金属在土壤中的腐蚀
金属土壤腐蚀电化学研究方法概述
金属土壤腐蚀电化学研究方法概述赵 平 银耀德 (沈阳工业学院专科学校化工系) (中国科学院金属腐蚀与防护研究所)1 引 言土壤腐蚀研究是一项十分困难的工作,虽然早在本世纪初发达国家就已开始,然而时至今日,仍不能形成一个比较完整的理论。
其主要原因是因为作为腐蚀介质的土壤与一般腐蚀介质相比,具有多相性[1]、不流动性[1]、不均匀性[1,2]、时间季节性或地域性[3]等等诸多特点,并且由于土壤中微生物和有机质等的存在并参与反应,就更加剧了土壤腐蚀研究的复杂性[4]。
但总的说来,绝大多数土壤腐蚀都属于电化学腐蚀的范畴[1,2],即使是由于细菌等微生物引起的腐蚀,它们也是通过改变土壤/金属界面间的电化学过程而起作用的。
因而,传统的埋样失重法,虽然能在一定时期得到一定区域内土壤腐蚀性较客观真实的数据,但由于其试验周期长,不能反映土壤腐蚀过程的细节,不能得到土壤腐蚀动力学方面的信息,因而无法适应对土壤腐蚀深入研究的需要。
而由于土壤腐蚀的电化学性,这就使得一些经典的电化学测试方法在其研究中得到了较多的应用。
2 土壤腐蚀电化学研究方法在土壤腐蚀研究中,用得较活跃的电化学方法不外乎有以下几种:①极化电阻(Rp)测量法,②极化曲线法,③电化学交流阻抗法(EIS)。
下面就其优缺点分别加以论述:(1)Rp法土壤腐蚀研究中常采用极化电阻技术[5],其测量的理论依据为Stern-G eary 公式[6]:Rp=βaβc213(βa+βc)I corr=△E△I=BI corr(1—1)式中:βaβc分别为腐蚀电极的阳极和阴极塔菲尔斜率;I corr为腐蚀电流密度;△E:外加极化电位;△I:极化电位下的电流密度;式(1—1)是在极化曲线自腐蚀电位(Ecorr)附近作线性近似而得来的,而线性近似常会带入一定的理论误差,加之(1—1)式中的βc只能指某一阴极过程的Tafel 常数,而土壤腐蚀体系中,阴极过程可能不只一个,有时还受到活化———浓差的混合控制,因此限制了式(1—1)在土壤腐蚀研究中的运用。
金属材料在土壤中的腐蚀速度与土壤电阻率
金属材料在土壤中的腐蚀速度与土壤电阻率
金属材料在土壤中的腐蚀速度与土壤电阻率有十分密切的关系。
一、金属材料在土壤中的腐蚀：
1.金属材料在土壤中普遍存在腐蚀问题，包括钢材，黄铜，锌，铝，铅等金属材料都会受到土壤环境的腐蚀。
2.金属材料在土壤中会受到氧化腐蚀、氢化腐蚀、电化学腐蚀等多种机理的作用，引起金属材料的降解，影响金属材料的性能和使用寿命。
二、金属材料腐蚀速度的动力学表达式：
1.实验表明，土壤中金属材料的腐蚀速度可以用以下动力学表达式表示：dmdt = Ja VLc−2，其中J为土壤电解质浓度，a为金属材料特定的活化能，V为溶液中金属离子浓度，L为溶质在溶液中的可溶性材料量，c
为金属材料的表面积。
2.从上式可以看出，土壤中金属材料的腐蚀速度与土壤电性环境有关，土壤电性环境好的情况下，金属材料的腐蚀会比较快，反之，相应的
腐蚀速度也会减慢。
三、调控金属材料在土壤中的腐蚀：
1.为了降低金属材料在土壤中的腐蚀，要考虑用不同的形式调控土壤电阻率，尽可能将土壤电性环境变为中性环境，从而减少金属材料的腐蚀速率。
2.为此，可以采用活性炭或活性石墨等表面活性剂，或者增加碱类物质的添加量，或者采用腐蚀抑制剂等实施腐蚀防护，从而达到减缓材料在土壤中的腐蚀速率的效果。
四、结论：
金属材料在土壤中的腐蚀速率与土壤电阻率有着密切的关系，采取相应的技术措施，可以有效地抑制金属材料在土壤环境中的腐蚀，保证金属材料正常使用。
常用结构钢土壤腐蚀行为的研究
常用结构钢在抚顺望花区土壤腐蚀行为的研究摘要随着埋地管线的应用，土壤腐蚀问题越来越受到大家的重视，本论文以铸铁和20号钢等常用结构钢为研究对象，对比研究其在抚顺望花区土壤中的腐蚀行为。
采用埋片和电化学试验对20号钢和铸铁在望花区的耐蚀性做了研究。
埋片实验研究了20号钢和铸铁在望花区土壤中埋片336小时的均匀腐蚀速率，研究表明：在望花土壤中20号钢的腐蚀较严重，年腐蚀率为0.0190mm/a，铸铁腐蚀较轻，年腐蚀率为0.0075mm/a，20号钢的腐蚀速率为铸铁的2.5倍；电化学试验采用电化学阻抗谱和极化曲线研究了20号钢和铸铁在望花区饱和土壤水溶液中的腐蚀规律，计算出了20号钢和铸铁的自腐蚀电位和自腐蚀电流密度，研究结果表明：20号钢的自腐蚀电位为-0.770V，铸铁的自腐蚀电位为-0.768V，两者相差不大；20号钢的自腐蚀电流密度是4.692μA/cm2，年腐蚀速率为0.0549mm/a，铸铁的自腐蚀电流密度是9.025μA/cm2，年腐蚀速率为0.1056mm/a，铸铁在望花地区土壤中的腐蚀性是20号钢1.92倍。
该结果与埋片结果相反，是由于埋片实验中20号钢发生局部腐蚀造成的。
通过本研究可得出以下结论：在重工业土壤环境下，20号钢的耐蚀性要比铸铁好。
关键词：土壤腐蚀，重工业，20号钢，铸铁，望花区AbstractWith the wide application of buried pipelines, soil corrosion problem more and more be everybody's attention, this paper cast iron and 20 steel as the research object, the thesis studies in the heavy industrial corrosion behavior in the soil.In this article, the test and electrochemical test of buried for 20 steel and cast iron WangHua heavy industry corrosion was studied. Buried the 20 steel and cast iron WangHua buried in the soil of the 336 hours of uniform corrosion rate, research shows that: in the WangHua soil 20 steel’s corrosion has serious corrosion rate, years of 0.0190 mm/a, cast iron corrosion is lighter, annual corrosion rate of 0.0075 mm/a, corrosion rate of 20 steel is 2.5 times than cast iorn; Electrochemical experiment the electrochemical