材料腐蚀与防护第八讲土壤腐蚀

土壤腐蚀土壤腐蚀的定义和特点定义：埋在土壤中的金属及其构件的腐蚀。特点：不易发现，维修困难，导致爆炸、火灾、环境污染低碳钢材料在中国不同地区土壤的腐蚀数据土壤电解质的特性多相性：土壤由土粒、水、空气组成，土粒中又包含着多种无机矿物质以及有机物质；多孔性：在土壤的颗粒间形成大量毛细管微孔或孔隙，孔隙中充满了空气和水；不均匀性：土粒、气孔、水分、结构紧密程度差异，不同性质的土壤交替更换等；相对固定性：土壤的固体部分不动，气相和液相有限运动。土壤腐蚀的电极过程阳极过程1.在潮湿土壤中的阳极过程类似于在溶液中阳极过程腐蚀；2.在干燥且透气性良好的土壤中，阳极过程接近于大气腐蚀的阳极过程。土壤腐蚀的电极过程阴极过程：吸氧反应，氧的传输特点为：氧由气相和液相两条途径输送，随土壤中气相或液相的定向流动而传输，也可以在土壤的气相和液相中进行扩散。土壤腐蚀的电极过程土壤腐蚀的控制特征大多数土壤为潮湿土壤，腐蚀的特点：腐蚀控制特征为阴极控制（阴极极化为电化学极化控制）疏松干燥土壤，表现为阳极控制，类似于大气腐蚀长距离宏观腐蚀电池作用下，土壤的电阻成为腐蚀控制因素，腐蚀控制特征为：阴极－电阻混合控制土壤中的腐蚀电池长距离腐蚀宏电池：通过组成、结构不同的土壤:1.氧的渗透性不同而造成氧浓差电池2.其中一种土壤含有硫化物、有机酸或工业污水腐蚀电流（长线电流）可达5A流动的范围可超过1.5Km管道在不同结构的土壤中形成的氧浓差电池局部不均匀性所引起的腐蚀宏电池与土壤中石块等夹杂物接触处，石块等阻止氧的传输，该部位金属为阳极；与土壤本体接触处，氧可通过土壤本体传输，该处的金属为阴极埋设深度不同及边缘效应较深的部位－阳极较浅的部位－阴极金属所处状态的差异异金属接触、温差、应力1旧管道（阴极），2新管道（阳极）土壤腐蚀的影响因素材料因素的影响：铸铁、碳钢，低合金钢的腐蚀速度，无明显差别。土壤性质的影响孔隙度（透气性）、含水量、电阻率、氧化还原电位、pH值和含盐量。土壤电阻率／·cm0－500500－20002000－1000010000土壤腐蚀性很高高中等低钢的平均腐蚀速度／mm·a－110.2－10.05－0.20.05土壤的电阻率与腐蚀性的关系土壤腐蚀的影响因素杂散电流由原定的正常电路漏失而流入它处的电流，主要来源是应用直流电大功率电气装置，如电气化铁道、电解及电镀槽、电焊机电化学保护装置等。杂散电流腐蚀（StrayCurrentCorrosion）:当杂散电流流过埋在土壤中的管道、电缆等，进入大地处的阳极端出现的腐蚀。交流电也会引起杂散电流腐蚀，但破坏要弱得多。频率为60Hz交流电的作用约为直流电的1％。I：路轨（阳极）土壤管线（阴极）；II：管线（阳极）土壤路轨（阴极）。微生物的影响在缺氧的土壤条件下，有利于某些微生物的生长。细菌生命活动间接地对金属腐蚀的电化学过程产生影响。土壤腐蚀性的估计确定土壤的腐蚀性：电阻率法测定极化特征的极化曲线法测定土壤腐蚀速度的极化阻力法氧化还原电位法防止土壤腐蚀的措施覆盖层保护：焦油沥青、环氧煤沥青质、聚乙烯塑料胶带防腐层及泡沫塑料防腐层阴极保护：覆盖层和阴极保护法结合改变土壤环境：石灰石碎块、加强排水以降低水位