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、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(四支) 温度计
二、测定方法
1、将四支金属电垂直等距插入土壤。电插入土壤深度为<5%a。a 为每相邻两支电之间的距离，应等于欲测土层的深度，如a=1m，电插入土壤深度<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上。
3、将倍率标度置于大倍数（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。
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 － 电间距为 a 时的仪表读数 ──┴───┴─
Rb － 电间距为 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(指示) 甘汞电(参比)
硫酸铜电(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接线器上，硫酸铜电连在仪器的参比电接线器上，参比电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，参比电连在仪器的正，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(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。把两支参比电插入土壤(间距20-50m)，土壤过于干燥时加一些水在电与土壤接触处。再把两支电串接在仪器上，仪器的选择钮拨至[mV]档，测量两支电在土壤中的电位差。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。圆周法是以一支电为圆心，另一支电在圆周上根据需要按几等分测量，半径为两点间距离，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化的参比电间的电位差（两支电间距很小时测，此时电位差应小于正负2mV）,另外要注意性变化。
四、土壤氧化还原电位的测定
一、仪器试剂
mV/pH 温度计 铂电(五支) 甘汞电 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
电出厂未曾清洗，但是，因为是高温烧制，一般不会沾污。铂电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，先将五支铂电分别插入欲测土层中，平衡一小时。然后铂电接仪器的正，插在土壤中的甘汞电接仪器的负，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，是土壤中铂电的电位值对甘汞电的电位差，要换算成以氢电为基准的电位值。
计算公式：E实测 ＝Eh土壤－E甘汞电
移 项 后：Eh土壤＝E实测 ＋E甘汞电
式中甘汞电的电位不同温度的差异见下表：
饱和甘汞电在不同温度时的电位
|
温度(℃)
|
电位(mV)
|
温度(℃)
|
电位(mV)
|
温度(℃)
|
电位(mV)
|
温度(℃)
|
电位(mV)
|
|
10
15
|
254.0
250.8
|
20
25
|
247.6
244.3
|
30
35
|
241.0
237.6
|
40
50
|
234.2
227.1
|
注：该电位值包括液接电位。
土壤Eh值为了可以统一比较，一般均需进行pH校正：
校正公式：Eh7＝Eh＋60(pH实测－7)
pH增加一个单位，相应的Eh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Eh土壤和pH值同时列出。
土壤本身是不均匀的，测定Eh时要多次重复，可用一支电多次测或用多支电测，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(复合的内含甘汞电)
甘汞电 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复合电插到下部悬液中，如果用其它的pH电需再将甘汞电插到上部清液中，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电和甘汞电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，并将甘汞电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
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，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
|
d\
P\
d\
|
0.00
|
0.01
|
0.02
|
0.03
|
0.04
|
0.05
|
0.06
|
0.07
|
0.08
|
0.09
|
|
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
|
70.85
67.55
64.25
60.95
57.65
54.35
51.05
47.75
44.46
41.16
37.86
|
70.52
67.22
63.92
60.62
57.32
54.02
50.72
47.42
44.13
40.83
37.53
|
70.19
66.89
63.59
60.29
56.99
53.69
50.39
47.09
43.80
40.50
37.20
|
69.86
66.56
63.26
59.96
56.66
53.36
50.06
46.76
43.47
40.17
36.87
|
69.53
66.23
62.93
59.63
56.33
53.03
49.73
46.43
43.14
39.84
36.54
|
69.20
65.90
62.60
59.30
56.00
52.70
49.40
46.10
42.81
39.51
36.21
|
68.87
65.57
62.27
58.97
55.67
52.37
49.07
45.77
42.48
39.18
35.88
|
68.54
65.24
61.94
58.64
55.34
52.04
48.74
45.44
42.12
38.85
35.55
|
68.21
64.91
61.61
58.31
55.01
51.71
48.41
45.11
41.82
38.52
35.22
|
67.88
64.58
61.28
57.88
54.68
51.38
48.08
44.79
41.49
38.19
34.89
|
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
|
质 地
类 别
|
在手掌中研
开时的感觉
|
用放大镜或肉
眼观察的形状
|
干燥时的状态
|
潮湿时的
状态
|
搓成细条
时的状态
|
|
砂 土
|
有砂粒感觉
|
几乎由
砂粒组成
|
土粒分散
不成团
|
流砂不成团
|
不能搓成细条
|
|
砂粉土
(砂壤土)
|
不均质砂为主
也有细土感觉
|
主要是砂粒也
有较细的土粒
|
土块用手指
轻压后易碎
|
不可塑性
|
搓成细条时
裂成若干小段
|
|
粉 土
(轻壤土)
|
不均质有相
当的粘质粒
|
主要是砂粒有
20-30%粘土粒
|
用手指压土块
需用较大的力
|
可塑性差
|
搓成细条时
易裂成小瓣
|
|
粉壤土
(中壤土)
|
砂质和粘质土
粒大致相当
|
还能见到砂粒
|
用手指难于
破坏干土块
|
可塑
|
能揉成细条弯
成环时裂成瓣
|
|
粘壤土
(重壤土)
|
有少量砂粒
|
有粉粒和粘粒
几乎没有砂粒
|
不可能用手指
压碎干土块
|
可塑性良好
|
易揉成细条弯
成环时有裂痕
|
|
粘 土
|
很细的均质土
难于磨成粉末
|
均质的细粉
末没有砂粒
|
坚硬的土块锤
击也不能粉碎
|
可塑性良好
呈粘糊体
|
揉成细条弯成
环也没有裂痕
|
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。
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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：
|
土 层
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|
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|
|
|
深度(cm)
|
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|
|
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颜 色
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|
|
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湿 度
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|
|
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质 地
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|
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结 构
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|
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松 紧 度
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孔 隙
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|
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|
新 生 体
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|
|
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|
|
侵 入 体
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|
|
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根 系
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|
|
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|
|
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动 物
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|
|
|
|
|
|
剖
面
综
述
|
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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
pH 电 一支 硫酸铜电 二支
铂 电 五支 甘汞电 一支
温度电 一支 金属电 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(4012mm 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)
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产 品 合 格 证
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产品名称
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土壤腐蚀野外组合测试仪
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产品型号
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TFY-2型
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检验员
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检 字 01
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日 期
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2013.2.21.
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北京亚欧德鹏科技有限公司
/
曹双双 |