impedance spectroscopy and polarization curve 20 steel and cast iron WangHua saturated soil water solution in the corrosion rule, calculated the 20 steel and cast iron from corrosion of the potential and the corrosion current density, the results of the study show that: 20 steel from corrosion current density is 4.692μA/cm2, annual corrosion rate of 0.0549 mm/a, cast iron from corrosion current density is 9.025μA/cm2, annual corrosion rate of 0.1056 mm/a, cast iron in the soil of corrosive is in 1.92 times that of 20 steel in WangHua saturated soil steel more corrosion resistant.Through this research can draw the following conclusions: in heavy industry environment, 20 steel is better than cast iron in corrosion resistance.Keywords: Soil corrosion, heavy industry, 20steel, cast iron, WangHua目录摘要 (1)Abstract (2)引言 (5)1 文献综述 (6)1.1 材质简介 (6)1.1.1 20号钢 (6)1.1.2 铸铁 (6)1.2 土壤的性质与特点 (7)1.2.1我国典型土壤的特点 (7)1.2.2抚顺望花区土壤特点 (9)1.3土壤腐蚀的研究现状 (10)1.3.1 土壤腐蚀研究历史 (10)1.3.2 国外对于土壤腐蚀的研究 (13)1.3.3 国内对于土壤腐蚀的研究 (14)1.4土壤腐蚀的类型和机理 (15)1.4.1 土壤腐蚀类型 (15)1.4.2 土壤腐蚀机理 (15)1.5 影响腐蚀的因素与土壤腐蚀的危害 (18)1.5.1 影响土壤腐蚀因素 (18)1.5.2 土壤腐蚀危害 (19)2 研究方法 (21)2.1 试验所用试剂与仪器 (21)2.2 浸泡腐蚀和电化学腐蚀 (21)2.2.1 埋片试验 (21)2.2.2 电化学试验 (22)3 实验结果与分析 (24)3.1 埋片法试验结果分析 (24)3.2 电化学试验结果分析 (25)3.2.1 电化学阻抗谱分析 (26)3.2.2 动电位极化曲线分析 (28)3.3 20号钢和铸铁在望花区土壤中腐蚀行为的对比 (30)结论 (32)致谢 (33)参考文献 (34)引言随着国内工业不断发展，更多的大型机械设备应用到生产中去，其中很多都是埋地设备，这就不得不考虑土壤腐蚀的影响。
第五章金属在各种环境中的腐蚀
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2.4防止海水腐蚀的措施
• 1）研制和应用耐海水腐蚀的材料。 如：铁、镍、铜及其合金，耐海水钢。
• 2）阴极保护。 腐蚀最严重处采用护屏保护较合理，亦可采用简易可行的牺牲阳极法。
• 3）涂层。 除应用防锈油漆外，还可采用防止生物玷污的双防油漆，对于潮汐区和飞
溅区的某些固定的钢结构可以使用蒙乃尔合金包覆。
其寿命一般有几年。 *镍及其合金在碱液中的腐蚀
镍及其合金对于高温高浓度的碱耐蚀性很好，所以广泛用于制碱业。镍实际上 适合各种浓度和温度的碱液，其耐蚀性一般与合金含镍量成正比。 *两性金属在碱液中的腐蚀 铝、锌、锡等两性金属在碱溶液中不耐蚀。钛、钽、铌等在碱溶液中耐蚀性也 不好。在热碱中，钽的耐蚀性更差。
• （3）微生物引起的腐蚀。
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3.3防止土壤腐蚀的措施
• 1）采用涂料或包覆玻璃布防水。 • 2）采用电化学保护，多采用牺牲阳极法，阴极保护与涂料联合使用效果更好。 • 3）采用金属涂层或包覆金属，镀锌层等。
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第四节 金属在工业环境中的腐蚀
4.1金属在酸溶液中的腐蚀
• 氧化性酸与非氧化性酸对金属的腐蚀情况大不相同。 非氧化性酸的特点：腐蚀的阴极过程基本上是氢去极化过程，增加溶液酸度 相应地会增加阴极反应，并使金属腐蚀速度增加。
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第二节 金属在海水中的腐蚀
2.1 海水腐蚀特点 • 1. 盐类及导电率 • 2. 溶解氧 • 3.海水的电化学特点
2.2影响海水腐蚀的因素
• 盐类 • 海水中溶解氧 • 海洋生物和腐烂的有机物 • 海水的温度、流速 • PH值
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2.3海水中常用金属材料的耐蚀性
• 金属材料在海水中的耐蚀性差别很大，其中耐蚀性最好的是钛合金和Cr-Ni合金，而铸铁 和碳钢耐蚀性较差。不锈钢的均匀腐蚀速度虽然很小，但在海水中易产生点蚀。
碳钢、铜、铅、铝在不同土壤中的腐蚀特性
碳钢 、铜 、铅 、铝在 不 同土壤 中具备 不同腐 蚀特 性 ， 在不同土壤 中金属腐蚀严重程度也各不相 同。 按各站金属 自然埋藏 １ 的平均腐蚀 率结果进行比较 ： 年
２３１中性草甸 土中碳 钢腐蚀严 重 ．． 碳钢 试件 上布 满坚硬 的黑 褐色产 物及 铁锈 ，碳钢 的平 均腐蚀速度 是铝 和铅的８ 。碳钢腐蚀严重 。 倍 ２３２酸性红壤 中铅腐蚀严重 ．－
库 尔勒站 ：试 件表 面有 少量 白色腐 蚀产物 ，平 均腐 蚀
率 为００ ８ ｇｄ ａ ．１ ７ ／ ｍ ，最大腐蚀 孔深 度为０２ ｍｍ。 ．０
玉 门站 ：试 件 表面 有 小斑 坑 ，平 均腐 蚀率 为 ００１ ９ ． ３／
ｄ ｍ ａ 。最大腐蚀孔深度为０２ ｍｍ。 ．２ ２３各种金属在不 同土壤 中的腐 蚀特 性比较 ．
铝腐蚀较重 的原 因。 （ 草甸 土 、红壤 、内陆盐 土中微 生物 的活动都促进 ３） 了碳钢 、铜 、铅 、铝 的腐蚀 。圈
