新疆電網典型地區鹽漬土土壤中的腐蝕分析

樸文泉 陳文濤 劉磊 劉振國

摘要： 根據新疆地區較為典型的變電站接地網土壤為研究對象，通過現場調查以及針對在不同鹽漬土土壤的情況下研究地網腐蝕與土壤鹽成份的關系。有助于發現地網腐蝕與不同鹽漬土土壤之間的聯系。

關鍵詞： 變電站;接地網;鹽漬土;腐蝕

引言

新疆電網大部分變電站和線路桿塔的接地網采用扁鋼、角鋼或鋼管等金屬材料（1）。金屬材料的化學性質比較活潑，穩定性較差，在鹽漬土土壤的環境條件下，易于發生腐蝕且相當嚴重，給電力工程建設帶來了一定的困難，嚴重影響電力工程接地設備的穩定性和耐久性（2-4）。

本文通過新疆地區較為典型的變電站接地網土壤為研究對象，通過現場調查以及針對在不同鹽漬土土壤的情況下研究地網腐蝕與土壤鹽成份的關系，從而為新疆地區變電站接地網建設提供一定的參考基礎。

1 鹽類區域分布及影響因素

新疆鹽漬土分布區域的鹽漬化程度及性質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，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60%～80%。即是在北疆鹽分很輕的鹽漬土地帶，也有l～2 cm的薄鹽結皮，其含鹽量占到30 cm土層內總鹽量的l/3～l/2。

土壤的腐蝕性取決于多種因素，主要表現在一下幾個方面（5-6）：

1.土中還含有眾多的無機物、有機物、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，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量，也是腐蝕產生與發展快慢的必要條件，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，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也不一樣，中性土壤腐蝕性小或不具腐蝕性。

5.土的導電率是腐蝕性的重要綜合性指標，電導率與土的成分、含水量、含鹽量密切相關，一般電導率越高，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、數量、可溶程度密切相關。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

對新疆地區較為典型的變電站所在區域的土壤進行取樣，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

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

3 土壤調查分析

為了更好地進行比較，表2列出了各變電站的pH、鹽分、氯離子含量，并根據這些數據，參照有關的分類標準，將各變電站的土壤進行了大致的分析。

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 地網腐蝕與土壤鹽成份的關系

1）土壤含鹽量越大，腐蝕就越嚴重

接地網腐蝕與其所在場所的土壤含鹽量有直接關系，土壤中含鹽量越大，土壤腐蝕性就越嚴重。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，也是接地網腐蝕最為嚴重的變電站。

吐魯番高昌變電站地處戈壁灘上，土質為紅土和卵石混合物，非常堅硬，取樣時土壤非常干燥。化驗分析總鹽101g/kg、其百分含量達到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，特別是Cl-將會導致鐵質地網更嚴重地腐蝕。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，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生在局部，使這些部位露出了鐵基體，與尚完好的鈍化膜區域之間構成電位差。鐵基體作為陽極而受腐蝕，大面積的鈍化膜區作為陰極。腐蝕電池作用的結果，鋼材表面產生點蝕，由于大陰（鈍化膜區）對應于小陽極，陽極電流密度大，點蝕發展的十分迅速。

⑶Cl-的去極化作用：陽極反應的過程是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-正是發揮了陽極去極化作用的功能。

FeCl2是可溶的，當遇到0H-時，立即生成Fe（0H） 2（沉淀），Fe（0H） 2又進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，會周而復始地起破壞作用。

⑷ Cl-的導電作用：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現地網基本沒有腐蝕。

昌吉變電站部分從投運到現在已經運行了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，站內芳草茂盛，地下水位較高，檢查接地網未發現明顯的腐蝕。這說明含水量很高時，腐蝕速度反而小。另外昌吉變電站經常澆水，土壤含水量很大。在取樣時，卵石表面一層水膜，沙粒可以捏出水。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電阻率與腐蝕的關系

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

4 結論

（1）新疆電網變電站接地網腐蝕狀況比較嚴重，接地網腐蝕與土壤含鹽量有直接的關系，土壤中含鹽越大，土壤的腐蝕越嚴重;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、沼澤地的土質時，需要測量pH值。

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

參考文獻：

[1]王磊靜， 徐松， 朱志平等.紅壤中變電站接地網金屬材料的腐蝕行為分析[J]. 腐蝕科學與防護技術， 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的優化方法[J]. 高電壓技術， 2012， 38（10）： 2721-2727.

[4]楊潔，李小娟，周志軍等. 甘肅典型地區電力接地網腐蝕規律與防腐對策研究[J]. 電力科技與環保， 2015， 04： 13-14.

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

[6]周綱， 李少榮， 王掌軍等. 鹽漬土地區混凝土腐蝕狀況調查分析[J]. 建筑科學與工程學報， 2011， 04： 121-126.

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