一、儀器特點

    土壤腐蝕是環境腐蝕的一個重要方面，土壤腐蝕導致報廢大量金屬設備，造成重大經濟損失。為了有效地防止和減輕土壤腐蝕，需要進行土壤腐蝕環境勘測和地下工程 腐蝕穿孔原因的診斷。前者可預測管線遭受的各種腐蝕危害，以便采取相應的措施。后者可查清管線穿孔的主要原因，以便采取對策。

    測 試儀根據我們土壤腐蝕與防護野外測試工作多年的經驗，結合國內外土壤電化學和土壤腐蝕方面的理論、方法，將需用的三十種五十六個各類儀表、電極、試劑、用 具等加以重新設計和組合，使之小型化，并且處于隨時可用的工作狀態，組裝在兩只小型測試箱中。便于攜帶到野外，現場完成和土壤腐蝕與防護有關的十余個項目 的分析、測試。方法合理，數據可靠，靈活便捷。

二、性能指標

    土壤電化學測定：

1、土壤電阻率的測定：                 精度達到 0.1Ω/m

2、土壤中金屬腐蝕電位的測定：         精度達到 ±1mV

3、土壤電位梯度的測定：               精度達到 ±0.1mV/m

4、土壤氧化還原電位的測定：           精度達到 ±2mV

5、土壤pH的測定：                     精度達到 0.02pH

    土壤理化性質測定：

6、土壤含水量的測定：                 精度達到 1%

7、土壤容重的測定：                   精度達到 0.02g/m³

8、土壤總孔隙度的測定：               精度達到 2%

9、土壤含氣率的測定：                 精度達到 2%

10、土壤硫化物的檢定：                 精度達到 0.1ppm

    土壤質地的現場鑒別；

    野外土壤剖面描述及樣品采集。

三、應用范圍

    測 試儀適用于材料土壤腐蝕試驗基礎數據的測試與積累、土壤腐蝕環境的勘測，地下金屬構件腐蝕狀況的調查，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、三兩個項目以外，其余八個項目，也可以用于各野外臺站土壤理化性質的原位測定。該儀器已廣泛應用于全國各大油田、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、儀器設備

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

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，檢查檢流計指針是否在中心線上，將儀器導線按順序接在電極上。

3、將倍率標度置于zui大倍數（一般為10），搖動電阻儀手柄，同時轉動“測量標度盤”和倍率鈕，當指針接近平衡位置時加快發電機搖動的速度，使搖動速度 >120轉/分，調整標度盤使

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指針指于中心線上，即可讀數。一般倍率鈕有三檔，如標度盤上數字為“6.6”：

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

4、同時測定土壤溫度。

三、結果計算

1、計算土壤電阻率（P）值

    計算公式：P ＝ 2πaR

    式    中：P － 土壤電阻率

              a － 兩電極間距離

              R － 儀器上讀數

    將從電阻儀上測得的 R 值和間距代入公式可計算出 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%。為便于數據可相互比較，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℃時的電阻率

              a   － 溫度系數（一般為2%）

              t   － 實測時土壤溫度（指0.5m以下的土溫）

3、試件深度土壤電阻率的計算

由于土壤的不均勻性對不同深度土壤電阻率產生一定影響，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測量和計算試件埋藏深度土壤電阻率更為必要。

    計算公式：                                          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 時的儀表讀數         ──┴───┴─

              Rb     － 電極間距為 b 時的儀表讀數

二、土壤中金屬腐蝕電位的測定

一、儀器設備

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

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

二、測定方法

在測試點挖土至試件露出一角，用鱷魚夾使試件與儀器通過導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，即可測得相當于該參比電極的金屬試件的腐蝕電位。

在未埋設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。然后通過導線連在儀器的負極，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、儀器設備

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

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。兩點間電位差除以兩點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。直角法在埋設管線處應用時分縱和橫兩個方向測定，縱向沿管線鋪設方向測量，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需要按幾等分測量，半徑為兩點間距離，zui后按矢量法求得地電流的方向。

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

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測，此時電位差應小于正負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      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*0.2g）

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

二、測定方法

電極出廠未曾清洗，但是，因為是高溫燒制，一般不會沾污。鉑電極在使用前一定要進行脫膜處理。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進行脫膜處理（100mI溶液加固體亞*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，先將五支鉑電極分別插入欲測土層中，平衡一小時。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極，儀器的選擇鈕撥至[mV]檔，測試操作方法同上。