在氧化膜 问产 生很 强的局部 电场 ，并促使铝离子 由铝表 面 ］
的氧 化膜上 通过 。氯离 子破坏 了铝在腐 蚀过 程 中阳极的钝
化状态 ，从而使铝的离子化 一腐蚀阳极过程Ｊ Ｊ ｉ 进行。 ／ ￣
２３４各种土壤中微生物对碳钢 、铅 、铜 、铝 的影响 ．． 我 们将 以试件 周 围土和背 景土 之间的腐 蚀微 生物菌 量
［］ 全 圜土壤 腐 蚀试 验 网站 编 材料 土 壤腐 蚀 试验 方 法 ［ 北 京 ：化 学 出版 社 ． １ Ｚ】
比值作 为评 定指标 ，比值 越大 ，微生物参 与的腐蚀 程度越 】
物。
土壤当中的腐蚀
3.微生物引起的土壤腐蚀
在缺氧的土壤条件下，如密实、潮湿的黏土深处，金属 腐蚀似乎难以进行，但是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。
如硫酸盐还原菌促进阴极去极化，生成的硫化氢也有促 进腐蚀的作用。
☆土壤腐蚀形式总结
氧浓度差电池
土壤的透气性好坏直接与土壤的孔隙度松紧度，土质结构 有着密切关系。紧密的土壤中氧气的传递速度较慢，疏松 的土壤中氧气的传递速度较快。在含氧量不同的土壤中， 很容易形成氧浓差电池而引起腐蚀。
基本内容
• 土壤电解质的基本特点 • 土壤腐蚀的电极过程 • 土壤腐蚀的形式 • 影响土壤腐蚀的土壤参量 • 土壤腐蚀的一般解决措施 • 金属油管在土壤中的腐蚀及措施
一.土壤电解质的特性
1.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；
2.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；
（3）重点区域保护； （4）阴极保护和涂料联合
• 地下管道的阴极保护可采用牺牲阳极保
护法，也可以采用外加电流保护法；
• 外加电流法阴极保护系统对其他地下管
道(以及其他设施)的干扰——杂散电流 腐蚀。
＋电源－ 阳极
未保护管道 被保护管道
(a)未保护管道近阳极 并与被保护管道交叉
绝缘法兰
未保护管段
被保护管段
500－ 2000
高
2000－ 10000
中等
>10000 低
0.2－1 0.05－0.2 <0.05
五.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
土壤中重金属的氧化
土壤中重金属的氧化
首先，自然氧化是指重金属在土壤中与氧气发生化学反应的过程。
土壤中的氧气和水分会与重金属发生氧化反应，形成氧化物或
氢氧化物。
这些氧化物或氢氧化物通常以固体形式存在于土壤中，
对土壤质地和化学性质产生影响。
其次，人为氧化是指人类活动导致土壤中重金属发生氧化的过程。
工业排放、农药施用、废弃物填埋等活动都可能导致土壤中重
金属的氧化。
例如，工业废气中的氧化物和气溶胶经过降水沉降到
土壤中，与土壤中的重金属发生氧化反应。
此外，长期施用含有重
金属的化肥和农药也会导致土壤中重金属的氧化。
重金属的氧化对土壤环境和生态系统具有重要影响。
一方面，
氧化后的重金属通常具有较高的毒性和生物有效性，对土壤微生物、植物生长和生态系统稳定性产生不利影响。
另一方面，氧化后的重
金属也更容易迁移和积累，可能对地下水和周围水体造成污染。
为了减少土壤中重金属的氧化，可以采取一系列措施。
例如，
加强工业废气治理，减少重金属排放；合理使用化肥和农药，避免
重金属的过量积累；开展土壤修复和植被恢复工作，减少土壤中重
金属的生物有效性。
此外，也可以通过监测和评估土壤中重金属的氧化情况，及时采取措施进行治理和修复。
综上所述，重金属的氧化是一个复杂的过程，需要综合考虑自然和人为因素，以及其对土壤环境和生态系统的影响，才能有效进行管理和控制。
埋地金属管道腐蚀穿孔原因分析及防护技术
埋地金属管道腐蚀穿孔原因分析及防护技术埋地金属管道是城市供水、供气、排水和输油输气的重要设施，但长期埋在地下容易发生腐蚀穿孔问题，给管道使用和维护带来了很大困难。
对于金属管道的腐蚀穿孔原因分析和防护技术研究十分重要。
一、腐蚀穿孔原因分析1. 土壤化学成分：不同土壤的化学成分不同，其中含有的水分、盐分、氧化物等物质都会引发金属管道的腐蚀。
在含有高含氧物质或者盐类物质丰富的土壤中，金属管道很容易受到腐蚀。
2. 电化学腐蚀：由于土壤中存在各种电化学成分，比如水分、阳离子、氧化物等，使得金属管道和土壤之间形成了电池电位差，从而引发金属管道的腐蚀。
3. 土壤湿度和温度：土壤中潮湿度和温度都会影响金属管道的腐蚀速度，潮湿度较大时加速了管道的腐蚀速度，温度过高或过低也会间接影响到管道的腐蚀。
4. 细菌侵蚀：土壤中存在大量微生物，其中一些细菌通过吸附、腐蚀剂分离、产生酸碱等方式引发金属管道的腐蚀。
5. 地质条件和外部损伤：例如地震、滑坡、地下水蚀等地质条件，以及人为损伤例如施工不规范等，也会导致金属管道腐蚀穿孔。
二、防护技术1. 选用高质量材料：在金属管道的选择上，应该优先选择抗腐蚀性能好的金属材料，如不锈钢、镀锌钢等材质。
2. 防腐涂层：在金属管道的外表面使用防腐涂层，以提高金属管道的抗腐蚀能力。
3. 置换土壤：对于一些容易引发金属管道腐蚀的土壤，我们可以考虑将其进行替换，选择PH值比较中性的土壤，从而减少金属管道的腐蚀。
4. 阴极保护：通过在金属管道的表面涂覆一层阳极保护层，使得管道形成更均匀的电化学反应，从而保护金属管道。
5. 外部防护结构：对于地质条件或人为损伤导致的金属管道外部损伤，我们可以对其进行外部加固，例如在金属管道周围设置防护柱或者保护壁等结构。
6. 定期检测维护：对于埋地金属管道，我们应该定期进行检测和维护，及时发现问题并进行修复，从而延长金属管道的使用寿命。
埋地金属管道腐蚀穿孔的原因多种多样，需要综合考虑土壤化学成分、地质条件、温度湿度等多方面因素。
金属在土壤中的腐蚀
金属在土壤中的腐蚀林清枝金属在大自然中经常遭到的各种电化学腐蚀、如大气腐蚀、土壤腐蚀和海水腐蚀等。
这些腐蚀有个共同特点，即主要是吸氧腐蚀（电化学腐蚀中，是氧分子接受电子），但它们又具有各自的规律。
如今，随着现代比城乡建设，地下设施日益增多，金属构件遭到的腐蚀日趋严重，研究并了解土壤的腐浊规律显得有格外意义。
由于土壤的组成及结构的复杂性，其腐蚀远比大气腐蚀复杂得多，本文仅就土壤的腐蚀类型作些分析。
常见的土壤腐蚀有：一、差异充气引起的腐蚀由于氧气分布不均匀而引起的金属腐蚀，称为差异充气腐蚀。
土壤的固体颗粒含有砂子、灰、泥渣和植物腐烂后形成的腐植土。
在土壤的颗粒间又有许多弯曲的微孔（或称毛细管），土壤中的水分和空气可通过这些微孔而深入到土壤中的水分和空气可通过这些微孔而深入到土壤内部，土壤中的水分除了部分与土壤的组分结合在一起，部分粘附在土壤的颗粒表面，还有一部分可在土壤的微孔中流动。
