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。
这种腐蚀，时时都在发生——土壤腐蚀知多少
这种腐蚀，时时都在发生——土壤腐蚀知多少摘要：精确的设计，良好的制造环境以及合适的防护等级是应对土壤腐蚀造成不利影响的有效措施。
和其他环境相同，土壤也具有腐蚀性。
在腐蚀工程中，大量埋于地面下方的结构物（如容器、储油箱和管道等）都会受到土壤腐蚀的影响。
尽管土壤腐蚀会带来经济上的损失并造成结构物的失效，我们可以通过在设计和制造环节使用各种措施来避免土壤腐蚀造成的不良影响。
在此之前，我们应先了解何为土壤腐蚀。
什么是土壤腐蚀？土壤腐蚀是一个十分复杂的过程，其中包含了多个变量因素，比如与土壤中的某些元素发生的化学反应。
此外，土壤特性中存在的变量会对埋地结构物中发生的腐蚀活动具有重大影响。
又如碳素钢受土壤腐蚀影响的表现会被土壤性质以及环境中（如氧气和水分）其他因素所影响。
此类因素能严重影响腐蚀速率以及腐蚀的严重程度。
在某些极端案例中，土壤腐蚀能在短短一年间使埋地容器发生穿孔现象。
那土壤腐蚀中的关键因素都有哪些？一般来说，通过观察下列因素能帮助我们判定土壤腐蚀性的强弱：是否具有强导电性是否具有高水分含量是否具有高溶解盐含量和酸性土壤腐蚀一般会发生于埋于地下的储油罐，缆线，地基和各种输送管道中。
不过，任何与土壤有接触的结构物都应被视为会受土壤腐蚀的影响。
土壤腐蚀问题由腐蚀引起的破坏能够造成数十亿美元的经济损失，其中大多数的损失都与埋地的金属或钢结构受腐蚀影响而被破坏有关。
在多数此类腐蚀案例中，腐蚀速率极快、程度极其严重，以至于结构物会造成严重的损坏。
因此，除了了解该如何减轻、应对土壤腐蚀造成的影响以外，我们还应清楚土壤腐蚀发生的机理。
以下列出了一些重要的有关土壤腐蚀的基本事项。
土壤的腐蚀性与所含空气量，盐含量，保水性，土壤酸度以及土壤中存在的离子种类有关。
现在让我们一同再深入地了解一下这些基本因素吧！存在于土壤中的空气量存在于土壤中的空气量是腐蚀中的一个重要因素，会影响土壤的蒸发率及保水率。
含空气量较多的土壤，由于蒸发率较高，保水率较低，因而不易受腐蚀的影响。
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。
q235钢在3种典型土壤环境中的腐蚀行为
2019年10月第43卷第10期Vol.43No.10Oct.2019 MATERIALS FOR MECHANICAL ENGINEERINGDOI：10.11973/jxgccl201910004Q235钢在3种典型土壤环境中的腐蚀行为朱亦晨I,刘光明「，刘欣S裴锋S田旭2,甘鸿禹'(1.南昌航空大学材料科学与工程学院，南昌330063；2.国网江西省电力有限公司电力科学研究院，南昌330096)摘要：选择取自武汉的近中性黄棕壤、取自天津的碱性盐碱土和取自南昌的酸性红壤作为腐蚀介质，对Q235钢进行室内模拟加速腐蚀试验，对比研究了试验钢的腐蚀速率、腐蚀形貌和腐蚀产物组成,分析了其腐蚀机理。
结果表明：在3种土壤中试验钢均发生了不均匀的全面腐蚀和局部点蚀。
腐蚀产物外层结构疏松，主要由Fe2O3、FeOOH组成；内层结构致密，主要由FqO。
组成。
在碱性盐碱土中，试验钢表面形成了结构完整的腐蚀产物层，抑制了阴极的耗氧反应，腐蚀速率最低;酸性红壤中较高浓度的H+促进了阴极析氢反应的进行以及裂纹的产生，试验钢腐蚀速率最高；在腐蚀后期，试验钢表面形成了致密的Fe3O4内锈层，因此腐蚀15d时的腐蚀速率大于腐蚀30d时的。
关键词：Q235钢；土壤；加速腐蚀试验；电化学反应中图分类号：TG172文献标志码：A文章编号：1000-3738(2019)10-0015-05Corrosion Behavior of Q235Steel in Three Typical Soil Environments ZHU Yichen1,LIU Guangming1,LIU Xin2,PEI Feng2.TIAN Xu2.GAN Hongyu1(1.School of Materials Science and Engineering,Nanchang Hangkong University,Nanchang330063,China；2.State Grid Jiangxi Electric Power Research Institute,Nanchang330096,China)Abstract:The near-neutral yellow brown soil from Wuhan,the alkaline saline-alkali soil from Tianjin and the acid