大氣鹽霧沉降率收集方法與數(shù)據(jù)穩(wěn)定性研究

葉復(fù)萌，陳川，向利，李建秋

（1.南方電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電有限公司，廣州 510630； 2.中國電器科學(xué)研究院股份有限公司，廣州 510663）

引言

金屬材料在大氣環(huán)境中易發(fā)生腐蝕，尤其是含有鹽霧的環(huán)境，鹽霧中的氯離子可加速金屬材料的腐蝕，造成其壽命周期減短，材料性能下降等問題[1]，尤其是電力設(shè)備，如鹽霧對電子器件以及輸電路線危害，其可加速輸電線內(nèi)部電離作用腐蝕，使導(dǎo)線強度大大降低，強風(fēng)時，導(dǎo)線斷線，造成供電癱瘓，或漏電、觸電等事故[2]。鹽霧對線路瓷絕緣子危害巨大，可能發(fā)生兩種情況，第一種是瓷絕緣子爆裂，當(dāng)為強電場環(huán)境時，瓷絕緣子上的沉積物發(fā)生電離，容易產(chǎn)生電暈放電現(xiàn)象，使得其表面溫度不均勻升高，從而導(dǎo)致爆裂。另一種情況則是單相接地，在電場作用下，瓷絕緣子上的鹽霧表現(xiàn)出半導(dǎo)體效果，使得泄漏電流增大。當(dāng)泄漏電流達(dá)到某一值時，高壓電流快速逆向流動，造成瞬間短路接地。通常單相接地可分為明顯接地和隱蔽接地兩種，瓷絕緣子爆裂是明顯接地表現(xiàn)，事故容易發(fā)現(xiàn)和解決。當(dāng)瓷絕緣子沒有爆裂而是絕緣下降，瓷絕緣子表面有裂縫，一般很難發(fā)現(xiàn)，這種接地事故處理難度很大[3]。鹽霧對鐵構(gòu)件的腐蝕非常嚴(yán)重，對于一般電鍍鋅和烤漆的鐵構(gòu)件，半年左右開始生銹，一年以后銹點斑斑，兩年后鐵構(gòu)件腐爛，三年后基本上已爛掉[4]。另外，鹽霧對電子電器危害嚴(yán)重，電氣柜、電表集裝箱以及低壓線路上安裝的各種金具，使用不到三年就得更換，且內(nèi)部電氣設(shè)備受鹽霧腐蝕情況更為嚴(yán)重。由于電氣設(shè)備常年裸露，經(jīng)受風(fēng)吹日曬和鹽霧腐蝕，在惡劣天氣條件下，電氣設(shè)備的外殼更易腐蝕[4]。據(jù)相關(guān)報道表示因鹽霧引起的設(shè)備癱瘓，漏電、觸電等問題而造成經(jīng)濟損失以及人生安全事故屢次發(fā)生[5,6]。

基于種種問題鹽霧含量監(jiān)測十分重要，我國國家標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布的大氣中氯離子檢測方法——濕濁法和干片法是目前常用的大氣鹽霧含量檢測方法[7]，胡珍杰等人利用濕燭法和干片法獲得熱帶海島大氣中氯離子沉降速率，發(fā)現(xiàn)熱帶海島大氣中氯離子沉降速率較大[8]。利用濕燭法和干片法分別測試了萬寧試驗站海洋平臺、近海試驗場、內(nèi)試驗場和不同離海距離的屋頂?shù)穆入x子沉降速率，結(jié)果表明濕燭法監(jiān)測的氯離子沉降速率高于干片法[9-11]。部分人開始研究濕濁法與干片法的優(yōu)缺點，研究表明濕濁法投樣無方向性，其紗布長期保持濕潤，不易出現(xiàn)過飽和現(xiàn)象，但其紗布不透風(fēng)，干片法投樣具有方向性，其紗布濕潤度與空氣濕度有關(guān)，紗布透風(fēng)，紗布干片法容易飽和[12]。但未對掛樣方式、監(jiān)測周期等進行明確要求，有可能存在操作問題。本文對不同測試周期濕燭法、干片法監(jiān)測大氣鹽霧含量數(shù)據(jù)穩(wěn)定性進行對比，考慮到懸掛方式可能對大氣鹽霧收集影響，另外加設(shè)一組試驗，在室內(nèi)研究水平懸掛和垂直懸掛紗布對鹽霧的收集情況。以此篩選較為合適的樣片掛樣方式、測試周期等，從而獲得高穩(wěn)定性數(shù)據(jù)。

1 實驗部分

1.1 實驗材料

紗布為醫(yī)用紗布，丙三醇（AR）購于國藥集團化學(xué)試劑有限公司，鉑片電極和參比電極（飽和Ag/AgCl）購于上海辰華儀器有限公司。氯離子標(biāo)準(zhǔn)溶液購買于國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心，試驗過程中所用水均為二次蒸餾水。

1.2 試驗方法

1.2.1 氯離子收集

根據(jù)GB/T 19292.3-2018 《金屬和合金的腐蝕 大氣腐蝕性 第3部分：影響大氣腐蝕性環(huán)境參數(shù)的測量》[7]中附錄E規(guī)定要求，將紗布剪成120 mm*120 mm，固定在木框內(nèi)，使紗布暴露有效面積為100 mm*100 mm，其中紗布為雙層，每個監(jiān)測點放置3組平行樣。根據(jù)附錄D中規(guī)定要求，將雙層紗布包裹于濕燭燭芯，燭芯暴露面積約為100 cm2，每個點2組平行樣，掛樣如圖1所示。

