洗干净。再用0.2 mol/L HCI-0.1 mol/L NaCI的脱膜溶液加少许 Na₂So₃行脱膜处理（100mI溶液加固体亚硫酸钠0.2g）。然后，置于装有蒸馏水的塑料瓶中，将瓶口封闭好备用。

在野外原位测定时，将五支铂电分别插入欲测土层中，平衡小时。然后铂电接仪器的正，插在土壤中的甘汞电接仪器的负，仪器的选择钮拨至[mV]档，测试操作方法同上。

三、结果计算

从仪器上读得的电位值，是土壤中铂电的电位值对甘汞电的电位差，要换算成以氢电为基准的电位值。

    计算公式：E_实测 ＝E_h土壤－E_甘汞电

    移 项 后：E_h土壤＝E_实测 ＋E_甘汞电

    式中甘汞电的电位不同温度的差异见下表：

饱和甘汞电在不同温度时的电位

    注：该电位值包括液接电位。

土壤E_h值为了可以统，般均需行pH校正：

校正公式：E_h7＝E_h＋60（pH实测－7）

pH增加个单位，相应的E_h减少60mV。pH的严格校正困难，但是由于大多数情况下实测值与理论值相差不大，为了各种土壤相互起见，往往采用理论值－60mV（30℃）行校正，这对有机质不，pH变化不大的土壤来说误差可能是不大的，有时把E_h土壤和pH值同时列出。

土壤本身是不均匀的，测定E_h时要多次重复，可用支电多次测或用多支电测，求其平均值。重复次数要视土壤的均匀情况而定，般五次左右。

3

五、土壤酸碱度的测定

、仪器设备

    mV/pH 温度计  pH标准缓冲液（pH为4.01、6.87、9.18）  pH电（复合的内含甘汞电）

    甘汞电    20孔筛    50mI型烧杯    磁力搅拌器    氯化钾溶液    滤纸

二、测定方法

称取通过20孔筛（1mm）的风干土样20g，放在50mI型烧杯中，加入20mI去CO₂的蒸馏水，在磁力搅拌器上搅动1分钟，或用人继续搅拌20－30分钟，使土壤充分散开，放置半小时，使其平衡，此时应避免空气中有氨或挥发性酸。然后将pH复合电插到下悬液中，如果用其它的pH电需再将甘汞电插到上清液中，即可行pH测定。数分钟内即可得到稳定读数，但对于缓冲性弱的土壤，常需较长时间才能达到平衡数值。

请注意：每测个样品要用洗瓶将pH电和甘汞电或盐桥端所粘的土粒洗去，并用滤纸轻轻将吸附的水吸干，再行二个样品的测定。测定5－6个样品后，请用pH标准缓冲液校正pH电，并将甘汞电或盐桥在饱和氯化钾溶液中浸泡会，再使用。

六、土壤含水量的测定

、仪器设备

    铝盒   天平（感量0.01g）   玻璃干燥器（有变色硅胶）   烘箱   胶带   脱脂棉

二、测定方法

从试件埋置深度采集土壤样品，放入已知重量的铝盒中，容积约五分之四左右，加盖称重盖缝用胶带封好。带回实验室以后，除去胶带，用沾酒的脱脂棉擦去胶残迹。打开盖，连盖置于烘箱中，在100－105℃温度下烘8小时，取出后加盖放入干燥器内冷却20分钟，用天平上称重。再打开盖，烘3小时，冷却，称重。前后两次称重，误差不过0.05g即可。请注意：

1、烘箱温度以100－105℃为宜，温度过，土壤有机质易碳化。

    般土壤烘8小时，质地较轻的土壤时间可以缩短1小时。

2、干燥器内有干燥剂（变色硅胶）。

三、结果计算

    以烘干土为基数的水分百分比的计算公式：

                 g1-g2

           W ＝ ------- X

                 g2–g0

    式 中：W －含水量（%）

           g0－铝盒重（g）

           g1－铝盒加湿土样重（g）

           g2－铝盒加烘干土样重（g）

七、土壤容重的测定

、仪器设备

    环刀（100cm³,带双盖）    环刀托    削土刀    铁铲    克秤    天平（感量0.1g）

二、测定方法

在开挖现场用铁铲挖至采样深度，并铲出个平面，将环刀用环刀托垂直压入土中，每采样点应有2－3个重复。用铁铲挖去环刀周围的土，取出环刀，用削土刀削去环刀两端多余的土壤，