于是，土壤的盐类就溶解在这些水中，成为电解质溶液，因此，土壤湿度越大含盐量越多，土壤的导电性就越强。
此外，土壤中的氧气部分溶解在水中，部分停留在土壤的缝隙内，土壤中的含氧量也与土壤的湿度、结构有密切关系，在干燥的砂土中，氧气容易通过,含氧量较高;在潮湿的砂土中, 氧气难以通过，含氧量较低.；在潮湿而又致密的粘士中，氧气的通过就更加困难，故含氧量最低。
埋在地下的各种金属管道，如果通过结构和干湿程度不同的土壤将会引起差异充气腐蚀，假如，铁管部分埋在砂士中，另一部分埋在粘土中，由腐蚀电池阳极Fe-2e→Fe2+阴极12O2+H2O＋2e→2OH-不难看出，因砂土中氧的浓度大于粘士中氧的浓度，则在砂土中更容易进行还原反应，即在砂土中铁的电极电势高于在粘土中铁的电极电势，于是粘土中铁管便成了差异充气电池的阳极而遭到腐蚀。
同理，埋在地下的金属构件，由于埋设的深度不同，也会造成差异充气腐蚀，其腐蚀往往发生在埋得深层的部位，因深层部位氧气难以到达，便成为差异充气电池的阳极,那些水平放置而直径较大的金属管，受腐蚀之处亦往往是管子的下部，这也是由差异充气所引起的腐蚀。
影响土壤腐蚀的因素
影响土壤腐蚀的因素土壤的腐蚀性主要受到多种因素的影响。
1．含盐量土壤中含有多种矿物盐，其可溶盐的含量与成分是影响电解质溶液导电性的主要因素，甚至有些成分还参与电化学反应，从而对土壤腐蚀性产生一定的影响。
一般，土壤中可溶盐的含量都在2％以内，很少超过5％。
土壤中分布最广的是含镁、钾、钠、钙元素的盐类。
因为铁盐大都是可溶盐，所以氯离子和硫酸根离子含量越大，土壤腐蚀性越强。
2．含水量土壤中总是有一定量的水分，含水量不同，土壤的腐蚀性不同。
(1)土壤含水量很低时，腐蚀性一般不大；(2)含水量增加，电解质溶液增多，腐蚀原电池回路电阻减小，腐蚀速度增大；(3)含水量增加到一定程度，土壤中的可溶盐已全部溶解，随着含水量的增加，不再有新的盐分溶解，腐蚀速度不再有较大的变化。
3．含氧量如前所述，O2是金属腐蚀的去极化剂，其存在，可以加速金属的腐蚀。
土壤中含氧量增加，可以减小阴极反应所受阻力，增加腐蚀电池的腐蚀电流即提高腐蚀速度。
由此，可以认为氧的存在可以起到去极化作用。
土壤中含氧量的大小与土壤的深度、结构、渗透性、含水量、温度和生物活动等因素有关。
在通常情况下，干燥疏松的土壤，含氧量较高；沼泽土和粘性较强的土壤，含氧量较低。
4．细菌如前所述，一般情况下含氧量越大，土壤腐蚀性越强。
但是在某些缺氧的土壤中仍发现存在严重的腐蚀，这是因为有细菌参加了腐蚀过程。
土壤中与金属腐蚀有关的细菌主要是硫酸盐还原菌。
硫酸盐还原菌属于厌氧性细菌，即只有在缺氧或无氧的条件下才能生存。
如果土壤中非常缺氧，而且有不存在氧浓差电池及杂散电流等腐蚀大电池时，腐蚀过程是很难进行的。
但是，对于含有硫酸盐的土壤，如果有硫酸盐还原菌的存在，腐蚀不但能顺利进行，而且更加严重。
细菌腐蚀并非它本身对金属的侵蚀作用，而是细菌生命活动的结果间接地对金属腐蚀的电化学过程产生影响。
据（阿果石油论坛）主要有以下4种方式影响腐蚀过程。
(1)新陈代谢产物的腐蚀作用：硫酸盐还原菌新陈代谢过程中产生的硫化物，可以促进金属的腐蚀。
材料腐蚀与防护第四章金属在各种环境中的腐蚀
2.大气腐蚀机理 大气腐蚀特点：金属表面处于薄层电解液下的腐蚀过程，符合
电化学腐蚀的一般规律。 （1）大气腐蚀的电化学过程 当金属表面形成连续的电解液薄层时，大气腐蚀的阴极过程主要 是氧去极化。
阴极过程：
阳极过程：
在薄的液膜下，大气腐蚀的阳极过程受到阻滞，因为氧更容 易到达金属表面，生成氧化膜或氧的吸附膜，使阳极处于钝态。
引起材料的破损称为大气腐蚀。 大气腐蚀是常见的一种腐蚀现象。据统计由于大气腐蚀而
损失的金属约占总的腐蚀量的50％以上，因在大气中使用的钢材 量一般超过其生产总量的60％。例如，钢梁、钢轨、各种机械设 备、车辆等都是在大气环境下使用。因此了解和研究大气腐蚀是 非常必要的。 1.大气腐蚀的分类
大气的主要成分不变，只有水分含量随地域、季节、时间 等条件而变化。根据金属表面潮湿度的不同，把大气腐蚀分为三 类：
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图4-2 抛光钢在不同大气环境中腐 蚀与相对湿度的关系
A-纯净空气 B-有（NH4）SO4颗粒，无SO2
C-仅0.01﹪SO2，没有颗粒 D-（NH4）SO4颗粒+0.01﹪SO2
E-烟粒+0.01﹪SO2
3)被硫酸铵和煤烟粒子污 染的空气加速金属腐蚀。
可见：在污染大气中，低于 临界湿度时，金属表面无水膜， 化学作用引起腐蚀，腐蚀速度很 小；高于临界湿度时，由于水膜 的形成，发生了电化学腐蚀，腐 蚀速度急剧增加。
图4-2 抛光钢在不同大气环境中腐蚀与相对湿 度的关系
A-纯净空气 B-有（NH4）SO4颗粒，无SO2
C-仅0.01﹪SO2，没有颗粒 D-（NH4）SO4颗粒+0.01﹪SO2
E-烟粒+0.01﹪SO2
2)在污染的空气中，空气的 相对湿度低于70％时，即使是长 期暴露，腐蚀速度也是很慢的。 但有SO2存在时，当相对湿度略 高于70％时，腐蚀速度急剧增加。
金属材料在含硫酸根土壤中的腐蚀
朴文泉 ’ 张 龙 ’ 李 伟 ’ 杨 润 方 勇 ｓ 刘 哲 张 锐
（ １ 、 新疆电力公 司电力科 学研究 院， 新 疆 乌鲁木齐 ８ ３ ０ ０ １ １ ２ 、 新疆电力设计 院 新疆 乌鲁木 齐 ８ ３ ０ ０ １ ０ ３ 、 甘肃 电力公司 ， 甘肃 兰州 ７ ３ ０ ０ ５ ０ ４ 、 北京源伏安 电气技术有限公 司， 北京 １ ０ ０ ８ ４ ５ ５ 、艾力高 中国有限公 司， 上海 ２ ０ １ １ ３ ８ ） 摘 要： 金属在土壤 中的腐蚀情 况非常复 杂， 通过针 对金属材料在地下腐蚀情况的研究 ， 有助 于发现金属在 地下腐蚀 的因素与腐蚀速 度之 间的联 系。 本 文针对金属材料在含有较 多硫 酸根 离子土壤 中的腐蚀情 况进行 了有针对性的研 究。 通过 对于国外 已有的金 属材料在 土 壤 中的腐蚀数据 ， 以及通过电化学加速腐蚀试验 的数据表 明， 在 富含硫 酸根 离子的土壤 中， 镀铜 钢材料具有较好的耐腐蚀性能 ， 其 耐腐蚀 性 能远优 于传统 的镀锌钢材料。镀铜 钢材料 可以有 效抵抗硫酸根 离子对 于金属的腐蚀 ， 并始终保持其 电气性能与物理性能 ， 具有 ５ ０ 年 以 上 的使 用寿命 。 关键词 ： 金 属材料 ； 土壤 ； 腐蚀
１ 土 壤 中主 要 的 腐 蚀 方 式 两 电 极 处 在 同 一
目前对于腐蚀被大众所接受和认 可的定义是 ： 材料在环境作用 个 电解 质 体 系 中 ， 并 下引起的破坏或变质成为腐 蚀。 我 国原石油部标准 中对于腐蚀 的定 且在两 者之 间有 电解
