一、儀器特點(diǎn)

    土壤腐蝕是環(huán)境腐蝕的一個(gè)重要方面，土壤腐蝕導(dǎo)致報(bào)廢大量金屬設(shè)備，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。為了有效地防止和減輕土壤腐蝕，需要進(jìn)行土壤腐蝕環(huán)境勘測和地下工程 腐蝕穿孔原因的診斷。前者可預(yù)測管線遭受的各種腐蝕危害，以便采取相應(yīng)的措施。后者可查清管線穿孔的主要原因，以便采取對策。

    測 試儀根據(jù)我們土壤腐蝕與防護(hù)野外測試工作多年的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合國內(nèi)外土壤電化學(xué)和土壤腐蝕方面的理論、方法，將需用的三十種五十六個(gè)各類儀表、電極、試劑、用 具等加以重新設(shè)計(jì)和組合，使之小型化，并且處于隨時(shí)可用的工作狀態(tài)，組裝在兩只小型測試箱中。便于攜帶到野外，現(xiàn)場完成和土壤腐蝕與防護(hù)有關(guān)的十余個(gè)項(xiàng)目 的分析、測試。方法合理，數(shù)據(jù)可靠，靈活便捷。

二、性能指標(biāo)

    土壤電化學(xué)測定：

1、土壤電阻率的測定：                 精度達(dá)到 0.1Ω/m

2、土壤中金屬腐蝕電位的測定：         精度達(dá)到 ±1mV

3、土壤電位梯度的測定：               精度達(dá)到 ±0.1mV/m

4、土壤氧化還原電位的測定：           精度達(dá)到 ±2mV

5、土壤pH的測定：                     精度達(dá)到 0.02pH

    土壤理化性質(zhì)測定：

6、土壤含水量的測定：                 精度達(dá)到 1%

7、土壤容重的測定：                   精度達(dá)到 0.02g/m³

8、土壤總孔隙度的測定：               精度達(dá)到 2%

9、土壤含氣率的測定：                 精度達(dá)到 2%

10、土壤硫化物的檢定：                 精度達(dá)到 0.1ppm

    土壤質(zhì)地的現(xiàn)場鑒別；

    野外土壤剖面描述及樣品采集。

三、應(yīng)用范圍

    測 試儀適用于材料土壤腐蝕試驗(yàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的測試與積累、土壤腐蝕環(huán)境的勘測，地下金屬構(gòu)件腐蝕狀況的調(diào)查，以及地下輸油輸氣管道及電纜腐蝕穿孔原因的診斷等。 除第二、三兩個(gè)項(xiàng)目以外，其余八個(gè)項(xiàng)目，也可以用于各野外臺站土壤理化性質(zhì)的原位測定。該儀器已廣泛應(yīng)用于全國各大油田、輸油輸氣公司、鋼鐵、能源、電 信、城建、國防等部門。

四、使用方法

一、土壤電阻率的測定

一、儀器設(shè)備

    ZC-8 接地電阻儀（四端）   卷尺（5米）   金屬電極（四支）   溫度計(jì)

二、測定方法

1、將四支金屬電極垂直等距插入土壤。電極插入土壤深度為<5%a。a 為每相鄰兩支電極之間的距離，應(yīng)等于欲測土層的深度，如a=1m，電極插入土壤深度<5cm。

2、將儀器水平放置，檢查檢流計(jì)指針是否在中心線上，將儀器導(dǎo)線按順序接在電極上。

3、將倍率標(biāo)度置于zui大倍數(shù)（一般為10），搖動(dòng)電阻儀手柄，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)“測量標(biāo)度盤”和倍率鈕，當(dāng)指針接近平衡位置時(shí)加快發(fā)電機(jī)搖動(dòng)的速度，使搖動(dòng)速度 >120轉(zhuǎn)/分，調(diào)整標(biāo)度盤使

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指針指于中心線上，即可讀數(shù)。一般倍率鈕有三檔，如標(biāo)度盤上數(shù)字為“6.6”：

倍率鈕在“0.1”檔 R=0.66；  在“1”檔 R=6.6；  在“10”檔 R=66。

4、同時(shí)測定土壤溫度。

三、結(jié)果計(jì)算

1、計(jì)算土壤電阻率（P）值

    計(jì)算公式：P ＝ 2πaR

    式    中：P － 土壤電阻率

              a － 兩電極間距離

              R － 儀器上讀數(shù)

