碳钢在土壤介质中的腐蚀测量方法对比分析

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1、碳钢在土壤介质中的腐蚀测量方法对比分析寄玉玉1，王佩1，张秀丽2，李志成2，张胜寒1(1.华北电力大学，河北保定071003；2.华北电力科学研究院有限责任公司，北京100045）摘要：碳钢在土壤介质中不可避免的会发生腐蚀，将材质为20#碳钢的试片埋置在土壤实验箱中，分别使用极化电阻法、电阻探针法和失重法测其腐蚀速率，每种测量方法都有其优缺点和适用范围，经数据处理得腐蚀速率约为0.4mm/a，耐蚀等级评定为一般。关键词：腐蚀检测；极化电阻；电阻探针；失重法中图分类号：TG174.3 AnalysisontheCorrosionMeasurementMethodofCarbonSt

2、eelintheSoilJiYu-yu1，WangPei1，ZhangXiu-li2，LiZhi-cheng2，ZhangSheng-han1（1.NorthChinaElectricPowerUniversity,Baoding071003,China2.NorthChinaElectricPowerResearchInstitute,Beijing100045,China)Abstract:Carbonsteelwillbecorrodedinevitablyinthesoil,buriedthe20#steelspecimensinthesoilexperimentbox,

3、usingthemethodofpolarizationresistance,resistanceprobeandtheweightlossmethodtomeasurethecorrosionraterespectively,Eachmeasurementmethodhasitsadvantagesanddisadvantagesandscopeofapplication,getthecorrosionrateofabout0.4mm/a,andthecorrosionresistantlevelisclassifiedasgeneralthroughdataprocessin

4、g.Keywords:detectionofcorrosion;polarizationresistance;resistanceprobe;weightlossmethod0引言变电站及发电厂的接地网是电力系统安全可靠运行、保障电气设备和运行人员安全的重要设施[1]，但接地钢材在土壤介质中很容发生腐蚀，而且各接地网使用寿命差别很大，有的新建几年就严重腐蚀，有的运行二十余年仍较完好[2-4]，这是由于土壤介质是一个气/液/固三相的复杂体系。钢材在土壤介质中的腐蚀要比在大气和水环境中复杂得多，测量也比较困难[5]。土壤介质的离子含量、含水率、松软程度等因素都会对测量结果产生影响[6

5、]，不光土壤介质的性质，工作电极的表面状态也会对腐蚀产生影响，再加上不同地区气候条件的多样性和多变性，使得选择一种合理有效的测量腐蚀方法变得极为重要。对土壤介质中金属的腐蚀状态及其测量方法进行研究有很大意义，准确测定接地网的腐蚀速度，估算其运行寿命，可以为接地网的运行和维护提供理论依据[7]。1测量方法介绍目前国内外对接地网的检测主要是通过测量接地电阻、跨步电压等参数来判断腐蚀和发生断裂的位置，变电站接地网测量系统都只侧重于测量接地网系统工作的有效性和安全性，这些都无法对地网的腐蚀程度进行测量和评价。还有一些根据土壤的物理化学性质判断土壤的腐蚀性，推断金属材料在土壤中的腐蚀速度，

6、或者用原位测量技术、加速实验和统计分析的方法确定土壤中金属的腐蚀速度[8]，这些物理的、化学的或电化学的方法各自都有其优缺点，以下主要介绍了几种常用的腐蚀测量方法。1.1极化电阻法极化电阻测量技术可以用于原位检测[9]，其原理是向测试体系施加微小扰动后，在腐蚀电位附近，电流的变化和电位的变化呈线性关系，其斜率即为极化阻力RP[10]：RP=ΔE/ΔI，极化电阻测量迅速，反应灵敏，是一种广泛应用于现场腐蚀检测的测试技术。测量得到极化电阻率RP，再按Stern-Geary方程式估算腐蚀电流Icoor[11]：Icoor==式中：RP—极化电阻；ΔE—外加极化电位；ΔI—极化电位下的电

7、流密度；βa、βc—分别为腐蚀电极的阳极和阴极塔菲尔斜率；Icorr—为腐蚀电流密度；一般地，Stern-Geary系数（B值）取为25mV。1.2电阻探针法电阻探针可以实时在线监测钢材在介质中的腐蚀状态，其原理是通过密封胶镶嵌于探针尖端的腐蚀试片在环境中发生腐蚀时，金属材料的厚度会减薄，根据R=ρ×L/S=ρ×L/(a×h)：其中:R—试片电阻；ρ—电阻率；L—试片长度；S—试片面积；a—试片宽度；h—厚度；由于固定试片的电阻率ρ、长度L，宽度a为定值，则试片的电阻R与厚度h有