材料腐蚀与防护第八讲土壤腐蚀

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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。
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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
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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
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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 3. 腐蚀电流（长线电流）可达5A 4. 流动的范围可超过1.5Km
0－500
土壤腐蚀性
钢的平均腐蚀速度 ／mm·a－1
很高 >1
500－ 2000
高
2000－ 10000
>10000
中等
低
0.2－1 0.05－0.2 <0.05
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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。
土壤腐蚀
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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
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低碳钢材料在中国不同地区土壤的腐蚀 数据
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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；
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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。
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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wenku.baidu.com 测定土壤腐蚀速度的极化阻力法 氧化还原电位法
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防止土壤腐蚀的措施
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1 旧管道（阴极），2 新管道（阳极）
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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。
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土壤的电阻率与腐蚀性的关系
土壤电阻率 ／·cm
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管道在不同结构的土壤中形成的氧浓差电池
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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
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杂散电流腐蚀（Stray Current Corrosion）:
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。
I： 路轨（阳极）土壤管线（阴极）； II： 管线（阳极）土壤路轨（阴极）。
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％。
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。
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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。
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
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