    將從電阻儀上測得的 R 值和間距代入公式可計(jì)算出 P 值。

2、溫度校正

土壤溫度對電阻率有較大的影響，一般土壤溫度每增加1℃，電阻減少2%。為便于數(shù)據(jù)可相互比較，土壤溫度均校正至15℃。

    校正公式：P15 ＝ P[1+a（t-15）]

    式    中：P15 － 土溫15℃時(shí)的電阻率

              a   － 溫度系數(shù)（一般為2%）

              t   － 實(shí)測時(shí)土壤溫度（指0.5m以下的土溫）

3、試件深度土壤電阻率的計(jì)算

由于土壤的不均勻性對不同深度土壤電阻率產(chǎn)生一定影響，故需測定試件埋藏深度的土壤電阻率，尤其在土壤不均勻的地區(qū)測量和計(jì)算試件埋藏深度土壤電阻率更為必要。

    計(jì)算公式：                                          分層電阻率測定示意圖

                        PaRb-PbRa                         ──┬───┬─

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

                          Rb-Ra                           ──┼──   a

    式    中：P（a-b） － 試件深度（土層）的土壤電阻率            │      │

              Pa     － 從地表到 a 深度的土壤電阻率         （a－b）    │

              Pb     － 從地表到 b 深度的土壤電阻率           │      │

              Ra     － 電極間距為 a 時(shí)的儀表讀數(shù)         ──┴───┴─

              Rb     － 電極間距為 b 時(shí)的儀表讀數(shù)

二、土壤中金屬腐蝕電位的測定

一、儀器設(shè)備

    mV/pH 溫度計(jì)                    pH 電極（指示）        甘汞電極（參比）

    硫酸銅電極（本所產(chǎn)品）        鱷魚夾               金屬探針（五支）（自備）

二、測定方法

在測試點(diǎn)挖土至試件露出一角，用鱷魚夾使試件與儀器通過導(dǎo)線連在指示電極接線器上，硫酸銅電極連在儀器的參比電極接線器上，參比電極插入試件附近濕潤的土壤中，將儀器的選擇鈕撥至[mV]檔，按一般測電位的操作方法，即可測得相當(dāng)于該參比電極的金屬試件的腐蝕電位。

在未埋設(shè)試件的土壤中測試腐蝕電位的方法：將五支金屬探針插入土壤的待測部位，平衡一小時(shí)。然后通過導(dǎo)線連在儀器的負(fù)極，參比電極連在儀器的正極，測試方法同上。

三、土壤電位梯度的測定

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一、儀器設(shè)備

    mV/pH 溫度計(jì)        筆式硫酸銅參比電極（兩支）（本所產(chǎn)品）

二、測定方法

采用土壤對土壤S/S（Soil to Soil）測定法。把兩支參比電極插入土壤（間距20-50m），土壤過于干燥時(shí)加一些水在電極與土壤接觸處。再把兩支電極串接在儀器上，儀器的選擇鈕撥至[mV]檔，測量兩支電極在土壤中的電位差。兩點(diǎn)間電位差除以兩點(diǎn)間距離即為土壤電位梯度mV/M。

電位梯度有直角法和圓周法等測量方法。直角法在埋設(shè)管線處應(yīng)用時(shí)分縱和橫兩個(gè)方向測定，縱向沿管線鋪設(shè)方向測量，橫向沿垂直管線方向測量。圓周法是以一支電極為圓心，另一支電極在圓周上根據(jù)需要按幾等分測量，半徑為兩點(diǎn)間距離，zui后按矢量法求得地電流的方向。

