材料腐蝕與防護(hù)第八講-資料下載頁
2025-04-29 12:10本頁面
【正文】 的差異 土壤腐蝕的電極過程 ? 氧的擴(kuò)散是土壤中供氧的主要途徑 ? 擴(kuò)散速度取決于土層的厚度、結(jié)構(gòu)和濕度 濕度和粘土組分含量的增加，氧的擴(kuò)散速度降低 3－ 4個(gè)數(shù)量級(jí) ? 氧的擴(kuò)散最后還要通過金屬表面在土壤毛細(xì) 孔隙下形成的電解液薄層及腐蝕產(chǎn)物層 土壤腐蝕的電極過程 氧的輸送方式：氣相和液相兩條途徑 ? 在土壤的氣相或液相中的擴(kuò)散 ? 土壤腐蝕電池類型 ? 土壤介質(zhì)的不均勻性 土壤中的腐蝕電池 – 透氣性不同 ?? 氧的滲透速度變化 與不同土壤相接觸的金屬各 部位電位不同 ?? 建立氧濃差腐蝕電池 – pH、含鹽量的變化 ?? 也造成腐蝕宏電池 – 穿越各種不同條件的土壤 形成長(zhǎng)距離腐蝕宏電池 – 金屬和介質(zhì)的電化學(xué)不均一性 ?? 腐蝕微電池– 土壤介質(zhì)的宏觀不均一性 ?? 腐蝕宏電池 （ 1）長(zhǎng)距離腐蝕宏電池 ? 長(zhǎng)距離金屬構(gòu)件通過不同土壤時(shí)形成 ? 在從土壤（ I）進(jìn)入另一種土壤（ II）的 地方形成電池： – 土壤中氧的滲透性不同 造成氧濃差電池 – 土壤性質(zhì)的變化（有機(jī)物和污染） 形成腐蝕 宏電池 ? 長(zhǎng)線電流 – 產(chǎn)生相當(dāng)可觀的腐蝕電流 – 電流強(qiáng)度可達(dá) 5A – 流動(dòng)的范圍可超過 土壤中的腐蝕宏電池類型 （ 2）土壤的局部不均勻性引起的腐蝕宏電池 ? 土壤中石塊等夾雜物的透氣性比土壤本體差 ? 位于透氣差區(qū)域的金屬成為陽極 ? 與土壤本體區(qū)域接觸的金屬成為陰極 ? 回填土壤的密度要均勻，盡量不帶夾雜物 土壤中的腐蝕宏電池類型 （ 3）埋設(shè)深度不同及邊緣效應(yīng)引起的腐蝕宏電池 – 均勻的土壤中，埋設(shè)深度不同 氧濃差電池 ? 離地面較深的部位局部腐蝕更嚴(yán)重的 ? 直徑較大的水平輸送管道，下部比上部腐蝕更嚴(yán)重 – 邊緣效應(yīng)：氧更容易到達(dá)電極的邊緣 ? 在同一水平面上金屬構(gòu)件的邊緣就成為陰極 ? 構(gòu)件中央部分成為陽極 ? 如地下大型儲(chǔ)罐 土壤中的腐蝕宏電池類型 （ 4）金屬所處狀態(tài)差異引起的腐蝕宏電池 – 土壤中異種金屬接觸、溫差、應(yīng)力及金屬表面狀態(tài)的不同，形成腐蝕宏電池，造成局部腐蝕 – 新舊管線構(gòu)成的腐蝕 ? 舊管線表面有腐蝕產(chǎn)物層，電極電位比新管線正，成為陰極，加速新管線的腐蝕 新舊管道連接埋于土壤中形成腐蝕電池 1－舊管（陰極）； 2－新管（陽極） 土壤中的腐蝕宏電池類型 （ 5）鹽濃差電池 – 土壤介質(zhì)的含鹽量不同 – 鹽濃度高的部位電位較負(fù)，成為陽極而加速腐蝕 （ 6）溫差電池 – 油氣井的套管 – 位于地下深層的套管處于較高的溫度，成為陽極 – 位于地表附近即淺層的套管溫度低，成為陰極， 形成溫差電池腐蝕 土壤中的腐蝕宏電池類型 ? 腐蝕微電池作用下的土壤腐蝕 – 多數(shù)土壤 ? 陰極過程所控制，與電解液中相似 – 疏松干燥的土壤 ? 陽極控制占優(yōu)勢(shì)，近于大氣腐蝕 ? 長(zhǎng)距離宏觀電池作用下的土壤腐蝕 – 地下管道經(jīng)過透氣性不同的土壤形成氧濃差 腐蝕電池 – 土壤電阻成為主要的腐蝕控制因素 – 陰極 電阻混合控制或電阻控制 土壤腐蝕的控制特征 （ 1）材料因素 ? 