新疆電網(wǎng)典型地區(qū)鹽漬土土壤中的腐蝕分析

樸文泉 陳文濤 劉磊 劉振國

摘要： 根據(jù)新疆地區(qū)較為典型的變電站接地網(wǎng)土壤為研究對象，通過現(xiàn)場調(diào)查以及針對在不同鹽漬土土壤的情況下研究地網(wǎng)腐蝕與土壤鹽成份的關(guān)系。有助于發(fā)現(xiàn)地網(wǎng)腐蝕與不同鹽漬土土壤之間的聯(lián)系。

關(guān)鍵詞： 變電站;接地網(wǎng);鹽漬土;腐蝕

引言

新疆電網(wǎng)大部分變電站和線路桿塔的接地網(wǎng)采用扁鋼、角鋼或鋼管等金屬材料（1）。金屬材料的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，穩(wěn)定性較差，在鹽漬土土壤的環(huán)境條件下，易于發(fā)生腐蝕且相當(dāng)嚴(yán)重，給電力工程建設(shè)帶來了一定的困難，嚴(yán)重影響電力工程接地設(shè)備的穩(wěn)定性和耐久性（2-4）。

本文通過新疆地區(qū)較為典型的變電站接地網(wǎng)土壤為研究對象，通過現(xiàn)場調(diào)查以及針對在不同鹽漬土土壤的情況下研究地網(wǎng)腐蝕與土壤鹽成份的關(guān)系，從而為新疆地區(qū)變電站接地網(wǎng)建設(shè)提供一定的參考基礎(chǔ)。

1 鹽類區(qū)域分布及影響因素

新疆鹽漬土分布區(qū)域的鹽漬化程度及性質(zhì)隨著不同的積鹽條件而各不相同，鹽漬化普遍且程度較高，積鹽的速度快是新疆鹽漬土的顯著特點，從鹽分剖面的垂直分布上可以看出，鹽分明顯地向表層集中，鹽漬土表層（0～30 cm）鹽分的含量多在2%～5% 以上。尤其在南疆地區(qū)，不僅表層含鹽量多為20%～30%，而且地表還形成5～15 cm的鹽殼，鹽殼的含鹽量高者可達(dá)60%～80%。即是在北疆鹽分很輕的鹽漬土地帶，也有l(wèi)～2 cm的薄鹽結(jié)皮，其含鹽量占到30 cm土層內(nèi)總鹽量的l/3～l/2。

土壤的腐蝕性取決于多種因素，主要表現(xiàn)在一下幾個方面（5-6）：

1.土中還含有眾多的無機(jī)物、有機(jī)物、鹽類、水分、氣體等，其含量不同對腐蝕性影響也不同。

2.土中水的存在與多少，往往是腐蝕與否及腐蝕強度的重要表征，水作為介質(zhì)，是金屬腐蝕的必要條件，水對某些非金屬的破壞也起著重要的作用。

3.氣體或氧氣在土壤中存在與數(shù)量，也是腐蝕產(chǎn)生與發(fā)展快慢的必要條件，凡是透氣性好、含氧量高的土，其腐蝕性也強。

4.土的酸堿度是其腐蝕性的重要指標(biāo)，土有酸性、堿性、中性之分，無論對于金屬或非金屬，酸性土均具有腐蝕性，且酸性越大，腐蝕性越強;堿性土壤對不同種類的材料腐蝕性表現(xiàn)也不一樣，中性土壤腐蝕性小或不具腐蝕性。

5.土的導(dǎo)電率是腐蝕性的重要綜合性指標(biāo)，電導(dǎo)率與土的成分、含水量、含鹽量密切相關(guān)，一般電導(dǎo)率越高，土的腐蝕性越強。

6.土中鹽分的存在，是影響其腐蝕性的主要因素，一定條件下起著決定性作用。土的腐蝕性強弱與其所含鹽類、數(shù)量、可溶程度密切相關(guān)。含鹽量超過一定值即為鹽漬土，腐蝕性是鹽漬土的重要特征之一。

2 取樣方法及測試

2.1土壤取樣

對新疆地區(qū)較為典型的變電站所在區(qū)域的土壤進(jìn)行取樣，分析其中的各種離子的含量以及PH值，對土壤的腐蝕性能做出判斷。共有9個土壤取樣點，采用取樣土壤信息如表1：