red soil from Nanchang were selected as corrosive media.The indoor simulated accelerated corrosion test of Q235steel was carried out.The corrosion rate,corrosion morphology and corrosion product composition of the test steel were compared,and the corrosion mechanism was analyzed.The results show that the test steel in all the three soils had uneven comprehensive corrosion and local pitting.The outer layer structure of the corrosion products was loose,mainly composed of Fe2C)3and FeOOH.The inner layer structure was dense and mainly composed of Fe3O4.In the alkaline saline-alkali soil,a structurally complete corrosion product layer was formed on the surface of the test steel,which inhibited the oxygen-consuming reaction of the cathode；the corrosion rate was the lowest.The higher concentration of H"in acid red soil promoted the process of the cathodic hydrogen evolution reaction and the generation of cracks；the corrosion rate of the test steel was the highest In the later stage of corrosion,the dense inner rust layer of Fe3O4was formed on the surface of the test steel；the corrosion rate of the test steel during15d was higher than that during30d.Key words:Q235steel；soil；accelerated corrosion test；electrochemical reaction0引言变电站的接地网装置铺设于地底，通过地下引收稿日期：2018-09-28；修订日期：2019-09-03基金项目：国家自然科学基金资助项目(51961028);国家电网公司科技项目(52182017000Y)作者简介:朱亦晨(1996—)，男，江西萍乡人，硕士研究生通信作者(导师)：刘光明教授线与电力设备连接，是电力设备泄流的重要通道口切。
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。
接地网土壤腐蚀性评价导则
接地网土壤腐蚀性评价导则接地网作为电力系统中的重要组成部分，承担着将电气设备接地并将电流回归到地面的任务。
然而，由于接地网经常处于地下或潮湿环境中，容易受到土壤的腐蚀，导致接地网的寿命缩短，影响电力系统的安全稳定运行。
因此，对于接地网的土壤腐蚀性评价至关重要。
本文将介绍如何进行接地网土壤腐蚀性评价。
一、土壤腐蚀性的因素土壤腐蚀性评价需要考虑多方面的因素，主要包括以下几个方面：1.土壤成分。
不同成分的土壤对金属材料的腐蚀性不同。
如含有酸性物质的土壤会加速金属的腐蚀速度。
2.土壤含湿量。
土壤过于干燥或潮湿都会影响材料腐蚀，因此需要考虑土壤的含湿量。
3.土壤温度。
土壤温度高会加快腐蚀速度，因此需要考虑所处地区的气温变化。
4.材料性质。
不同种类的金属材料对土壤的腐蚀性也有不同的影响，因此需要选择合适的材料对土壤腐蚀性进行评价。
二、评价指标在进行土壤腐蚀性评价时，常用的指标有以下几个：1.重量损失率。
通过比较材料在不同条件下的重量差别，计算腐蚀速率和腐蚀深度。
2.电化学方法。
通过材料的电化学特性和反应速率来评价土壤中对金属材料的腐蚀性。
3.物理方法。
通过对材料表面形貌及颜色等性质的观察，来评价其受到腐蚀的程度。