表１
义为 ：金 属与环境问物理 一化学的相互 作用造成金属性能 的改变 ， 质的存在 ； － ２ ． ７ ｌ 钠 导致 金属 、 环境或 由其构成 的一部分技术体 系功能的损坏 。 两 电 极 之 间 有 电 ２ ． ３ ４ 镁 按照腐蚀 的环境分类 ， 可分为大气腐蚀 、 海水腐蚀 、 土壤腐蚀 。 解质通路 。 金属 材料 在土壤 中的腐蚀起 主要作用 的是 电化学腐蚀。 土壤作 在一 个 特定 的腐 １ ． ６ ７ 铝 为一种腐蚀环境要 比其他 的介质要复 杂的多 ， 其作为腐蚀环境 的一 蚀 体系 没有外加 电流 ０ ． ７ ６ 锌 个 主要特 点就是 非均匀性 。土壤是 由固相 、 气相 和液相 三相构成的 的情况 下， 所测得 的金 不均一多相体 系 ， 其影响因素多 ， 相互关系复杂 。 结构和组成不同的 属 电位称 为 自然腐 蚀 铬 ０ ． ７ １ 土壤会在 同一金属 的不 同部位造成不 同的环境效应 ， 引起 不同的金 电位．在此 体系 中， 自 ０． ４ ４ 铁（ Ｆ ｅ ｂ 属／ 界面 电位差 ， 从而建立起 明显的阴极 区和 阳极 区。 然 腐蚀 电位越低 的金 地下构筑物腐蚀 的控制技术包括合理 的设 计 ， 正确选用金属材 属 ， 会作 为 阳极失去 电 ＿ ０ ２ ５ 镍 料， 改变腐 蚀环境 ， 采用耐腐蚀覆盖层 ， 都可 以有效 的防止金属材料 子 ，其腐蚀 的可 能性 锡 ＿ ０ ． 坫 腐蚀 的发生 。 也越 大 ； 自然腐蚀 电 ２ 国际、 国 内接 地 材 料 的 使 用 概 况 铅 ０． １ ３ 位越高 的金 属， 会作为 目前我 国传统接地体大多采用钢材质 ， 其主要原 因是我 国的早 阴极 得到 电子 ，其 腐 ０ ０ ４ 铁（ Ｆ ｅ 期电力系统设计技术多借鉴前苏联相关技术 ， 另外我 国自身铜储探 蚀 的可能性也越小。 铜 ＋ ０ ．３ ５ 明量 的不足 ， 加上西方 国家过去对我 国的封 锁 ， 中国不容 易取 得铜。 土 壤也 具 有 腐 蚀 为节 约有色 金属 ， 在２ ０世 纪 ５ ０～６ ０年 代提 出“ 以钢代 铜 ， 以铝代 性 ，因为其 中存在 着 银 ＋ Ｏ ．８ ０ 铜” ， 所 以一度大量选用钢材和铝材。 而国外 （ 除前苏联 国家 ， 中国和 水气 ，可溶 解 的金 属 ＋１ ．２ ０ 铂 印度 以外 ） ，以铜材 以及铜镀 钢材料 作为 主要接地 材料 已有 超过 盐 和细菌 。特别是低 １ ０ ０年的历史 ， 而 且被相关 的 国际标 准 （ 如： Ｉ Ｅ Ｅ Ｅ和 Ｉ Ｅ Ｃ） 推荐 为主 电阻率 的土 壤 ，都 有 石墨 ＋ｌ ５ ０ 要的接地材料 。 很高腐蚀性 。 一般地 ， 目前 ， 我 国大部 分地 区仍然使用镀 锌扁钢 作为接地材料 ， 但几 水气含 量高 ，可溶解 十年的实践证 明镀锌钢并不能解 决接地装置腐蚀 问题 ， 象华北 电网 的金属盐多 ， 存在氧气和温度 的变化 ， 将引起和加快腐蚀 。 发生腐蚀 天津 北郊 ５ ０ ０ Ｋ Ｖ变 电站投运 ８ 年后开挖 检查 发现 ，接地装 置腐蚀 的必要 条件 是 ， 必须要有 阳极（ 正） 和阴极（ 负） 而且形成 了电化学 电 严重 ， 有的甚至 已被腐蚀断 ， 不得不投 巨资更换成铜 接地装置 。还 池和一条可以让 直流电流流动 的完 整的路径 。由于杂质 ， 晶体边界 有， 北 京房 山变 电站 ， 大 同二 电厂等 大型 ５ ０ ０ ｋ Ｖ变电站投 运 １ ０ — １ １ 和方 向上局 部应力 的原 因 ， 在许 多金 属的表面 ， 存 在着 阴极 和 阳极 这些带正 ， 负 电的区域通过金属本身产 生电气连接 。 如果要发 年后 ， 因腐蚀严重均重新更换 了原镀锌钢接地装置 。由于是 重新铺 区域。 设 接地装置 ， 恢 复路 面和绿化等工 作花费 了不少 资金 ， 因此整个 改 生腐蚀 ， 必须要存在通过 电解液（ 导 电液体 ） 的额外的 电流路径 。在 造 工程 比新建接地装置所需费用增加很多 。 有水气 的土壤 中 ， 回路完整 ， 电流这个腐蚀 电池从 阳极流到 阴极 ， 并 另一种类型 的腐蚀出现在从金 属到氧化剂 的电子 我 国解放前 ， 曾大量采用铜质材料作为接地材料 ，如 天津 塘沽 对 阳极 造成腐蚀 。 １ １ ０ ｋ Ｖ变 电站 ， 上海杨树浦 电厂等 ， 经检查 ， 其接地装置至今仍 然合 的搬移过程 中。在这个氧化反应 的过程 中， 在金 属与电解 质溶 液之 格， 至今仍可使用。在外资投资的工厂 ， 电厂的变电站 中， 大量 使用 间会 产生电动势 （ Ｅ ￣ Ｉ Ｆ ） 。在相 同的情况下 ， 每一种其他的金属与这 铜质材料接地装置 ， 如秦山核电站 ， 连 云港 核电站 ， 无锡海力 士半 导 种金属在氧化 性溶液 中由 自己的金属离子建立 的固定 电位是 不 同的。这一套 电位是 由一套标准的条件决定 的， 包括 ， 温度 ， 溶 液中 体 变 电站 ， Ｉ Ｎ Ｔ Ｅ Ｌ等 。 目前铜材 已经不再作为 国家 战略物 资 ，国家外 汇储 备充沛 ， 在 的离子浓度 ， 还有前 面所 知道 的 Ｅ ＭＦ和元素电化顺序 。 Ｅ ＭＦ序列的 上海成立 了铜期货交易所 ， 可以很 方便地购买铜 。 重要 性在于 它从数 量上说 明了纯金 属腐 蚀的相关 的倾 向 。在序列 而北京 、 上海 、 江苏 、 浙江 、 山东 、 广东 、 辽宁 、 天津等地 区已开始 中 ， 位置高的金属 ， 比如说铝 ， 锌 和铁 ， 要 比在序列 中位置低 的金属 ，
热镀锌钢在大气及土壤环境中的腐蚀-磨损性能研究
热镀锌钢在大气及土壤环境中的腐蚀-磨损性能研究热镀锌钢在大气及土壤环境中的腐蚀/磨损性能研究概述：随着现代社会的发展，各行各业对耐腐蚀材料的需求越来越高。
热镀锌钢作为一种常用的耐腐蚀材料，广泛应用于建筑、汽车制造、船舶建造等领域。
然而，由于大气和土壤环境中存在着不同的腐蚀和磨损因素，热镀锌钢的耐久性能仍然需要进一步研究。
一、大气环境中的腐蚀/磨损性能：1. 大气中的腐蚀机制：大气中的湿润和污染因素会加速热镀锌钢的腐蚀过程。
首先，湿润的环境会使热镀锌钢表面形成水膜，并通过氧气的传递增加了锌的溶解速率。
其次，空气中的污染物，如二氧化硫、氮氧化物和颗粒物等，会与水膜中的氧气一起形成腐蚀介质，进一步加剧了腐蚀的程度。
2. 大气中的磨损机制：大气中悬浮的粉尘、颗粒物和冲击物会对热镀锌钢表面造成磨损。
这些物质和物体在风力或水流的作用下，与热镀锌钢表面发生摩擦，导致表面氧化层和保护层的磨损、剥落。
二、土壤环境中的腐蚀/磨损性能：1. 土壤中的腐蚀机制：土壤中含有的盐、酸、碱等化学物质，以及土壤微生物的作用，都会对热镀锌钢产生腐蚀。