采用上法測量時(shí)，如電流經(jīng)常變化或電位差值較大，說明這一地區(qū)有散雜電流存在，也可能是泄漏電流區(qū)。

測試前要先測量兩支不易極化的參比電極間的電位差（兩支電極間距很小時(shí)測，此時(shí)電位差應(yīng)小于正負(fù)2mV）,另外要注意極性變化。

四、土壤氧化還原電位的測定

一、儀器試劑

    mV/pH 溫度計(jì)      鉑電極（五支）      甘汞電極      硫酸－重鉻酸洗液 0.2mol/L

    HCI-0.1mol/L NaCI的脫膜溶液              Na₂So₃（100mI溶液加固體亞硫酸鈉0.2g）

    醌氫醌飽和的0.05M苯二甲酸氫鉀的緩沖液（25℃時(shí)pH4.01）                  蒸餾水

二、測定方法

電極出廠未曾清洗，但是，因?yàn)槭歉邷責(zé)?，一般不?huì)沾污。鉑電極在使用前一定要進(jìn)行脫膜處理。先用硫酸－重鉻酸洗液處理，用蒸餾水洗干凈。再用0.2 mol/L HCI-0.1 mol/L NaCI的脫膜溶液加少許 Na₂So₃進(jìn)行脫膜處理（100mI溶液加固體亞硫酸鈉0.2g）。然后，置于裝有蒸餾水的塑料瓶中，將瓶口封閉好備用。

在野外原位測定時(shí)，先將五支鉑電極分別插入欲測土層中，平衡一小時(shí)。然后鉑電極接儀器的正極，插在土壤中的甘汞電極接儀器的負(fù)極，儀器的選擇鈕撥至[mV]檔，測試操作方法同上。

三、結(jié)果計(jì)算

從儀器上讀得的電位值，是土壤中鉑電極的電位值對甘汞電極的電位差，要換算成以氫電極為基準(zhǔn)的電位值。

    計(jì)算公式：E_實(shí)測 ＝E_h土壤－E_甘汞電極

    移 項(xiàng) 后：E_h土壤＝E_實(shí)測 ＋E_甘汞電極

    式中甘汞電極的電位不同溫度的差異見下表：

飽和甘汞電極在不同溫度時(shí)的電位

    注：該電位值包括液接電位。

土壤E_h值為了可以統(tǒng)一比較，一般均需進(jìn)行pH校正：

校正公式：E_h7＝E_h＋60（pH實(shí)測－7）

pH增加一個(gè)單位，相應(yīng)的E_h減少60mV。pH的嚴(yán)格校正比較困難，但是由于大多數(shù)情況下實(shí)測值與理論值相差不大，為了各種土壤相互比較起見，往往采用理論值－60mV（30℃）進(jìn)行校正，這對有機(jī)質(zhì)不高，pH變化不大的土壤來說誤差可能是不大的，有時(shí)把E_h土壤和pH值同時(shí)列出。

土壤本身是不均勻的，測定E_h時(shí)要多次重復(fù)，可用一支電極多次測或用多支電極測，求其平均值。重復(fù)次數(shù)要視土壤的均勻情況而定，一般五次左右。

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五、土壤酸堿度的測定

一、儀器設(shè)備

    mV/pH 溫度計(jì)  pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖液（pH為4.01、6.87、9.18）  pH電極（復(fù)合的內(nèi)含甘汞電極）

    甘汞電極    20孔篩    50mI高型燒杯    磁力攪拌器    氯化鉀溶液    濾紙

二、測定方法

稱取通過20孔篩（1mm）的風(fēng)干土樣20g，放在50mI高型燒杯中，加入20mI去CO₂的蒸餾水，在磁力攪拌器上攪動(dòng)1分鐘，或用人工繼續(xù)攪拌20－30分鐘，使土壤充分散開，放置半小時(shí)，使其平衡，此時(shí)應(yīng)避免空氣中有氨或揮發(fā)性酸。然后將pH復(fù)合電極插到下部懸液中，如果用其它的pH電極需再將甘汞電極插到上部清液中，即可進(jìn)行pH測定。數(shù)分鐘內(nèi)即可得到穩(wěn)定讀數(shù)，但對于緩沖性弱的土壤，常需較長時(shí)間才能達(dá)到平衡數(shù)值。

請注意：每測一個(gè)樣品要用洗瓶將pH電極和甘汞電極或鹽橋頂端所粘的土粒洗去，并用濾紙輕輕將吸附的水吸干，再進(jìn)行第二個(gè)樣品的測定。測定5－6個(gè)樣品后，請用pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖液校正pH電極，并將甘汞電極或鹽橋在飽和氯化鉀溶液中浸泡一會(huì)，再使用。

