土壤當(dāng)中的腐蝕

1、土壤當(dāng)中的腐蝕（油管） 胥亞琨 什么是土壤腐蝕？簡單的說埋在土壤中的金屬及其構(gòu)件的腐蝕。研究土壤腐蝕的意義？研究土壤腐蝕的意義？土壤腐蝕是一種很嚴重的腐蝕形式，對于先進國家來說，地下的油、氣、水管線長達數(shù)百萬千米以上，每年因腐蝕損壞而替換的各種管子費用就有幾億美元之多。因此研究土壤腐蝕的規(guī)律，防止土壤中金屬的腐蝕有很重要的意義?；緝?nèi)容 土壤電解質(zhì)的基本特點 土壤腐蝕的電極過程 土壤腐蝕的形式 影響土壤腐蝕的土壤參量 土壤腐蝕的一般解決措施 金屬油管在土壤中的腐蝕及措施一.土壤電解質(zhì)的特性 1.多相性： 土壤由土粒、水、空氣組成，土粒中又包含著多種無機礦物質(zhì)以及有機物質(zhì)；2.多孔性： 在土壤的

2、顆粒間形成大量毛細管微孔或孔隙，孔隙中充滿了空氣和水； 3.不均勻性： 土粒、氣孔、水分、結(jié)構(gòu)緊密程度差異，不同性質(zhì)的土壤交替更換等；4.相對固定性： 土壤的固體部分不動，氣相和液相有限運動。 二.土壤腐蝕的電極過程 （1）陽極過程 1.在潮濕土壤中的陽極過程類似于在溶液中陽極過程腐蝕；2.在干燥且透氣性良好的土壤中，陽極過程接近于大氣腐蝕的陽極過程。 二.土壤腐蝕的電極過程（2）陰極過程： 吸氧反應(yīng)，即氧去極化反應(yīng)。 氧的傳輸特點為氧由氣相和液相兩條途徑輸送 隨土壤中氣相或液相的定向流動而傳輸，定向流動的程度取決于土壤表面層溫度的周期波動 。 隨土壤的氣相和液相進行擴散（主要途徑）擴散速度主

3、要取決于土層的深度、厚度和濕度。 二.土壤腐蝕的電極過程（3）土壤腐蝕的控制特征 a大多數(shù)土壤為潮濕土壤，腐蝕的特點：腐蝕控制特征為陰極控制（陰極極化為電化學(xué)極化控制）b疏松干燥土壤，表現(xiàn)為陽極控制，類似于大氣腐蝕c長距離宏觀腐蝕電池作用下，土壤的電阻成為腐蝕控制因素，腐蝕控制特征為：陰極電阻混合控制土壤腐蝕的電化學(xué)過程總結(jié) 陽極過程：Fe+nH2OFe2+ .nH2O+2e- 陰極過程：O2+H2O+4e-4OH- 當(dāng)腐蝕決定于 腐蝕微電池 或 距離不太長的宏觀腐蝕電池時，腐蝕主要為陰極控制；在疏松干燥的土壤中隨氧滲透率的增加，腐蝕轉(zhuǎn)化為陽極控制 在酸性很強的土壤中，才發(fā)生氫的去極化，2H+

4、2e-H2 在某些情況下，還有微生物參與的陰極還原過程。 三.土壤中的腐蝕形式1.腐蝕宏電池引起的土壤腐蝕長距離腐蝕宏電池土壤局部不均勻性引起的腐蝕宏電池埋設(shè)深度不同及邊緣效應(yīng)引起的腐蝕宏電池金屬所處狀態(tài)的差異引起的腐蝕宏電池 2.雜散電流引起的土壤腐蝕雜散電流引起的土壤腐蝕3.微生物引起的土壤腐蝕微生物引起的土壤腐蝕1.腐蝕宏電池腐蝕宏電池 長距離腐蝕宏電池長距離腐蝕宏電池：發(fā)生于埋設(shè)于地下的長距離金屬構(gòu)件。 成因：1.原因是管線通過的土壤的組成，結(jié)構(gòu)不同。氧的滲透性不同而造成氧濃差電池，2.另外土壤含有硫化物、有機酸或工業(yè)污水，使土壤性質(zhì)發(fā)生改變管道在不同結(jié)構(gòu)的土壤中形成的氧濃差電池局部不

5、均勻性所引起的腐蝕宏電池局部不均勻性所引起的腐蝕宏電池 埋設(shè)部位土壤中石塊等夾雜物的透氣性如果比土壤本體透氣性差，該部位為宏觀腐蝕電池的陽極； 與土壤本體接觸處，氧可通過土壤本體傳輸，該處的金屬為陰極 埋設(shè)深度不同及邊緣效應(yīng)埋設(shè)深度不同及邊緣效應(yīng)表現(xiàn)：埋設(shè)更深的構(gòu)件腐蝕更嚴重；對于直徑大的油管，下半部分比上半部分腐蝕更嚴重。 原因：較深的部位 陽極 較淺的部位 陰極同理，氧更容易到達電極邊緣，因此邊緣腐蝕輕微，這是邊緣效應(yīng)。金屬所處狀態(tài)的差異金屬所處狀態(tài)的差異 異金屬接觸、溫差、應(yīng)力及金屬表面狀態(tài)的不同。1 舊管道（陰極），2 新管道（陽極）2.雜散電流引起的土壤腐蝕 由原定的正常電路漏失而流