三、评价步骤进行接地网土壤腐蚀性评价的步骤如下：1.确定评价标准。
根据评价的需要，选择相应的评价指标，并建立评价标准。
2.采集土壤样品。
根据评价指标中所需要的温度、湿度等条件，采集相应的土壤样品。
3.制备试样。
根据实际情况，选择相应的材料制备成试样。
4.测试试样。
将试样埋入土壤中，按照相应的方法和条件进行测试。
5.分析数据。
根据测试结果，计算出相应的评价数据，以便进行分析。
6.得出。
通过对分析结果的比较和分析，得出评价。
四、保护措施为了保护接地网不受到土壤腐蚀，需要采取以下措施：1.防止土壤和水的直接接触。
可以采用防渗墙等措施进行防护。
2.定期清理。
对于长期埋在土壤中的接地网，需要定期进行清理和防护。
过程装备腐蚀与防护(闫康平)(二版)_第3章_金属在某些环境中的腐蚀
钢材受高温高压的氢气作用，变脆甚至破裂的现象 氢腐蚀分为两个阶段： I：氢脆阶段（也称为氢腐蚀的孕育期）；
II：氢侵蚀阶段
Fe3C +2H2→3Fe + CH4↑
Fe3C→ 3Fe + C C + 2H2→CH4
提高钢的抗氢腐蚀性能： 钢中加入强碳化物形成 元素（Cr、Mo、W、V、 Nb、Ti），使碳优先结 合成稳定的碳化物
（2）依靠选择氧化生成保护膜 合金元素的离子半径 < 基体金属离子半径 合金离子半径愈小,越容易发生选择氧化，添加量越多， 越能在低加热温度下发生选择氧化。如Fe中加Cr、Al形 成Cr2O3、Al2O3氧化膜,致密，阻止氧化的继续进行。 （3）生成稳定的新相（复合氧化物） 离子在AB2O4氧化膜中的扩散速度迟缓（移动所需活 化能提高） 合金元素和基体金属氧化物相互溶解形成新的复合氧 化物，使反应物质在其中的扩散速率非常小，提高了金属 抗氧化性质。如Fe中加入10%以上Cr生成FeO· Cr2O3尖 晶石型复合氧化膜，使离子在其中扩散迟缓，显示耐氧化 性。
氧化膜具有保护性的条件：
(i)膜必须是完整的。完整性是与庇林-贝德沃斯比r相关 r =VMO / VM
是金属氧化物体积VMO与所耗金属体积VM之比
r ≥1 膜保护性的必要条件，但不是充分条件 r<1 氧化膜疏松多孔，没有保护性。表3-2
•
(ii)膜具有足够强度和塑性,与基体金属结合力 强，膨胀系数相近。这是因为设备往往在热负荷 波动，温度剧变，流体冲刷或承受变载荷下的工 作。 • (iii)膜内晶格缺陷浓度低。如FeO是P型金属离 子不足氧离子过剩半导体，属岩盐(NaCl)立体结 构，晶格中有许多金属离子空位，膜保护性差。 磁性氧化铁Fe3O4具有尖晶石型的晶体结构，晶格 缺陷浓度低，膜具有高的保护性。 • (iv)氧化膜在高温介质中是稳定的,表现为高熔 点，高生成热。
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。
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 ，
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。
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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ｗｅ ｇ ｔ ｌ ｓ ｅ ｓ ｒ ｍ ｅ ｔ ｐ ｔ ｎ ｉ ｄ ｎ ｍ ｉ ｏ ａ ｉ ａ ｉ ｎ ａ ｄ ｅ ｅ ｔｏ ｙ ｉ ｘ ｅ ｉ ｅ ｔ ． ｓ ｌｓ ｓ ｏ ｄ ｉ ｈ —ｏ ｓ ｍ ａ ｕ ｅ ｎ ， ｏ ｅ ｔ ｙ ａ ｃ ｐ ｌ ｒ ｚ ｔｏ ｎ ｌ ｃ ｒ ｌ ｔｃ ｅ ｐ ｒ ｍ ｎ ｓ Ｒｅ ｕ ｔ ｈ ｗｅ ｏ
土壤腐蚀性检测
1.20土壤腐蚀是金属在土壤中所发生的腐蚀。
土壤是具有毛细管多孔性的特殊固体电解质。
土壤腐蚀的阴极过程主要是氧去极化作用，由于氧要透过固体的微孔电解质到达阴极，过程比较复杂，进行得较慢，且土壤的结构和湿度对氧的流动有很大的影响。
土壤腐蚀性检测标准如下：
CJ/T340-2011绿化种植土壤
DB23/T1198-2007土壤中咪草烟残留量的测定高效液相色谱法
DB23/T1232-2008土壤中乙草胺残留量的测定
DB23/T1257-2008城市绿地土壤养分测定技术规程
DB45/T571-2009土壤中稀土元素含量的测定ICP-MS等离子体质谱法
DZ/T0145-1994土壤地球化学测量规范
GB15618-1995土壤环境质量标准10
科标化工以“专心、专业、专注“为宗旨，致力于实现研究和应用的对接，从而推动化工行业的发展。
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。