盐类能增加土壤电导率，进而增强了腐蚀过程；酸碱性土壤会破坏热镀锌层的稳定性；微生物会通过产酸、产碱或产气等方式导致热镀锌钢的腐蚀。
2. 土壤中的磨损机制：土壤是由颗粒状物质组成的，热镀锌钢在土壤中的使用过程中，会受到颗粒物的撞击和磨擦。
此外，土壤中的湿润度也会增加颗粒物与热镀锌钢表面的接触面积，加剧了磨损现象。
三、耐腐蚀/磨损性能改善的方法：1. 材料设计：可以通过调整热镀锌层的成分、厚度和结构等，提高其耐腐蚀性能。
同时，对热镀锌钢的基材进行改进，选择具有更高耐腐蚀性的材料，可以有效提高整体材料的腐蚀/磨损性能。
2. 表面处理：通过在热镀锌层表面涂覆防蚀/磨损涂层，形成双层保护，可以增强热镀锌钢的抗腐蚀/磨损能力。
3. 环境选择和控制：合理选择使用环境，尽量避免热镀锌钢暴露在腐蚀/磨损环境下。
金属在土壤中的腐蚀
金属在土壤中的腐蚀林清枝金属在大自然中经常遭到的各种电化学腐蚀、如大气腐蚀、土壤腐蚀和海水腐蚀等。
这些腐蚀有个共同特点，即主要是吸氧腐蚀（电化学腐蚀中，是氧分子接受电子），但它们又具有各自的规律。
如今，随着现代比城乡建设，地下设施日益增多，金属构件遭到的腐蚀日趋严重，研究并了解土壤的腐浊规律显得有格外意义。
由于土壤的组成及结构的复杂性，其腐蚀远比大气腐蚀复杂得多，本文仅就土壤的腐蚀类型作些分析。
常见的土壤腐蚀有：一、差异充气引起的腐蚀由于氧气分布不均匀而引起的金属腐蚀，称为差异充气腐蚀。
土壤的固体颗粒含有砂子、灰、泥渣和植物腐烂后形成的腐植土。
在土壤的颗粒间又有许多弯曲的微孔（或称毛细管），土壤中的水分和空气可通过这些微孔而深入到土壤中的水分和空气可通过这些微孔而深入到土壤内部，土壤中的水分除了部分与土壤的组分结合在一起，部分粘附在土壤的颗粒表面，还有一部分可在土壤的微孔中流动。
于是，土壤的盐类就溶解在这些水中，成为电解质溶液，因此，土壤湿度越大含盐量越多，土壤的导电性就越强。
此外，土壤中的氧气部分溶解在水中，部分停留在土壤的缝隙内，土壤中的含氧量也与土壤的湿度、结构有密切关系，在干燥的砂土中，氧气容易通过,含氧量较高;在潮湿的砂土中,氧气难以通过，含氧量较低.；在潮湿而又致密的粘士中，氧气的通过就更加困难，故含氧量最低。
埋在地下的各种金属管道，如果通过结构和干湿程度不同的土壤将会引起差异充气腐蚀，假如，铁管部分埋在砂士中，另一部分埋在粘土中，由腐蚀电池阳极Fe-2e T Fe2+1阴极—O2+H2O+2e T2OH-222不难看出，因砂土中氧的浓度大于粘士中氧的浓度，则在砂土中更容易进行还原反应，即在砂土中铁的电极电势高于在粘土中铁的电极电势，于是粘土中铁管便成了差异充气电池的阳极而遭到腐蚀。
同理，埋在地下的金属构件，由于埋设的深度不同，也会造成差异充气腐蚀，其腐蚀往往发生在埋得深层的部位，因深层部位氧气难以到达，便成为差异充气电池的阳极,那些水平放置而直径较大的金属管，受腐蚀之处亦往往是管子的下部，这也是由差异充气所引起的腐蚀。
《金属的腐蚀与防护》环境对腐蚀的影响
《金属的腐蚀与防护》环境对腐蚀的影响在我们的日常生活和工业生产中，金属材料无处不在。
从小小的螺丝钉到巨大的桥梁结构，金属的应用极其广泛。
然而，金属的腐蚀问题却一直困扰着我们，给经济和社会带来了巨大的损失。
而环境因素在金属腐蚀的过程中起着至关重要的作用。
首先，让我们来了解一下什么是金属腐蚀。
简单来说，金属腐蚀就是金属在环境的作用下，发生了化学或电化学变化，导致其性能下降甚至损坏的现象。
湿度是影响金属腐蚀的一个重要环境因素。
当空气中的湿度较高时，金属表面容易形成一层薄薄的水膜。
这层水膜为氧气和其他腐蚀性物质提供了良好的传输介质，加速了腐蚀的进程。
比如，在潮湿的南方地区，金属制品往往比在干燥的北方地区更容易生锈。
温度也对金属腐蚀产生着显著的影响。
一般来说，温度升高会加快化学反应的速率，从而加速金属的腐蚀。
炎热的夏季，金属暴露在高温环境中，腐蚀速度会明显加快。
此外，温度的变化还可能导致金属内部产生应力，进一步加剧腐蚀。
氧气在金属腐蚀中扮演着不可或缺的角色。
大多数金属的腐蚀过程都需要氧气的参与。
在空气中，氧气无处不在，与金属表面发生反应，形成氧化物。
在封闭或通风不良的环境中，氧气含量相对较低，但仍然可能导致金属的缓慢腐蚀。
大气中的污染物，如二氧化硫、氮氧化物、氯化物等，会极大地加重金属的腐蚀。
二氧化硫会与空气中的水分结合形成酸雨，酸雨直接侵蚀金属表面。
而氯化物，如海边空气中的盐分，会加速金属的电化学腐蚀，特别是对于不锈钢等合金材料。
土壤环境也是导致金属腐蚀的一个重要因素。
土壤中的水分、氧气、酸碱度以及微生物等都会对埋在地下的金属管道、电缆等产生腐蚀作用。
不同类型的土壤，其腐蚀性也有所不同。
例如，酸性土壤对金属的腐蚀更为严重。
除了上述常见的环境因素，还有一些特殊的环境条件也会影响金属的腐蚀。
例如，在海洋环境中，海水的高盐度、强大的水流冲击以及复杂的生物活动，使得金属面临着极为严峻的腐蚀挑战。
了解了环境因素对金属腐蚀的影响，那么我们该如何采取有效的防护措施呢？针对湿度的影响，我们可以通过控制环境湿度来减缓腐蚀。
土壤腐蚀区域等级电流密度电位差
土壤腐蚀区域等级电流密度电位差土壤腐蚀是指土壤中的金属材料受到化学、电化学或生物作用的影响而发生破坏、溶解或腐蚀的现象。
不同区域的土壤腐蚀程度不同，由于土壤成分、温度、湿度等因素的差异，电流密度和电位差也会有所不同。
本文将从土壤腐蚀的等级、电流密度和电位差三个方面进行阐述。
一、土壤腐蚀区域等级土壤腐蚀区域等级是根据土壤腐蚀程度的不同而划分的。
通常将土壤腐蚀分为轻度、中度和重度三个等级。
轻度腐蚀区域的特点是土壤中的腐蚀作用较弱，金属材料的损失相对较小。
这种情况下，土壤中的电流密度较低，通常在0.1-1.0 mA/cm²之间。
电位差较小，一般在-0.2V到-0.4V之间。
中度腐蚀区域的土壤腐蚀程度介于轻度和重度之间。
电流密度一般在1.0-10.0 mA/cm²之间，电位差在-0.4V到-0.6V之间。
重度腐蚀区域的土壤腐蚀程度最为严重，金属材料的腐蚀损失较大。
此时，土壤中的电流密度会超过10.0 mA/cm²，电位差一般在-0.6V 以下。
二、电流密度的影响因素土壤中的电流密度取决于多个因素，主要包括土壤中的湿度、温度、土壤成分和金属材料的特性等。
土壤中的湿度是影响电流密度的重要因素之一。
湿度越高，土壤中的电解质浓度越大，电流密度也会相应增加。
土壤的温度也会对电流密度产生影响。
一般来说，土壤的温度越高，电流密度也会随之增加。
土壤成分和金属材料的特性也会对电流密度产生影响。
土壤中含有的金属离子浓度越高，电流密度也会相应增加。
而金属材料的导电性能和抗腐蚀性能也会影响电流密度的大小。
