江西紅壤對鋼的腐蝕講解

江西紅壤對鋼的腐蝕講解第1頁/共22頁土壤顏色差異及成因

影響土壤顏色的主要原因有土壤中腐殖質(zhì)含量的多少、土壤中所含化合物的種類以及土壤的風(fēng)化變質(zhì)程度

1.首先，土壤顏色的深淺與腐殖質(zhì)有關(guān)腐殖質(zhì)含量多時，土壤呈黑色，譬如北方寒地黑土；腐殖質(zhì)含量少時，土壤呈灰色，如新疆灰漠土2.其次，土壤的顏色還與土壤中所含化合物的種類有關(guān)氫氧化鐵為紅色，在土壤中含量多時，土壤便呈現(xiàn)不同程度的紅、棕紅及棕黃色

二氧化硅、碳酸鈣、高嶺土、氫氧化鋁等為白色，土壤中含任何一種這類化合物時，即呈灰白、淺灰或黃灰色第2頁/共22頁3.第三，土壤的顏色還和其風(fēng)化變質(zhì)程度有很大的關(guān)系

紅壤是在高溫高濕條件下，礦物發(fā)生強烈的風(fēng)化產(chǎn)生大量可溶性的鹽基、硅酸和含鋁鐵物質(zhì)鹽基和硅酸進入地下水后流走。含鋁鐵物質(zhì)則積累下來，在干燥條件下發(fā)生脫水形成無水的Fe2O3和Al2O3，紅色的赤鐵礦使土壤呈現(xiàn)紅色黃壤是鐵質(zhì)未完全氧化而呈現(xiàn)的紫色土壤則主要是由于成土年齡較短，其母巖是中、新生代沉積的紫色頁巖或砂頁巖第3頁/共22頁土壤的地域分布

由于地形和氣候等差異，北方地區(qū)多黑土和黃土，部分地區(qū)有鹽堿土。黑土是溫帶草原地帶和森林地帶所特有的土壤。因冬季寒冷、土地封凍，土壤里形成了大量的腐殖質(zhì)，使土壤呈黑色，較為肥沃，其主要分布于東北地區(qū)。南方地區(qū)多紅壤、黃壤以及水稻土。紅壤是亞熱帶常綠闊葉林地帶發(fā)育的土壤。因高溫多雨的氣候，風(fēng)化強烈，可溶性礦物被淋失，氧化鐵等礦物增多，使土壤呈紅色。