2.2 測試項目

現(xiàn)場采集的樣品運回實驗室后，樣品按標(biāo)準(zhǔn)方法測定以下的規(guī)定項目（7）：Cl-、SO42-、Na+、Ca2+、Mg2+、全鹽、含水量、pH等。

3 土壤調(diào)查分析

為了更好地進(jìn)行比較，表2列出了各變電站的pH、鹽分、氯離子含量，并根據(jù)這些數(shù)據(jù)，參照有關(guān)的分類標(biāo)準(zhǔn)，將各變電站的土壤進(jìn)行了大致的分析。

3.1 土壤成份分析

1）本次所測土壤的pH最大為9.57（奎屯變電站）最小為7.04（金鹿變電站），說明新疆的土壤基本上是中性偏堿性，在新疆不用考慮酸性腐蝕。

2）土壤含鹽成分Cl-、SO42-、Na+、Ca2+、Mg2+等鹽類。

3.2 地網(wǎng)腐蝕與土壤鹽成份的關(guān)系

1）土壤含鹽量越大，腐蝕就越嚴(yán)重

接地網(wǎng)腐蝕與其所在場所的土壤含鹽量有直接關(guān)系，土壤中含鹽量越大，土壤腐蝕性就越嚴(yán)重。在研究土壤樣品中，高昌變電站土壤的含鹽量是最大的變電站，也是接地網(wǎng)腐蝕最為嚴(yán)重的變電站。

吐魯番高昌變電站地處戈壁灘上，土質(zhì)為紅土和卵石混合物，非常堅硬，取樣時土壤非常干燥?；灧治隹傷}101g/kg、其百分含量達(dá)到10.1%，是正常土壤最大含鹽量的60多倍。

2）土壤腐蝕主要成分為Cl-離子

在鹽堿土壤中，土壤含有NaCl，Na2SO4等物質(zhì)，特別是Cl-將會導(dǎo)致鐵質(zhì)地網(wǎng)更嚴(yán)重地腐蝕。高昌變電站Cl-的含量為33.41 g/kg、SO42--為27.3? g/kg，土壤中這兩種鹽的分含量就達(dá)到3.34%和2.73%。而昌吉變電站的Cl-為0.031 g/kg，含量為0.0031%，均在正常的土壤含鹽量的范圍內(nèi)，腐蝕輕微。

氯離子對鋼材有強烈的腐蝕作用，均會加速腐蝕，其過程如下：

⑴破壞鈍化膜：在土壤中的Cl-到達(dá)鋼材表面，并吸附于鈍化膜時，可使該處的pH值迅速下降到4以下，于是該處的鈍化膜就被破壞了。

⑵形成腐蝕電池：Cl-對鋼材表面鈍化膜的破壞首先發(fā)生在局部，使這些部位露出了鐵基體，與尚完好的鈍化膜區(qū)域之間構(gòu)成電位差。鐵基體作為陽極而受腐蝕，大面積的鈍化膜區(qū)作為陰極。腐蝕電池作用的結(jié)果，鋼材表面產(chǎn)生點蝕，由于大陰（鈍化膜區(qū)）對應(yīng)于小陽極，陽極電流密度大，點蝕發(fā)展的十分迅速。

⑶Cl-的去極化作用：陽極反應(yīng)的過程是Fe-2e=Fe2+，如果生成的Fe2+不能及時搬運走而累積于陽極表面，則陽極反應(yīng)就會因此受阻;Fe2+與Cl-相遇會生成FeCl2 ，從而加速了陽極過程。通常把加速陽極的過程，稱為陽極去極化作用。Cl-正是發(fā)揮了陽極去極化作用的功能。

FeCl2是可溶的，當(dāng)遇到0H-時，立即生成Fe（0H） 2（沉淀），F(xiàn)e（0H） 2又進(jìn)一步氧化成鐵的氧化物（通常的鐵銹）。由此可見，Cl-只是起到了搬運作用，它不被消耗，會周而復(fù)始地起破壞作用。

⑷ Cl-的導(dǎo)電作用：腐蝕電池的要素之一是要有離子通道，土壤中的Cl-存在強化了離子通道，降低了陰、陽極之間的歐姆電阻，提高了腐蝕電池的效率。從而加速了電化學(xué)腐蝕速度。