圖1 室內(nèi)現(xiàn)場掛片

1.2.2 數(shù)據(jù)分析方法

將干片掛樣紗布拿回，剪下有效收集面積（暴露的100 mm*100 mm）的紗布并放入潔凈的燒杯中，加入二次蒸餾水，80 ℃水浴約20 min，充分溶解紗布中的氯離子后，常溫冷卻至室溫，將溶解氯離子的溶液經(jīng)過濾轉(zhuǎn)移至容量瓶中，重復(fù)操作3次以上，隨后定容搖勻，再利用氯離子測試儀測試其中的氯離子含量。根據(jù)GB/T 19292.3-2018附錄E中公式換算獲得大氣鹽霧沉降率。

濕燭法紗布取下置于潔凈的燒杯中，加入二次蒸餾水0 ℃水浴約20 min，充分溶解紗布中的氯離子后，常溫冷卻至室溫，將溶解氯離子的溶液經(jīng)過濾轉(zhuǎn)移至容量瓶中，重復(fù)3次以上，并將濕燭瓶內(nèi)液體經(jīng)過濾轉(zhuǎn)移至容量瓶中，濕燭瓶清洗3次以上，清洗液經(jīng)過濾轉(zhuǎn)移至容量瓶中，定容，搖勻，再利用氯離子測試儀測量其中的氯離子含量，根據(jù)GB/T 19292.3-2018附錄D中公式換算獲得大氣鹽霧沉降率。

2 結(jié)果與討論

室內(nèi)干片法垂直懸掛、水平懸掛不同周期和濕燭法收集不同鹽霧沉降率數(shù)據(jù)分析如表1和表2所示，結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過不同懸掛方式數(shù)據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，懸掛方式基本不影響鹽霧沉降量，部分?jǐn)?shù)據(jù)偏差較大，可能是由于數(shù)據(jù)誤差等因素，對比不同周期數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)短周期日平均鹽霧沉降率均大于長周期，可能是由于短時間收集的鹽含量比較少，結(jié)果分析時誤差比較大，或由于長時間造成收集過飽和問題。另外發(fā)現(xiàn)濕燭法數(shù)據(jù)穩(wěn)定性優(yōu)于干片法，且相同收集時間數(shù)據(jù)更大。

表1 不同懸掛方式掛片法實施結(jié)果

表2 濕燭法實施結(jié)果

因此，對濕燭法和干片法進行不同收集周期試驗，檢測飽和問題探究，于8月在b試驗站進行1周、1個月、3個月三個周期下鹽粒子收集，由于室內(nèi)鹽霧含量相對較少，輕微誤差即造成數(shù)據(jù)較大偏差，故本組試驗在室外進行收集，測試數(shù)據(jù)如表3和表4所示，進一步將數(shù)據(jù)做圖，如圖2，圖2（a）為室內(nèi)干片法不同懸掛方式和收集時間鹽霧沉降率圖，圖2（b）為濕燭法不同收集時間鹽霧沉降率圖，圖2（c）為干片法不同收集時間鹽霧沉降率圖，圖2（d）為濕燭法不同收集時間鹽霧沉降率圖。由圖看出干片法數(shù)據(jù)1周與1個月日平均鹽霧沉降率相差不大，而三個月收集的數(shù)據(jù)明顯偏小，可能是由于紗布存在飽和現(xiàn)象引起的，且一周平行樣數(shù)據(jù)偏差較大，而濕燭法一周、一個月、三個月數(shù)據(jù)均相差不大，表明其數(shù)據(jù)穩(wěn)定性好。

圖2 采集方式與日平均鹽霧沉降率

表3 不同周期鹽霧沉降量結(jié)果（干片法）

表4 不同周期鹽霧沉降量結(jié)果（濕燭法）

3 結(jié)論

大氣鹽霧含量的精準(zhǔn)測試是為提供有效、經(jīng)濟的防護方案的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，為使監(jiān)測方法保持較好的準(zhǔn)確性，應(yīng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求進行制樣、投樣、處理以及分析。本文通過對干片法不同懸掛方式進行研究發(fā)現(xiàn)干片法掛樣方式不影響鹽霧含量收集，故其懸掛方式不是影響數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的關(guān)鍵因素，因此現(xiàn)場投樣可根據(jù)空間大小等選擇；另外，本文通過對干片法、濕燭法不同周期數(shù)據(jù)分析研究發(fā)現(xiàn)，長周期測試數(shù)據(jù)偏小，可能是由于長周期收集，紗布出現(xiàn)過飽和現(xiàn)象，但短周期投放的樣品數(shù)據(jù)操作誤差更大，故濕燭法、干片法測試周期最好為一個月。此外，實施后發(fā)現(xiàn)，干片法收集大氣鹽霧存在誤差因素較多，比如紗布的批次，紗布的前處理，紗布清洗、過濾定容等以及部分氯離子檢測設(shè)備均受人為因素影響，不同人、不同試驗習(xí)慣等都使得紗布數(shù)據(jù)差異性較大，且紗布存在過飽和情況。而濕燭法數(shù)據(jù)相對穩(wěn)定些，但操作較為復(fù)雜，且對測試條件要求要為復(fù)雜，需要遵循ISO 9225-2012標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定制定相關(guān)裝置、測試架等[13]，不利于動態(tài)測試，且采集后樣品處理較為復(fù)雜，受人為因素影響較大。因此，具體選擇應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場條件便利性而選擇最佳方式。