材料腐蚀与防护第八讲-土壤腐蚀

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％。
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法 测定土壤腐蚀速度的极化阻力法 氧化还原电位法
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。
土壤的电阻率与腐蚀性的关系
土壤电阻率 ／· cm 土壤腐蚀性 钢的平均腐蚀速 度／mm· a－1
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。
0－500 很高 >1
500－ 2000 高 0.2－1
2000－ 10000 中等 0.05－ 0.2
>1000 0 低 <0.05
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（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。
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
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