三、电位差的作用机制电位差是指金属材料与土壤之间的电势差，可以用来描述土壤腐蚀的趋势和方向。
当金属材料与土壤接触时，会形成一个电化学电池，产生电流。
电位差的大小取决于金属材料的电极电势和土壤的氧化还原能力。
金属材料的电极电势是指金属表面与标准电极之间的电势差。
金属表面的电极电势越负，说明金属更容易被腐蚀。
Q235钢在湖北变电站土壤中的腐蚀行为研究
ｆｃｏｓａｆｃｉｇｓｉｃｒｏｉｎ Ｑ２ ５ｓ ｅ ｃｒｏｉｎｒｔ ｉｃｅｓｄｗｉ ｅｉｃｅｓ ｇｏ ｔｒｃｎｅ ｔ ａｔｒ ｆ ｔ ｏｌ ｏｒｓ ． ３ ｔ ｌ ｏ ｓｏ ａｅ ｎ ｒａｅ ｔ ｔ ｎｒａｉ ｆｗａ ｏｔｎ ｅ ｎ ｏ ｅ ｈｈ ｎ ｅ
ａ ｄ ｒ ａ ｈ ｄ ａ ｍａ ｉ ｍ ａｕ ｅ ｈ ｔｒｃ ｎ ｅ ｔｏ ｏｌｉ ａｕ ａｅ ｎ ａｎ ａｎ ｄ ａｈ ｇ ｅ ｅ ｅ ｎ ｅ ｃ ｅ ｘ ｍｕ ｖ ｌ ｅ ｗｈ ｎ ｔ ｅｗａｅ ｏ ｔｎ ｆｓ ｉ ｓｓ ｔ ｒ ｔｄ ａ ｄ ｍ ｉｔｉ ｅ ｉ ｈ ｒｌｖ ｌ ｗｈ ｎ ｔｅ ｗａｅ ｏ ｔｎ ｆｓ ｉ ｒ ａ ｈ ｄ ｓ ｐ ｒｓ ｔｒ ｔ ｎ Ｔｈ ｏ ｌ ｅ ｉｔｖｔ ａ ｎ ｔｂ ｅｃ ｔｒｏ ｆｔｅ ｅ ｈ ｔｒｃ ｎｅ ｔｏ ｏｌ ｅ ｃ ｅ ｕ ｅ —ａｕ ａｉ ． ｅ ｓ ｉ ｒ ｓｓｉｉ ｃ ｎ ｏ ｅ ｔ ｒ ｅ ｎ ｏ ｏ ｙ ｈ ｉ ｉ ｈ
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金属腐蚀类型
金属腐蚀类型金属腐蚀是指金属与其周围环境发生化学反应，导致金属表面出现物理或化学变化的过程。
金属腐蚀类型繁多，下面将介绍几种常见的金属腐蚀类型。
1. 酸性腐蚀酸性腐蚀是金属在酸性环境中发生的一种腐蚀形式。
在酸性环境中，金属表面的氧化膜容易被酸侵蚀，从而导致金属腐蚀。
酸性腐蚀常见于酸雨、酸性土壤等环境中，对建筑结构、汽车等金属制品造成严重影响。
2. 碱性腐蚀碱性腐蚀是金属在碱性环境中发生的一种腐蚀形式。
碱性物质能够破坏金属表面的氧化膜，使金属暴露在环境中，进而发生腐蚀。
碱性腐蚀常见于海洋环境、碱性土壤等场合，对船舶、海洋平台等金属结构造成严重损害。
3. 氧化腐蚀氧化腐蚀是金属与氧气发生化学反应而引起的腐蚀形式。
金属表面的氧化膜与氧气反应，形成金属氧化物，腐蚀金属。
氧化腐蚀常见于大气中，对金属建筑、桥梁等结构具有重要影响。
4. 电化学腐蚀电化学腐蚀是金属在电解质溶液中发生的一种腐蚀形式。
电解质溶液中的阳极、阴极以及金属之间的电流作用下，金属发生腐蚀。
电化学腐蚀常见于海水、地下水、酸碱溶液等环境中，对管道、容器、设备等金属制品造成严重危害。
5. 微生物腐蚀微生物腐蚀是由微生物引起的金属腐蚀过程。
微生物能够产生各种酸性、碱性物质，破坏金属表面的保护层，导致金属腐蚀。
微生物腐蚀常见于土壤、水体中，对船舶、管道、地下设施等金属结构造成严重危害。
6. 应力腐蚀应力腐蚀是金属在应力和腐蚀介质共同作用下发生的一种特殊腐蚀形式。
金属在应力作用下，与腐蚀介质相互作用，导致金属发生腐蚀。
应力腐蚀常见于高温高压环境中，对石油化工设备、核电站等重要设施造成严重威胁。
金属腐蚀对于工业生产和社会发展具有重要影响。
为了防止金属腐蚀，人们采取了各种措施，如选用抗腐蚀材料、涂覆保护层、施加电流保护等。
然而，金属腐蚀仍然是一个全球性难题，需要不断研究和创新来解决。
只有加强金属腐蚀防护措施，才能保证金属制品的使用寿命和安全性，推动工业发展和社会进步。
腐蚀的理论及应用-部分章节总结
《腐蚀理论及应用》部分篇章总结根据腐蚀的基本过程易知，其主要是在金属与介质之间的界面上进行，故腐蚀介质对金属材料的腐蚀过程有重大的影响。
在石油化工生产中，由于各种介质的性质不同，金属在其中的腐蚀规律也不同。
以下简述金属在各种环境下的腐蚀。
（1）金属在干燥气体中的腐蚀：分析金属在干燥气体中的腐蚀，有实际意义的是高温（500～1000℃）下的腐蚀，包括金属的高温氧化、钢的脱碳、铸铁的肿胀和钢在高温高压下的氢腐蚀。
（2）金属在大气中的腐蚀：这是最古老的腐蚀问题，在很大程度上取决于大气的成分、湿度和温度。
表面的潮湿程度，通常是决定大气中腐蚀速度的主要因素，腐蚀率通常随湿度增加而增加，对于许多金属都存在一个临界湿度，在临界湿度以上，腐蚀速度迅速增大。
腐蚀程度最大的是潮湿的、受严重污染的工业大气，对于大多数工业结构合金来说，最能加速腐蚀工程的是二氧化硫、硫化氢、氯。
（3）金属在海水中的腐蚀：海水是唯一的含盐浓度相当高的电解质溶液也是天然腐蚀剂中腐蚀性最强的介质之一。
海水除含盐类外，还有含量小的其他组分，如臭氧、游离的碘和溴亦是强烈的阴极去极化剂和腐蚀促进剂。
由于海水对金属的腐蚀作用是有电化学的本质，故金属在海水腐蚀中的一个重要参数是电极电位，然而多数金属在海水中的开路电位不是一个常数，它随氧含量、水速、温度和金属的表面条件、冶金因素而改变。
而许多非铁金属如铝、钛等在静止或缓慢流动的海水中，腐蚀率是比较小的。
（4）金属在土壤中的腐蚀：多数土壤是无机的和有机的胶质混合颗粒的集合，有毛细管多孔性，土壤的空隙为空气和水气所充满，土壤中含有的盐类溶解在水中，使土壤具有离子导电性，成为一种电解质。
大多数金属在土壤中的腐蚀都属于氧去极化腐蚀，只有在少数情况下才发生氢去极化腐蚀。
土壤腐蚀常见的形式有：由于充气不均引起的腐蚀、由杂质电流引起的腐蚀和由微生物引起的腐蚀。
（5）金属在酸、碱中的腐蚀：酸类对金属的腐蚀情况包括非氧化性酸腐蚀（腐蚀的阴极过程纯粹为氢去极化过程）和氧化性酸腐蚀（腐蚀的阴极过程主要是氧化剂的还原过程）。
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金属在土壤中的腐蚀
林清枝
金属在大自然中经常遭到的各种电化学腐蚀、如大气腐蚀、土壤腐蚀和海水腐蚀等。
这些腐蚀有个共同特点，即主要是吸氧腐蚀（电化学腐蚀中，是氧分子接受电子），但它们又具有各自的规律。
如今，随着现代比城乡建设，地下设施日益增多，金属构件遭到的腐蚀日趋严重，研究并了解土壤的腐浊规律显得有格外意义。
由于土壤的组成及结构的复杂性，其腐蚀远比大气腐蚀复杂得多，本文仅就土壤的腐蚀类型作些分析。
常见的土壤腐蚀有：
一、差异充气引起的腐蚀
由于氧气分布不均匀而引起的金属腐蚀，称为差异充气腐蚀。
土壤的固体颗粒含有砂子、灰、泥渣和植物腐烂后形成的腐植土。
在土壤的颗粒间又有许多弯曲的微孔（或称毛细管），土壤中的水分和空气可通过这些微孔而深入到土壤中的水分和空气可通过这些微孔而深入到土壤内部，土壤中的水分除了部分与土壤的组分结合在一起，部分粘附在土壤的颗粒表面，还有一部分可在土壤的微孔中流动。