3）含鹽量小于1.5 g/kg的土壤一般不會造成腐蝕

昌吉變電站和吐魯番變電站在這次普查中發(fā)現(xiàn)地網(wǎng)基本沒有腐蝕。

昌吉變電站部分從投運到現(xiàn)在已經(jīng)運行了30多年，沒有大的腐蝕，總鹽分析0.3g/kg，含量為0.03%;類似的變電站還有喀什中心變電站，該站運行20多年基本上沒有腐蝕，總鹽分析為1.57g/kg，含量為0.157%，吐魯番變總鹽分析0.375g/kg，含量為0.037%。

3.3土壤含水量

喀什變電站原來是良田，灌溉條件非常好，站內(nèi)芳草茂盛，地下水位較高，檢查接地網(wǎng)未發(fā)現(xiàn)明顯的腐蝕。這說明含水量很高時，腐蝕速度反而小。另外昌吉變電站經(jīng)常澆水，土壤含水量很大。在取樣時，卵石表面一層水膜，沙?？梢阅蟪鏊?。長期處于在高含水量的條件下，沒有大的腐蝕，也說明了這一點。

3.4電阻率與腐蝕的關(guān)系

土壤電阻率是土壤的種類、含水量、含鹽量、有機(jī)質(zhì)含量、土壤溫度、孔隙度等因素綜合作用的結(jié)果。它是土壤導(dǎo)電能力大小的重要指標(biāo)，適量的水份、含鹽量大，土壤電阻率越大，土壤腐蝕越嚴(yán)重。如高昌、奎屯。土壤含鹽量小，會導(dǎo)致土壤電阻率減小，土壤腐蝕減小。如南園、呼圖壁、吐魯番和昌吉變電站。

4 結(jié)論

（1）新疆電網(wǎng)變電站接地網(wǎng)腐蝕狀況比較嚴(yán)重，接地網(wǎng)腐蝕與土壤含鹽量有直接的關(guān)系，土壤中含鹽越大，土壤的腐蝕越嚴(yán)重;含鹽量小于1.5 g/kg的土壤一般不會造成腐蝕危害;Cl-、SO42-均會加速接地網(wǎng)腐蝕。

（2）新疆的土壤基本上是中性偏堿性，因此，在新疆可以不用考慮酸性腐蝕。但遇到腐殖土、沼澤地的土質(zhì)時，需要測量pH值。

（3）氧和水分是接地網(wǎng)化學(xué)腐蝕不可缺少的物質(zhì)，土壤中缺少氧和水分，接地網(wǎng)就難以進(jìn)行電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕。如果將氧和水分與接地網(wǎng)隔離，可以有效避免接地網(wǎng)腐蝕。

參考文獻(xiàn)：

[1]王磊靜， 徐松， 朱志平等.紅壤中變電站接地網(wǎng)金屬材料的腐蝕行為分析[J]. 腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù)， 2015， 27（01）： 59-63.

[2]朱志平， 馬驍， 荊玲玲等. 變電站土壤腐蝕性評價及接地網(wǎng)金屬腐蝕特性分析[J]. 電瓷避雷器， 2009， 04： 18-22+26.

[3]曹曉斌， 胡勁松， 吳廣寧等.均勻土壤中矩形接地網(wǎng)的優(yōu)化方法[J]. 高電壓技術(shù)， 2012， 38（10）： 2721-2727.

[4]楊潔，李小娟，周志軍等. 甘肅典型地區(qū)電力接地網(wǎng)腐蝕規(guī)律與防腐對策研究[J]. 電力科技與環(huán)保， 2015， 04： 13-14.

[5]申學(xué)德，程克娜，梁永東. 鹽漬土地區(qū)高壓輸電線路桿塔接地裝置腐蝕分析[J]. 東北電力技術(shù)，2015， 06： 20-23.

[6]周綱， 李少榮， 王掌軍等. 鹽漬土地區(qū)混凝土腐蝕狀況調(diào)查分析[J]. 建筑科學(xué)與工程學(xué)報， 2011， 04： 121-126.

[7]寄玉玉，王佩，張秀麗等. 接地網(wǎng)腐蝕狀態(tài)原位檢測技術(shù)研究[J]. 華北電力技術(shù)， 2012， 08： 34-37.