第4頁/共22頁黑色土壤紫色土壤第5頁/共22頁紅色土壤灰色土壤

第6頁/共22頁各地區(qū)土壤的成分及特點各地區(qū)土壤理化性質(zhì)對比地點土壤種類pH電阻率Ω.m含鹽量w/%W（HCO-）/%w(Cl)/%w(SO4）/%鷹潭紅壤4.8>6280.00590.00170.00140.0013廣州赤紅壤5.5>6280.00910.002600.0078深圳赤紅壤6.1>6280.01290.00070.00100.0078沈陽草甸土7.437.50.04460.00830.00170.0139成都黃粘土8.126.90.04030.01680.00170.0114新疆棕漠土8.539.60.66900.00920.13220.3236大港海濱鹽土8.60.421.96690.02071.09450.1120第7頁/共22頁金屬在酸性土壤中的腐蝕機理金屬在土壤中的腐蝕,絕大多數(shù)是電化學(xué)腐蝕.金屬在酸性土壤介質(zhì)中也必然和在其它土壤介質(zhì)一樣同時存在陰極和陽極兩個過程,兩個過程以相等的速度進行,但不在同一區(qū)域.為了研究金屬材料在酸性土壤中的腐蝕規(guī)律,必須了解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的基本理論陰極過程:金屬在酸性土壤中腐蝕,陰極過程是控制步驟.當(dāng)pH>4時,這個過程受氧輸送控制,氧向地下金屬構(gòu)件表面擴散,是一個非常緩慢的過程,與傳統(tǒng)電解液的腐蝕不同,就在于氧的進入不僅受到緊靠著陰極表面的電解質(zhì)的限制,而且還受到陰極周圍土層的阻礙.陰極過程為:O2+2H2O+4e-——4OH-第8頁/共22頁當(dāng)pH<4時,陰極反應(yīng)為氫的放電:2H++2e-——H2在我國酸性土壤中,絕大多數(shù)pH>4,也就是陰極主要以氧氣擴散為主.陽極過程:陽極金屬發(fā)生溶解,在酸性較強的土壤中,Fe以離子狀態(tài)存在于土壤中Fe——Fe2﹢+2e當(dāng)pH>4時,Fe2﹢+2OH-——Fe(OH)22Fe(OH)2+1/2O2+H2O——2Fe(OH)3第9頁/共22頁Fe(OH)3不穩(wěn)定,轉(zhuǎn)變?yōu)楦€(wěn)定的產(chǎn)物Fe(OH)3——FeOOH（堿式氧化亞鐵）+H2O第10頁/共22頁影響酸性土壤腐蝕的因素影響酸性土腐蝕,有多種因素,其中主要有:(1)交換性鋁(2)Cl-和so42-(3)土壤電阻率(4)含水量(5)pH值1.交換性鋁金屬在強酸性土壤中,受到很強的腐蝕.但在有機質(zhì)和有機酸含量很高的緩沖性能較強的土壤中,即使pH呈中性,對金屬也有較大的腐蝕性,這是因為有機酸與鋁的絡(luò)合促進了鋁的溶解,隨著有機酸濃度的增加,這種促進作用加強.pH<5的酸性土壤都含有相當(dāng)數(shù)量的交換性鋁.隨著pH的降低(如加HCl),其活性鋁化合物比較容易釋放Al3+:AlO—OH+3H+——Al3++2H2O則溶液中Al3+的濃度和土體表面交換性鋁的數(shù)量增加.當(dāng)陰極以氫放電為主時,部分氫離子參與鋁的溶解,勢必使陰極反應(yīng)速度減慢,從而,減小了陽極金屬的溶解速度;隨著pH的升高(如施石灰),則交換性鋁水解生成羥基鋁化合物:Al3++2H2O——AlO-OH+3H+第11頁/共22頁

當(dāng)陰極以氫放電為主時,氫離子濃度增加,使陰極反應(yīng)加劇,從而使陽極溶解加劇.2.土壤中Cl-及SO4

的影響土壤中Cl-及SO4是影響金屬材料在土壤中腐蝕的主要因素,主要對不銹鋼有很大的影響，酸性及中性土壤中Cl及SO4含量較少,而新疆及大港堿性土壤中Cl及SO4含量較高,埋設(shè)于土壤中的不銹鋼表面的鈍化膜在Cl及SO4的作用下,鈍化膜遭受破壞而成為陽極,其周圍表面為大陰極,在這種大陰極小陽極的腐蝕電池作用下產(chǎn)生點蝕坑,不銹鋼雖有著良好的抗全面抗蝕性能,但是不銹鋼易產(chǎn)生點蝕.晶間腐蝕,通常缺點是抗應(yīng)力腐蝕開裂、點腐蝕、縫隙腐蝕等局部腐蝕第12頁/共22頁

