土壤腐蚀野外组合测试仪使用说明书

一、仪器特点

    土壤腐蚀是环境腐蚀的一个重要方面，土壤腐蚀导致报废大量金属设备，造成重大经济损失。为了有效地防止和减轻土壤腐蚀，需要进行土壤腐蚀环境勘测和地下工程 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工作多年的经验，结合国内外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、电极、试剂、用 具等加以重新设计和组合，使之小型化，并且处于随时可用的工作状态，组装在两只小型测试箱中。便于携带到野外，现场完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、性能指标

    土壤电化学测定：

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

2、土壤中金属腐蚀电位的测定：         精度达到 ±1mV

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

4、土壤氧化还原电位的测定：           精度达到 ±2mV

5、土壤pH的测定：                     精度达到 0.02pH

    土壤理化性质测定：

6、土壤含水量的测定：                 精度达到 1%

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

8、土壤总孔隙度的测定：               精度达到 2%

9、土壤含气率的测定：                 精度达到 2%

10、土壤硫化物的检定：                 精度达到 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。 除第二、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全国各大油田、输油输气公司、钢铁、能源、电 信、城建、国防等部门。

四、使用方法

一、土壤电阻率的测定

一、仪器设备

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

二、测定方法

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

2、将仪器水平放置，检查检流计指针是否在中心线上，将仪器导线按顺序接在电极上。

3、将倍率标度置于zui大倍数（一般为10），摇动电阻仪手柄，同时转动“测量标度盘”和倍率钮，当指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

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指针指于中心线上，即可读数。一般倍率钮有三档，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 － 两电极间距离

              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，一般土壤温度每增加1℃，电阻减少2%。为便于数据可相互比较，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（一般为2%）

              t   － 实测时土壤温度（指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一定影响，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必要。

    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     － 电极间距为 a 时的仪表读数         ──┴───┴─

              Rb     － 电极间距为 b 时的仪表读数

二、土壤中金属腐蚀电位的测定

一、仪器设备

    mV/pH 温度计                    pH 电极（指示）        甘汞电极（参比）

    硫酸铜电极（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一角，用鳄鱼夹使试件与仪器通过导线连在指示电极接线器上，硫酸铜电极连在仪器的参比电极接线器上，参比电极插入试件附近湿润的土壤中，将仪器的选择钮拨至[mV]档，按一般测电位的操作方法，即可测得相当于该参比电极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部位，平衡一小时。然后通过导线连在仪器的负极，参比电极连在仪器的正极，测试方法同上。

三、土壤电位梯度的测定

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一、仪器设备

    mV/pH 温度计        笔式硫酸铜参比电极（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。把两支参比电极插入土壤（间距20-50m），土壤过于干燥时加一些水在电极与土壤接触处。再把两支电极串接在仪器上，仪器的选择钮拨至[mV]档，测量两支电极在土壤中的电位差。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。圆周法是以一支电极为圆心，另一支电极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，说明这一地区有散杂电流存在，也可能是泄漏电流区。

测试前要先测量两支不易极化的参比电极间的电位差（两支电极间距很小时测，此时电位差应小于正负2mV）,另外要注意极性变化。

四、土壤氧化还原电位的测定

一、仪器试剂

    mV/pH 温度计      铂电极（五支）      甘汞电极      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

电极出厂未曾清洗，但是，因为是高温烧制，一般不会沾污。铂电极在使用前一定要进行脱膜处理。先用硫酸－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进行脱膜处理（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，先将五支铂电极分别插入欲测土层中，平衡一小时。然后铂电极接仪器的正极，插在土壤中的甘汞电极接仪器的负极，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，是土壤中铂电极的电位值对甘汞电极的电位差，要换算成以氢电极为基准的电位值。

    计算公式：E_实测 ＝E_h土壤－E_甘汞电极

    移 项 后：E_h土壤＝E_实测 ＋E_甘汞电极

    式中甘汞电极的电位不同温度的差异见下表：

饱和甘汞电极在不同温度时的电位

    注：该电位值包括液接电位。

土壤E_h值为了可以统一比较，一般均需进行pH校正：

校正公式：E_h7＝E_h＋60（pH实测－7）

pH增加一个单位，相应的E_h减少60mV。pH的严格校正比较困难，但是由于大多数情况下实测值与理论值相差不大，为了各种土壤相互比较起见，往往采用理论值－60mV（30℃）进行校正，这对有机质不高，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，可用一支电极多次测或用多支电极测，求其平均值。重复次数要视土壤的均匀情况而定，一般五次左右。

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五、土壤酸碱度的测定

一、仪器设备

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

    甘汞电极    20孔筛    50mI高型烧杯    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高型烧杯中，加入20mI去CO₂的蒸馏水，在磁力搅拌器上搅动1分钟，或用人工继续搅拌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复合电极插到下部悬液中，如果用其它的pH电极需再将甘汞电极插到上部清液中，即可进行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：每测一个样品要用洗瓶将pH电极和甘汞电极或盐桥顶端所粘的土粒洗去，并用滤纸轻轻将吸附的水吸干，再进行第二个样品的测定。测定5－6个样品后，请用pH标准缓冲液校正pH电极，并将甘汞电极或盐桥在饱和氯化钾溶液中浸泡一会，再使用。

六、土壤含水量的测定

一、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   脱脂棉球

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，用沾酒精的脱脂棉球擦去胶残迹。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，误差不超过0.05g即可。请注意：

1、烘箱温度以100－105℃为宜，温度过高，土壤有机质易碳化。

    一般土壤烘8小时，质地较轻的土壤时间可以缩短1小时。

2、干燥器内必须有干燥剂（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 100%

                 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

一、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，并铲出一个平面，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，

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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）

    为了工作方便，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

一、试管试剂

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

二、检测方法

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取新鲜待测土壤约 1－3g，置于试管底部，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部，用软木塞塞住，留出一细缝，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。

十一、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，根据肉眼和手指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球，而呈分散状态。

    轻壤土：可团成表面不平的小土球，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：可搓成任何形状，弯曲处都没有裂纹。

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

土壤质地鉴定指标表

十二、野外土壤剖面描述和样品采集

一、剖面描述

土壤剖面的描述是了解土壤基本性质的一个重要途径，也是土壤腐蚀环境的一个重要内容，我们设计了一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，一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。

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

北京亚欧德鹏科技有限公司       

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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

    一、仪器

    mV/pH温度计                一台       接地电阻仪（四端）            一台

    二、电极

    pH 电 极                    一支       硫酸铜电极                  二支

    铂 电 极                    五支       甘汞电极                    一支

    温度电极                    一支       金属电极                    四支

    三、用品

    克    秤                    一副       铝    盒                    五只

    环    刀（100cm³ 带双盖）      三副       环刀 托（或塑料板）          一块

    剖 面 刀                    一把       试件 夹（鳄鱼夹）            一只

    卷    尺（5m）                一个       洗    瓶                    一只

    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       铂电极连接线（2M）            一根

    标    签                    一扎       土样袋                      一扎

    胶    带                    二块       仪 器 箱                    二只

    四、试剂

    pH 标准缓冲液（4.01）         一瓶       pH 标准缓冲液（6.87）         一瓶

    pH 标准缓冲液（9.18）         一瓶       3mol/L HCI（溶液自配）        一瓶

    醋酸铅试纸（40x12mm 自制）    一份

    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 高型烧杯       20 孔筛（1mm）                 小铁铲

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