于是，土壤的盐类就溶解在这些水中，成为电解质溶液，因此，土壤湿度越大含盐量越多，土壤的导电性就越强。
此外，土壤中的氧气部分溶解在水中，部分停留在土壤的缝隙内，土壤中的含氧量也与土壤的湿度、结构有密切关系，在干燥的砂土中，氧气容易通过,含氧量较高;在潮湿的砂土中, 氧气难以通过，含氧量较低.；在潮湿而又致密的粘士中，氧气的通过就更加困难，故含氧量最低。
埋在地下的各种金属管道，如果通过结构和干湿程度不同的土壤将会引起差异充气腐蚀，假如，铁管部分埋在砂士中，另一部分埋在粘土中，由腐蚀电池阳极Fe-2e→Fe2+
阴极1
2
O2+H2O＋2e→2OH-
不难看出，因砂土中氧的浓度大于粘士中氧的浓度，则在砂土中更容易进行还原反应，即在砂土中铁的电极电势高于在粘土中铁的电极电势，于是粘土中铁管便成了差异充气电池的阳极而遭到腐蚀。
同理，埋在地下的金属构件，由于埋设的深度不同，也会造成差异充气腐蚀，其腐蚀往往发生在埋得深层的部位，因深层部位氧气难以到达，便成为差异充气电池的阳极,那些水平放置而直径较大的金属管，受腐蚀之处亦往往是管子的下部，这也是由差异充气所引起的腐蚀。
二、微生物引起的腐蚀
如果土壤中严重缺氧，又无其他杂散电流，按理是较难进行电化学腐蚀的，可是埋在地下了的金属构件照样遭到严重的破坏，有人曾在电子显微镜下观察被土壤腐蚀的金属，发现有种细菌，其形状为略带弯曲的圆拄体，长度约为 2 ×10-6m，并长有一根鞭毛。
细菌依靠鞭毛的伸曲，使其躯体向前移动。
由于它
依赖于硫酸盐还原反应而生存的，所以人们称它为硫酸盐还原菌。
它对金属腐蚀作用的解释，率先由屈菲(Kuhv)提出，在缺氧条件下，金属虽然难以发生吸氧腐蚀,但可进行析氢腐蚀（电化学腐蚀中，有氢气放出）。
只是因阴极上产生的原子态的氢未能及时变为氢气析出，而被吸附在阴极表面上，直接阻碍电极反应的进行，使腐蚀速率逐渐减慢。
可是，多数的土壤中都含有硫酸盐。
如果有硫酸盐还原菌存在，它将产生生物催化作用，使SO42-离子氧化被吸附的氢，从而促使析氢腐蚀顺利进行。
整个过程的反应如下：
阳极4Fe-8e = 4Fe2+
阴极8H++8e＝8H（吸附在铁表面上）
SO42-+8H还原菌
−−S2-+4H2O
−→
Fe2++S2- = FeS（二次腐蚀产物）
+)3Fe2++6OH- = Fe(OH)2（二次腐蚀产物）
___________________________________________
总反应:4Fe+SO42-+4H2O = FeS+3Fe(OH)2+2OH-
其腐蚀特征是造成金属构件的局部损坏，并生成黑色而带有难闻气味的硫化物。
硫酸盐还原菌便是依靠上述化学反应所释放出的能量进行繁殖的。
据目前研究，能参与金属腐蚀过程的细菌不止一种，它们并非本身使金属腐蚀，而是细菌生命活动的结果间接地对金属电化学腐蚀过程产生的影响。
例如，有的细菌新陈代谢能产生某些具有腐蚀性的物质（如硫酸、有机酸和硫化氢等),从而改变了土壤中金属构件的环境；有的细菌能催化腐蚀产物离开电极的化学反应，致使腐蚀速率加快。
此外，许多细菌还能分泌粘液，这些粘液与土壤中的土粒、矿物质、死亡细菌、藻类以及金属腐蚀产物等粘合并形成粘泥，覆盖在金属构件的表面，因局部缺氧成为差异充气电池的阳极，从而遭到严重的孔腐蚀。
腐蚀性细菌一般分为喜氧性菌（又称嗜氧性菌）和厌氧性菌两大类。
增氧性菌必须在有游离氧的环境中生存，如喜氧性氧化铁杆菌，它依靠金属腐蚀过程中所产生的Fe2+氧化成Fe3+时所释放的能量来维持其新陈代谢，它存在于中性含有有机物和可溶性铁盐的水、土壤及锈层中，其生长温度为20－25℃，pH在7－7.4 之间。
又如喜氧性排硫杆菌，能将土壤中的污物发醇所产生的硫代硫酸盐还原为硫元素；而喜氧性氧化硫杆菌又可把元素硫氧化为硫酸，从而加快金属的腐蚀。
这类细菌常存在于土壤、污水及泥水中，其生长温度为28－30℃,PH为2.5－3.5。
厌氧性菌必须在缺乏游离氧的条件下才能生存，如硫酸盐还原菌是种常见的厌氧性菌.它是地球上最古老的微生物之一，其种类繁多，广泛存在于中性的土壤、河水、海水.油井、港湾及锈层中，它们的共同特点是把硫酸盐还原为硫化物，生长适宜温度为30℃,PH在7.2－7.5.
喜氧性菌和厌氧性菌虽然生存条件截然不同，但往往在喜氧性菌腐蚀产物所造成的局部缺氧的环境中，厌氧性菌亦可以得到繁殖的机会，这种不同性质细菌的联合腐蚀常发生于水管内壁，在那里，首先是氧化铁杆菌将水管腐蚀溶解下来的Fe3+，并形成Fe(OH)3沉淀，其沉淀附着在水管内壁生成硬壳状的锈瘤。
瘤下的金属表面缺氧，恰好为硫酸盐还原菌提供生存与繁殖的场所。
这样，两类细菌相辅相成，更加快了瘤下金属的溶解。
有人取下锈瘤，经分析发现其中的腐蚀产物含有1.5％－2.5％的硫化物，每克腐蚀产物中约含有1000条硫酸盐还原菌。
此外，还有一些腐蚀性细菌不论有氧或无氧的环境中均能生存，如硝酸盐还原菌，能把土壤中的硝酸盐还原为亚硝酸盐和氨。
它的生长温度为27℃，pH为
5.5－8.5。
如今发现，由微生物引起的腐蚀广泛地存在于地下管道、矿井、海港、水坝以及循环冷却系统的金属构件和设备中，给冶金、电力、航海、石油及化工等行业带来极大的损失.因此,近十多年来,对如何控制微生物腐蚀的研究日益引起有关部门的高度重视，越来越多的人从事这方面的考察与研究，已取得了可喜的进展。
三、杂散电流引起的腐蚀
由于某种原因，一部分电流离开了指定的导体，而在原来不该有电流的导体内流动，这一部分电流，称为杂散电流。
它主要来自于电气火车、直流电焊、地下铁道及电解槽等电源的漏电。
由杂散电流引起的腐蚀，如在金属制作的电解槽中进行电解时，正常情况下电流应从正极通过电解液流向负极。
但也有可能有部分电流先从正极流向靠近正极的金属槽壁，然后从靠近负极的电解壁流出，并通过溶液回到负极.这样，电流在从金属电解槽壁流出之处便成为阳极而遭到腐蚀.又如电气火车顶上有根架空线，其作用是接受从电站正极输入的直流电，经过车厢后从地面铁轨回到电站的负极。
如果各段铁轨间连接良好,则大部分电流能通过路轨回到电站.要是路面不平,路轨间连接又不好,而地面又潮湿,这时将有部分电流流入地下，通过埋在路轨下的金属管道或其他金属设施，最后返回路轨到电站的负极。
这时，路轨下出现两个串联的大电解池。
根据电流的流动方向，一个电解池的阳极是铁轨，阴极是地下管线；另一电解池的阳极是地下管线，阴极是路轨。
前者腐蚀的是路轨，暴露在地面上，易被发现，维修也方便；后者腐蚀的是地下管线，不易被发现，且维修也不便，问题更为严重。
此外，杂散电流也能引起钢筋混凝土结构的腐蚀，尤其冬季施工,为了防冻而在混凝土中加入氯化物(如NaCl、CaC12），其腐蚀就更为严重。
可见，土壤腐蚀同样既广泛又严重，研究并了解各类土壤的腐蚀规律，其目的在于防腐。