六、土壤含水量的測定

一、儀器設(shè)備

    鋁盒   天平（感量0.01g）   玻璃干燥器（有變色硅膠）   烘箱   膠帶   脫脂棉球

二、測定方法

從試件埋置深度采集土壤樣品，放入已知重量的鋁盒中，容積約五分之四左右，加蓋稱重蓋縫用膠帶封好。帶回實(shí)驗(yàn)室以后，除去膠帶，用沾酒精的脫脂棉球擦去膠殘跡。打開蓋，連蓋置于烘箱中，在100－105℃溫度下烘8小時(shí)，取出后加蓋放入干燥器內(nèi)冷卻20分鐘，用天平上稱重。再打開蓋，烘3小時(shí)，冷卻，稱重。前后兩次稱重，誤差不超過0.05g即可。請注意：

1、烘箱溫度以100－105℃為宜，溫度過高，土壤有機(jī)質(zhì)易碳化。

    一般土壤烘8小時(shí)，質(zhì)地較輕的土壤時(shí)間可以縮短1小時(shí)。

2、干燥器內(nèi)必須有干燥劑（變色硅膠）。

三、結(jié)果計(jì)算

    以烘干土為基數(shù)的水分百分比的計(jì)算公式：

                 g1-g2

           W ＝ ------- X 100%

                 g2–g0

    式 中：W －含水量（%）

           g0－鋁盒重（g）

           g1－鋁盒加濕土樣重（g）

           g2－鋁盒加烘干土樣重（g）

七、土壤容重的測定

一、儀器設(shè)備

    環(huán)刀（100cm³,帶雙蓋）    環(huán)刀托    削土刀    鐵鏟    克秤    天平（感量0.1g）

二、測定方法

在開挖現(xiàn)場用鐵鏟挖至采樣深度，并鏟出一個(gè)平面，將環(huán)刀用環(huán)刀托垂直壓入土中，每采樣點(diǎn)應(yīng)有2－3個(gè)重復(fù)。用鐵鏟挖去環(huán)刀周圍的土，取出環(huán)刀，用削土刀削去環(huán)刀兩端多余的土壤，

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并擦凈環(huán)刀外面的土壤，使環(huán)刀內(nèi)的土壤與環(huán)刀容積相等，zui后環(huán)刀兩端用蓋子蓋緊，用克秤稱重（室內(nèi)可用天平）。

三、結(jié)果計(jì)算

    計(jì)算公式：                        式  中：

         （G-G₀）    100                  100

    dv = ------ X -----               ------- － 為每g濕土相當(dāng)于烘干土的g數(shù)

           V      100+W                100+W

    dv － 土壤容重（g/cm³）      G₀ － 環(huán)刀重（g）      G － 環(huán)刀＋濕土樣重（g）

    V  － 環(huán)刀容積cm³          W － 樣品含水量（%）

八、土壤總孔隙度的測定

    直接用土壤容重通過經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算土壤總孔隙度P（%）。

    計(jì)算公式：P（%）＝ 93.947-32.995d

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

    為了工作方便，可用上式計(jì)算出換算表，根據(jù)土壤容重查土壤總孔隙度。見附表：

土壤總孔隙度查對表

注：d為土壤容重，P為土壤總孔隙度。

九、土壤空氣容重的測定

    根據(jù)土壤總孔隙、容重和含水量可計(jì)算出土壤空氣容量即土壤含氣率。計(jì)算公式：

    Pa＝P－W x d

    式中：Pa－土壤空氣容量（土壤含氣率%） P－土壤總孔隙度（%） W－土壤含水量（重量%）

          d －土壤容重（g/cm³）       W x d－土壤容積含水量（相當(dāng)于土壤含水孔隙度%）

十、土壤中硫化物的檢測

一、試管試劑

    試管（帶軟木塞16X100mm）    3N HCl    醋酸鉛試紙（12X40mm）

二、檢測方法

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取新鮮待測土壤約 1－3g，置于試管底部，加3 mol/L mol/L HCl數(shù)滴，迅速將濕潤的醋酸鉛試紙置于試管頸部，用軟木塞塞住，留出一細(xì)縫，搖動(dòng)試管，觀察幾分鐘，土壤中如含硫化物，則試紙上會(huì)出現(xiàn)褐色至黑色的斑團(tuán)，量多時(shí)黑斑上還會(huì)有金屬光澤。