6、入它處的電流，造成的腐蝕。主要來源是應(yīng)用直流電大功率電氣裝置，如電氣化鐵道、電解及電鍍槽、電焊機、電化學(xué)保護裝置等。 了解：交流電也會引起雜散電流腐蝕，但破壞要弱得多。頻率為60Hz交流電的作用約為直流電的1。I： 路軌（陽極）土壤管線（陰極）；II： 管線（陽極）土壤路軌（陰極）。 在缺氧的土壤條件下，如密實、潮濕的黏土深處，金屬腐蝕似乎難以進行，但是有利于某些微生物的生長。細菌生命活動間接地對金屬腐蝕的電化學(xué)過程產(chǎn)生影響。 如硫酸鹽還原菌促進陰極去極化，生成的硫化氫也有促進腐蝕的作用。 3.微生物引起的土壤腐蝕土壤腐蝕形式總結(jié)氧濃度差電池 土壤的透氣性好壞直接與土壤的孔隙度松緊度，土質(zhì)結(jié)構(gòu)

7、有著密切關(guān)系。緊密的土壤中氧氣的傳遞速度較慢，疏松的土壤中氧氣的傳遞速度較快。在含氧量不同的土壤中，很容易形成氧濃差電池而引起腐蝕。鹽濃度差電池 土壤中的鹽分除了對土壤腐蝕介質(zhì)的導(dǎo)電過程起作用外，還參與電化學(xué)反應(yīng)，從而影響土壤的腐蝕性。它是電解液的主要成份。含鹽量越高，電阻率越低，腐蝕性就越強。氯離子對土壤腐蝕有促進作用，所以在海邊潮汐區(qū)或接近鹽場的土壤，腐蝕更為嚴重。但堿土金屬鈣、鎂等的離子在非酸性土壤中能形成難溶的氧化物和碳酸鹽，在金屬表面上形成保護層，能減輕腐蝕。富含鈣鎂離子的石灰質(zhì)土壤，就是一個典型例子。土壤腐蝕形式總結(jié) 異金屬接觸電池 雜散電流腐蝕 氧濃差電池 鹽濃差電池 溫差電池

8、新舊管線構(gòu)成的腐蝕 微生物腐蝕土壤腐蝕最主要的兩種形式土壤腐蝕最主要的兩種形式四四. .土壤腐蝕的影響因素土壤腐蝕的影響因素 材料因素的影響： 鑄鐵、碳鋼，低合金鋼的腐蝕速度，無明顯差別。 土壤性質(zhì)的影響 孔隙度（透氣性）、含水量、電阻率、氧化還原電位、pH值和含鹽量。土壤電阻率cm0500500200020001000010000土壤腐蝕性很高高中等低鋼的平均腐蝕速度mma110.210.050.20.05土壤的電阻率與腐蝕性的關(guān)系土壤的電阻率與腐蝕性的關(guān)系五.防止土壤腐蝕的措施 覆蓋層保護： 焦油瀝青、環(huán)氧煤瀝青質(zhì) 、聚乙烯塑料膠帶防腐層及泡沫塑料防腐層 陰極保護 ： 覆蓋層和陰極保護法結(jié)

9、合 改變土壤環(huán)境 ： 石灰石碎塊 、加強排水以降低水位 六.金屬油管土壤腐蝕及措施埋地鋼鐵管道的保護（1）改善金屬本質(zhì) 根據(jù)不同的用途選擇不同的材料組成耐蝕合金，或在金屬中添加合金元素，提高其耐蝕性，可以防止或減緩金屬的腐蝕。例如，在鋼中加入鎳制成不銹鋼可以增強防腐蝕能力。 （2）形成保護層 在金屬表面覆蓋各種保護層，把被保護金屬與腐蝕性介質(zhì)隔開，是防止金屬腐蝕的有效方法。工業(yè)上普遍使用的保護層有非金屬保護層和金屬保護層兩大類。它們是用化學(xué)方法，物理方法和電化學(xué)方法實現(xiàn)的 （3） 改善腐蝕環(huán)境 改善環(huán)境對減少和防止腐蝕有重要意義。例如，減少腐蝕介質(zhì)的濃度，除去介質(zhì)中的氧，控制環(huán)境溫度、濕度等都

10、可以減少和防止金屬腐蝕。也可以采用在腐蝕介質(zhì)中添加能降低腐蝕速率的物質(zhì)（稱緩蝕劑）來減少和防止金屬腐蝕。 （4） 電化學(xué)保護法 電化學(xué)保護法是根據(jù)電化學(xué)原理在金屬設(shè)備上采取措施，使之成為腐蝕電池中的陰極，從而防止或減輕金屬腐蝕的方法(c)(c)電流通過絕緣法蘭外的土壤電流通過絕緣法蘭外的土壤 或管道內(nèi)的電解液流通或管道內(nèi)的電解液流通(a)(a)未保護管道近陽極未保護管道近陽極并與被保護管道交叉并與被保護管道交叉陰極保護系統(tǒng)產(chǎn)生的陰極保護系統(tǒng)產(chǎn)生的雜散電流對其他設(shè)備雜散電流對其他設(shè)備的干攏腐蝕。的干攏腐蝕。(b)(b)兩條交叉的管道分別兩條交叉的管道分別靠近陽極和被保護設(shè)備靠近陽極和被保護設(shè)備電源電源陽極陽極未保護管道被保護管道未保護管道被保護管道絕緣法蘭絕緣法蘭未保護管段被保護管段未保護管段被保護管段電源被保護貯罐電源被保護貯罐陽極未保護管道陽極未保護管道鐵軌鐵軌防止雜散電流腐蝕的防止雜