4

并擦净环刀外面的土壤，使环刀内的土壤与环刀容积相等，zui后环刀两端用盖子盖紧，用克秤称重（室内可用天平）。

三、结果计算

    计算公式：                        式  中：

         （G-G₀）    100                  100

    dv = ------ X -----               ------- － 为每g湿土相当于烘干土的g数

           V      100+W                100+W

    dv － 土壤容重（g/cm³）      G₀ － 环刀重（g）      G － 环刀＋湿土样重（g）

    V  － 环刀容积cm³          W － 样品含水量（%）

八、土壤总孔隙度的测定

    直接用土壤容重通过经验公式计算土壤总孔隙度P（%）。

    计算公式：P（%）＝ 93.947-32.995d

    式    中：P   －土壤总孔隙度（%）    d   － 土壤容重（g/cm³）

    为了作方便，可用上式计算出换算表，根据土壤容重查土壤总孔隙度。见附表：

土壤总孔隙度查对表

注：d为土壤容重，P为土壤总孔隙度。

九、土壤空气容重的测定

    根据土壤总孔隙、容重和含水量可计算出土壤空气容量即土壤含气率。计算公式：

    Pa＝P－W x d

    式中：Pa－土壤空气容量（土壤含气率%） P－土壤总孔隙度（%） W－土壤含水量（重量%）

          d －土壤容重（g/cm³）       W x d－土壤容积含水量（相当于土壤含水孔隙度%）

十、土壤中硫化物的检测

、试管试剂

    试管（带软木塞16X100mm）    3N HCl    醋酸铅试纸（12X40mm）

二、检测方法

5

取新鲜待测土壤约 1－3g，置于试管底，加3 mol/L mol/L HCl数滴，迅速将湿润的醋酸铅试纸置于试管颈，用软木塞塞住，留出细缝，摇动试管，观察几分钟，土壤中如含硫化物，则试纸上会出现褐色至黑色的斑团，量多时黑斑上还会有金属光泽。

十、土壤质地现场鉴别法

    取土样5－10g加适量水搓揉，破坏原结构，根据肉眼和手的感觉来鉴别土壤质地：

    砂  土：无论加多少水加多大压力也不能搓，而呈分散状态。

    轻壤土：可团成表面不平的小土，搓成条状时易碎成块。

    中壤土：可搓成条，弯曲时有裂纹，易折断。

    重壤土：可搓成1.5－2mm细土条，在弯曲成环时弯曲处有裂纹。

    轻粘土：容易搓成细条，弯曲时没有裂纹，压扁时边缘没有裂纹。

    粘  土：可搓成何形状，弯曲处都没有裂纹。

    可参考“土壤质地鉴定标表”中土壤湿测和干测标，在现场初步定出土壤质地：

土壤质地鉴定标表

十二、野外土壤剖面描述和样品采集

、剖面描述

土壤剖面的描述是了解土壤基本性质的个重要途径，也是土壤腐蚀环境的个重要内容，我们了种简单的野外土壤调查记录表：（见附表）。

二、样品采集

土壤样品的采集方法根据分析项目不同而有差异。分析与土蚀有关的基本理化性质，般在地下构件附近采集土样 1Kg左右，将样品放入布袋或塑料袋内。在土袋内外附上标签，写明采集地点、采集深度、日期等等。

如在埋件周围土样不均匀，则需采集二种性质差异较大的土样。采集后带回室内行处理，供试验分析用。

北京亚欧德鹏科有限公司       

6

附表：

野外土壤调查记录表

 采集地点____________________________________________采集日期_________________

 土壤名称__________________地面状况__________________气象状况_________________

 排水状况__________________水质状况__________________地下水深度_______________

 土壤剖面描述：

装 箱 清 单

    、仪器

    mV/pH温度计                台       接地电阻仪（四端）            台

    二、电

    pH 电                     支       硫酸铜电                  二支

    铂 电                     五支       甘汞电                    支

    温度电                    支       金属电                    四支

    三、用品

    克    秤                    副       铝    盒                    五只

    环    刀（100cm³ 带双盖）      三副       环刀 托（或塑料板）          块

    剖 面 刀                    把       试件 夹（鳄鱼夹）            只

    卷    尺（5m）                个       洗    瓶                    只

    塑 料 瓶（装下面试剂用）      四只       试    管（带塞 16X100mm）     五只

    烧    杯（25ml）              三只       长导 线（20m）               二根

    四色导线（2/4m 各二）         四根       铂电连接线（2M）            根

    标    签                    扎       土样袋                      扎

    胶    带                    二块       仪 器 箱                    二只

    四、试剂

    pH 标准缓冲液（4.01）         瓶       pH 标准缓冲液（6.87）         瓶

    pH 标准缓冲液（9.18）         瓶       3mol/L HCI（溶液自配）        瓶

    醋酸铅试纸（40x12mm 自制）    份

    以下试剂自备

    0.2mol/L HCI-0.1mol/L NaCI脱膜溶液    Na₂SO₃（100ml溶液加固体亚硫酸钠0.2g）

    硫酸－重铬酸洗液                       氯化钾溶液                   蒸馏水

    五、实验室自备件

    天平（感量 0.01g）      磁力搅拌器       玻璃干燥器（内有干燥用的变色硅胶）

    烘箱               50mI 型烧杯       20 孔筛（1mm）                 小铁铲

    滤纸                    脱脂棉       照相机或摄像机（选配件）

                       北京亚欧德鹏科有限公司

产 品 合 格 证