十一、土壤質(zhì)地現(xiàn)場鑒別法

    取土樣5－10g加適量水搓揉，破壞原結(jié)構(gòu)，根據(jù)肉眼和手指的感覺來鑒別土壤質(zhì)地：

    砂  土：無論加多少水加多大壓力也不能搓球，而呈分散狀態(tài)。

    輕壤土：可團(tuán)成表面不平的小土球，搓成條狀時(shí)易碎成塊。

    中壤土：可搓成條，彎曲時(shí)有裂紋，易折斷。

    重壤土：可搓成1.5－2mm細(xì)土條，在彎曲成環(huán)時(shí)彎曲處有裂紋。

    輕粘土：容易搓成細(xì)條，彎曲時(shí)沒有裂紋，壓扁時(shí)邊緣沒有裂紋。

    粘  土：可搓成任何形狀，彎曲處都沒有裂紋。

    可參考“土壤質(zhì)地鑒定指標(biāo)表”中土壤濕測和干測指標(biāo)，在現(xiàn)場初步定出土壤質(zhì)地：

土壤質(zhì)地鑒定指標(biāo)表

十二、野外土壤剖面描述和樣品采集

一、剖面描述

土壤剖面的描述是了解土壤基本性質(zhì)的一個(gè)重要途徑，也是土壤腐蝕環(huán)境的一個(gè)重要內(nèi)容，我們設(shè)計(jì)了一種簡單的野外土壤調(diào)查記錄表：（見附表）。

二、樣品采集

土壤樣品的采集方法根據(jù)分析項(xiàng)目不同而有差異。分析與土蝕有關(guān)的基本理化性質(zhì)，一般在地下構(gòu)件附近采集土樣 1Kg左右，將樣品放入布袋或塑料袋內(nèi)。在土袋內(nèi)外附上標(biāo)簽，寫明采集地點(diǎn)、采集深度、日期等等。

如在埋件周圍土樣極不均勻，則需采集二種性質(zhì)差異較大的土樣。采集后帶回室內(nèi)進(jìn)行處理，供試驗(yàn)分析用。

北京亞歐德鵬科技有限公司       

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附表：

野外土壤調(diào)查記錄表

 采集地點(diǎn)____________________________________________采集日期_________________

 土壤名稱__________________地面狀況__________________氣象狀況_________________

 排水狀況__________________水質(zhì)狀況__________________地下水深度_______________

 土壤剖面描述：

裝 箱 清 單

    一、儀器

    mV/pH溫度計(jì)                一臺       接地電阻儀（四端）            一臺

    二、電極

    pH 電 極                    一支       硫酸銅電極                  二支

    鉑 電 極                    五支       甘汞電極                    一支

    溫度電極                    一支       金屬電極                    四支

    三、用品

    克    秤                    一副       鋁    盒                    五只

    環(huán)    刀（100cm³ 帶雙蓋）      三副       環(huán)刀 托（或塑料板）          一塊

    剖 面 刀                    一把       試件 夾（鱷魚夾）            一只

    卷    尺（5m）                一個(gè)       洗    瓶                    一只

    塑 料 瓶（裝下面試劑用）      四只       試    管（帶塞 16X100mm）     五只

    燒    杯（25ml）              三只       長導(dǎo) 線（20m）               二根

    四色導(dǎo)線（2/4m 各二）         四根       鉑電極連接線（2M）            一根

    標(biāo)    簽                    一扎       土樣袋                      一扎

    膠    帶                    二塊       儀 器 箱                    二只

    四、試劑

    pH 標(biāo)準(zhǔn)緩沖液（4.01）         一瓶       pH 標(biāo)準(zhǔn)緩沖液（6.87）         一瓶

    pH 標(biāo)準(zhǔn)緩沖液（9.18）         一瓶       3mol/L HCI（溶液自配）        一瓶

    醋酸鉛試紙（40x12mm 自制）    一份

    以下試劑自備

    0.2mol/L HCI-0.1mol/L NaCI脫膜溶液    Na₂SO₃（100ml溶液加固體亞硫酸鈉0.2g）

    硫酸－重鉻酸洗液                       氯化鉀溶液                   蒸餾水

    五、實(shí)驗(yàn)室自備件

    天平（感量 0.01g）      磁力攪拌器       玻璃干燥器（內(nèi)有干燥用的變色硅膠）

    烘箱               50mI 高型燒杯       20 孔篩（1mm）                 小鐵鏟

    濾紙                    脫脂棉球       照相機(jī)或攝像機(jī)（選配件）