3.土壤電阻率土壤電阻率是一個綜合性因素,是土壤介質(zhì)導(dǎo)電能力的反映,是酸性土壤腐蝕中不可忽略的一個重要因素.一般來講,當(dāng)電阻率較大時,腐蝕電路中的電流較小,腐蝕較輕微;當(dāng)電阻率較小時,腐蝕電路中的電流較大,腐蝕較嚴(yán)重.而在酸性土壤中,土壤電阻率很高(>300歐?米),腐蝕卻很嚴(yán)重.這與土壤其他成分因素有關(guān)4.含水量水分是使土壤成為電解質(zhì),造成電化學(xué)腐蝕的先決條件.當(dāng)含水量低時,腐蝕速率隨含水量的增加而增加;達(dá)到某一含水量時,材料的腐蝕率最大;再增加含水量,其腐蝕反而下降如果將土壤介質(zhì)中的金屬腐蝕看作一個腐蝕電池的話,在含水量較低時,含水量的增加,使腐蝕電池回路中的電阻變小,腐蝕性增加,直到某一臨界值,土壤中可溶鹽全部溶解,回路電阻達(dá)到最小,進一步提高含水量,則可溶鹽濃度降低,土壤膠粒膨脹,空隙變小,陰極過程受阻,土壤腐蝕性降低第13頁/共22頁

5.pH值土壤酸堿性是土壤的很多化學(xué)性質(zhì),特別是鹽基狀況的綜合反應(yīng).土壤的酸堿度包括酸性強度(pH)和容量(酸度總量、緩沖性能)兩方面.土壤酸堿性對金屬腐蝕的影響是多途徑的.在強酸性土壤中,H+的去極化過程,直接影響陰極極化.隨著pH的降低,氫的去極化電極電位增加,陰極電位升高,腐蝕電流增加,腐蝕速度加快.隨著pH的升高,氧開始參與陰極反應(yīng),當(dāng)pH升高到一定值時,陰極以氧放電為主.當(dāng)腐蝕決定于微電池或距離不太長的宏電池時,腐蝕主要為陰極過程來控制.而絕大多數(shù)pH為4.5~9.0的土壤中陰極去極化過程是氧的還原,與氫離子濃度無直接關(guān)系.只有在pH<4.5的強酸性土壤中,陰極去極化過程才是氫離子的放電.第14頁/共22頁我們已經(jīng)了解了紅壤的成分特點及腐蝕鋼的主要因素，但是對于不同鋼種各個因素起到的作用大小不同常見鋼種分類碳素結(jié)構(gòu)鋼合金結(jié)構(gòu)鋼彈簧鋼滾動軸承鋼碳素工具鋼合金工具鋼不銹鋼耐熱鋼其他鋼種第15頁/共22頁下面以碳素結(jié)構(gòu)鋼，不銹鋼及合金鋼為例

碳素結(jié)構(gòu)鋼——Q235鋼該鋼種主要受到含水量的影響腐蝕前10%H2O第16頁/共22頁20%H2O30%H2O第17頁/共22頁1Cr18Ni9Ti不銹鋼不銹鋼在酸性及中性土壤中腐蝕輕微,在高鹽堿性土壤中腐蝕比中酸性土壤稍微嚴(yán)重些,而且出現(xiàn)點蝕現(xiàn)象;土壤中Cl及SO4是影響不銹鋼腐蝕的最主要因素,隨著土壤Cl及SO4增多,不銹鋼的腐蝕失重近似線性增大;土壤pH值也是影響不銹鋼腐蝕的主要因素,土壤pH值增加,腐蝕失重緩慢增大,當(dāng)土壤pH值達(dá)到8.5以上時,腐蝕失重急劇增大;自然腐蝕電位能大致上反映不銹鋼在土壤中的腐蝕行為,腐蝕電位較正,腐蝕輕微,腐蝕電位較負(fù),腐蝕較嚴(yán)重.第18頁/共22頁

合金材料在具有高土壤電阻率、低可溶鹽含量及高含水率的酸性紅壤中,碳鋼與Ly11鋁合金腐蝕得嚴(yán)重,鉛與H60黃銅腐蝕得也較重,1Cr13不銹鋼腐蝕得較微。第19頁/共22頁總結(jié)1.酸性土壤的腐蝕機理為電化學(xué)腐蝕2.酸性紅壤的質(zhì)地含水率、pH值及可溶鹽含量主要決定著對土壤中金屬的腐蝕行為