三、結果計算

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的電位值。

    計算公式：E_實測 ＝E_h土壤－E_甘汞電極

    移 項 后：E_h土壤＝E_實測 ＋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的電位

    注：該電位值包括液接電位。

土壤E_h值為了可以統一比較，一般均需進行pH校正：

校正公式：E_h7＝E_h＋60（pH實測－7）

pH增加一個單位，相應的E_h減少60mV。pH的嚴格校正比較困難，但是由于大多數情況下實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℃）進行校正，這對有機質不高，pH變化不大的土壤來說誤差可能是不大的，有時把E_h土壤和pH值同時列出。

土壤本身是不均勻的，測定E_h時要多次重復，可用一支電極多次測或用多支電極測，求其平均值。重復次數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、儀器設備

    mV/pH 溫度計  pH標準緩沖液（pH為4.01、6.87、9.18）  pH電極（復合的內含甘汞電極）

    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1分鐘，或用人工繼續攪拌20－30分鐘，使土壤充分散開，放置半小時，使其平衡，此時應避免空氣中有氨或揮發性酸。然后將pH復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，即可進行pH測定。數分鐘內即可得到穩定讀數，但對于緩沖性弱的土壤，常需較長時間才能達到平衡數值。

請注意：每測一個樣品要用洗瓶將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，再進行第二個樣品的測定。測定5－6個樣品后，請用pH標準緩沖液校正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，再使用。

六、土壤含水量的測定

一、儀器設備

    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。帶回實驗室以后，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，取出后加蓋放入干燥器內冷卻20分鐘，用天平上稱重。再打開蓋，烘3小時，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，土壤有機質易碳化。

    一般土壤烘8小時，質地較輕的土壤時間可以縮短1小時。

2、干燥器內必須有干燥劑（變色硅膠）。

三、結果計算

    以烘干土為基數的水分百分比的計算公式：

                 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、儀器設備

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

二、測定方法

在開挖現場用鐵鏟挖至采樣深度，并鏟出一個平面，將環刀用環刀托垂直壓入土中，每采樣點應有2－3個重復。用鐵鏟挖去環刀周圍的土，取出環刀，用削土刀削去環刀兩端多余的土壤，

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

三、結果計算

    計算公式：                        式  中：

         （G-G₀）    100                  100

    dv = ------ X -----               ------- － 為每g濕土相當于烘干土的g數

           V      100+W                100+W

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

    V  － 環刀容積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驗公式計算土壤總孔隙度P（%）。

    計算公式：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，可用上式計算出換算表，根據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

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

    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，留出一細縫，搖動試管，觀察幾分鐘，土壤中如含硫化物，則試紙上會出現褐色至黑色的斑團，量多時黑斑上還會有金屬光澤。

十一、土壤質地現場鑒別法

    取土樣5－10g加適量水搓揉，破壞原結構，根據肉眼和手指的感覺來鑒別土壤質地：

    砂  土：無論加多少水加多大壓力也不能搓球，而呈分散狀態。

    輕壤土：可團成表面不平的小土球，搓成條狀時易碎成塊。

    中壤土：可搓成條，彎曲時有裂紋，易折斷。

    重壤土：可搓成1.5－2mm細土條，在彎曲成環時彎曲處有裂紋。

    輕粘土：容易搓成細條，彎曲時沒有裂紋，壓扁時邊緣沒有裂紋。

    粘  土：可搓成任何形狀，彎曲處都沒有裂紋。

    可參考“土壤質地鑒定指標表”中土壤濕測和干測指標，在現場初步定出土壤質地：

土壤質地鑒定指標表

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的一個重要途徑，也是土壤腐蝕環境的一個重要內容，我們設計了一種簡單的野外土壤調查記錄表：（見附表）。

二、樣品采集

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

如在埋件周圍土樣極不均勻，則需采集二種性質差異較大的土樣。采集后帶回室內進行處理，供試驗分析用。

北京亞歐德鵬科技有限公司       

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附表：

野外土壤調查記錄表

 采集地點____________________________________________采集日期_________________

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

 排水狀況__________________水質狀況__________________地下水深度_______________

 土壤剖面描述：

裝 箱 清 單

    一、儀器

    mV/pH溫度計                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    刀（100cm³ 帶雙蓋）      三副       環刀 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       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 線（20m）               二根

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

    標    簽                    一扎       土樣袋                      一扎

    膠    帶                    二塊       儀 器 箱                    二只

    四、試劑

    pH 標準緩沖液（4.01）         一瓶       pH 標準緩沖液（6.87）         一瓶

    pH 標準緩沖液（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*0.2g）

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

    五、實驗室自備件

    天平（感量 0.01g）      磁力攪拌器       玻璃干燥器（內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       照相機或攝像機（選配件）