鑄鐵、碳鋼，低合金鋼土壤腐蝕速度無明顯差別 ? 冶煉方法、冷加工和熱處理對(duì)土壤腐蝕影響不大 ? Pb在土壤中的耐蝕性比碳鋼高 4－ 5倍以上 – 生成鉛鹽保護(hù)層 ? Zn的腐蝕速度比鋼略低 – 鋅鍍層在土壤中有很好的保護(hù)效果，鍍鋅層起了陰極保護(hù)作用 ? Al在土壤中的耐蝕性 – 透氣良好的土壤中， Al的平均腐蝕速度略低于鋼鐵 – 透氣不良的土壤中， Al的腐蝕相當(dāng)嚴(yán)重，比鋼鐵還差 土壤腐蝕的影響因素 （ 2）土壤性質(zhì)的影響 – 孔隙度（透氣性） – 含水量 – 電阻率 – 酸度 – 含鹽量 土壤腐蝕的影響因素 ? 孔隙度（透氣性） – 孔隙度較大：利于氧滲透和水分保存 ? 透氣性良好 – 加速微電池作用的腐蝕 – 生成保護(hù)性腐蝕產(chǎn)物層，減緩腐蝕 – 減緩微電池作用的腐蝕 – 形成腐蝕宏電池，成為氧濃差電池陽極而嚴(yán)重腐蝕 – 考古：埋在透氣不良的土壤中的鐵器歷久無損 – 密不透氣的粘土中金屬常發(fā)生更嚴(yán)重的腐蝕 ? 透氣性不良 土壤性狀對(duì)土壤腐蝕的影響 ? 微電池作用的腐蝕（曲線 I） ? 長(zhǎng)距離氧濃差宏電池作用的腐蝕（曲線 Ⅱ ） – 含水量增加，土壤電阻率減少，氧濃差電池增強(qiáng)，腐蝕增大 – 在含水量為 70－ 90％時(shí)出現(xiàn)最大值 – 含水量增至飽和，氧擴(kuò)散受阻，氧濃差電池減輕，腐蝕下降 – 埋得較淺的含水量少的部位的管道是陰極，埋得較深接近地下水位的管道，因土壤濕度大，成為氧濃差電池的陽極而被腐蝕 土壤性質(zhì)對(duì)土壤腐蝕的影響 ? 含水量 – 含水量很高（ 80％），氧擴(kuò)散受阻，腐蝕減小 – 含水量減少，氧去極化變易，腐蝕增加 – 含水量 10％，陽極極化和土壤電阻率加大，腐蝕急速降低 – 土壤電阻率與孔隙度、含水量及含鹽量等有關(guān) – 土壤電阻率越小，腐蝕越嚴(yán)重 – 酸性礦物質(zhì)、生物活動(dòng)形成有機(jī)酸和無機(jī)酸、 工業(yè)污水 – 大部分土壤屬中性， pH＝ 6－ 8 – 堿性土壤： pH＝ 8－ 10，鹽堿土 – 酸性土壤： pH＝ 3－ 6，沼澤土、腐殖土 – 酸度增高，氫去極化增強(qiáng)，土壤腐蝕性增加 土壤性質(zhì)對(duì)土壤腐蝕的影響 ? 電阻率 ? 酸度 土壤性質(zhì)對(duì)土壤腐蝕的影響 ? 含鹽量 ? 含鹽量大，土壤電導(dǎo)率增加，腐蝕性增加 ? 氯離子 ? 堿土金屬鈣、鎂離子 ? 硫酸根離子 – 促進(jìn)腐蝕 – 海邊潮汐區(qū)或接近鹽場(chǎng)的土壤，腐蝕性更強(qiáng) – 減輕腐蝕 – 非酸性土壤中能形成難溶氧化物和碳酸鹽保護(hù)層 – 與鉛作用生成硫酸鉛保護(hù)層 – 和微生物腐蝕有關(guān) 微生物對(duì)土壤腐蝕的影響 ? 缺氧壤條件： ? 在不通氣的土壤中如有嚴(yán)重的腐蝕發(fā)生，腐 蝕產(chǎn)物呈黑色，伴有惡臭，可考慮為硫酸鹽 還原菌所致的微生物腐蝕 – 密實(shí)、潮濕的粘土深處 – 某些微生物的生長(zhǎng) – 硫酸鹽還原菌的活動(dòng)引起強(qiáng)烈的腐蝕 – 促進(jìn)陰極去極化，生成硫化氫也加速腐蝕
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