【正文】 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(yáng)極而被腐蝕 土壤性質(zhì)對(duì)土壤腐蝕的影響 ? 電阻率 – 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 ? 酸度 – 酸性礦物質(zhì)、生物活動(dòng)形成有機(jī)酸和無(wú)機(jī)酸、工業(yè)污 水 – 大部分土壤屬中性， pH=68 – 堿性土壤： pH=810，鹽堿土 – 酸性土壤： pH=36，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 ? 含鹽量 ? 含鹽量大，土壤電導(dǎo)率增加，腐蝕性增加 ? 氯離子 – 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) ? 堿土金屬鈣、鎂離子 – 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 ? 硫酸根離子 – 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： – 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 ? 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 防止土壤腐蝕的措施 ? 覆蓋層保護(hù) – 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 ? 改變土壤環(huán)境 – 石灰石碎塊 、加強(qiáng)排水以降低水位 ? 陰極保護(hù) – 覆蓋層和陰極保護(hù)法結(jié)合 雜散電流腐蝕 ? 雜散電流 – 由原定的正常電路漏失而流入它處的電流 – 主要來(lái)源：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(jī)電化學(xué)保護(hù)裝置等 ? 雜散電流腐蝕（ Stray Current Corrosion） – 當(dāng)雜散電流流過(guò)埋在土壤中的管道、電纜等，進(jìn)入大地 處的陽(yáng)極端出現(xiàn)的腐蝕。 – 受腐蝕的都是電流從路軌或管線流出的陽(yáng)極區(qū) – 1A的電流流過(guò)一年就可使 9kg的鐵發(fā)生電化學(xué)溶解。 – 極端情況下，流過(guò)金屬構(gòu)件的雜散電流強(qiáng)度可達(dá) 10A 雜散電流腐蝕 ? 破壞特征 – 陽(yáng)極區(qū)的局部腐蝕 – 管線外絕緣涂層破損處尤為集中 – 直流電、交流電都會(huì)引起雜散電流腐蝕 ? 防止雜散電流腐蝕的措施 – 排流法，把原先相對(duì)路軌為陽(yáng)極區(qū)的管線用導(dǎo)線 與路軌直接相連，使整個(gè)管線處于陰極性 – 絕緣和犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù) 雜散電流腐蝕 大氣腐蝕 淡水和海水腐蝕 土壤腐蝕 微生物腐蝕 第六章 自然環(huán)境中的腐蝕 微生物腐蝕 ? 微生物腐蝕 （ MIC） – 在微生物生命活動(dòng)參與下所發(fā)生的腐蝕 ? 普遍性： – 凡是同水、土壤或濕潤(rùn)空氣相接觸的金屬設(shè)施，都可能 遭到微生物腐蝕。 – 約有 50％－ 80％的地下管線腐蝕屬于微生物引起或參 與的腐蝕。 – 在油田汽水系統(tǒng)、深水泵、循環(huán)冷卻系統(tǒng)、水壩、碼頭、 海上采油平臺(tái)、飛機(jī)燃料箱等裝置 微生物腐蝕的特征 ? 微生物的生長(zhǎng)繁殖需要適宜的環(huán)境條件 – 溫度、濕度、酸度、環(huán)境含氧量及營(yíng)養(yǎng)源 ? 微生物生命活動(dòng)直接或間接參與了腐蝕過(guò)程， – 并非是微生物直接食取金屬 ? 多種微生物共生、交互作用的結(jié)果 微生物參與腐蝕過(guò)程的方式 ① 微生物新陳代謝產(chǎn)物增加環(huán)境的腐蝕性 – 無(wú)機(jī)酸、有機(jī)酸、硫化物、氨等 ② 促進(jìn)腐蝕的電極反應(yīng)動(dòng)力學(xué)過(guò)程 – 如硫酸鹽還原菌促進(jìn)金屬腐蝕的陰極去極化過(guò)程 ③ 改變了金屬周圍環(huán)境 – 改變氧濃度、鹽度、酸度，形成局部腐蝕電池 ④ 破壞保護(hù)性覆蓋層或緩蝕劑的穩(wěn)定性 – 地下管道有機(jī)纖維覆蓋層被分解破壞 – 亞硝酸鹽緩蝕劑因細(xì)菌作用而氧化 與腐蝕有關(guān)的微生物 ? 主要是細(xì)菌類，因而微生物腐蝕也稱為細(xì)菌腐蝕。 ? 直接參與自然界硫、鐵循環(huán)的細(xì)菌，如硫氧化細(xì)菌、硫酸鹽 還原菌、鐵細(xì)菌等 ? 按其生長(zhǎng)發(fā)育中對(duì)氧的要求分屬 – 嗜氧性細(xì)菌：需有氧存在時(shí)才能生長(zhǎng)繁殖，如硫氧化菌、 鐵細(xì)菌等 – 厭氧性細(xì)菌：在缺氧條件下才能生存與繁殖，如硫酸鹽還 原菌。 與腐蝕有關(guān)的主要微生物的特性 24 （最佳） 5－ 40 （限度） 7－ 9 （最佳） 含鐵鹽和有 機(jī)物的靜水 和流水 氫氧 化鐵 碳酸亞鐵、 嗜氧 碳酸氫亞鐵、 碳酸氫錳 鐵細(xì)菌 （ Crenothrixand leptothrix 鐵細(xì)菌屬） 28－ 30 （最佳） 18－ 37 （限度） 2－ 4 （最佳） － 6 （限度） 酸鹽的施肥 土壤、氧化 不完全的硫 化物土壤、 污水、海水 硫酸 硫、硫化物、 硫代硫酸鹽 嗜氧 （ Thiobacillusth ioxidans 氧化硫桿菌） 25－ 30 （最佳） 55－ 65 （最高） 水、污泥、 6－ 硫化 污水、油井、 （最佳） 氫 土壤、沉積 5－ 9 物、混凝土 （限度） 含有硫及磷 硫酸鹽、硫 代硫酸鹽、 厭氧 亞硫酸鹽、 連二亞硫酸 鹽、硫 硫酸鹽還原菌 （ Desulfovibrio desulfuricans 脫硫弧菌） 硫氧化菌 溫度范圍 ℃ 活動(dòng)的 pH 范圍 生存環(huán)境 主要 最終 產(chǎn)物 被還原或氧 化的土壤組 分 對(duì)氧 的需 要 類 型 微生物腐蝕機(jī)理 ? 硫酸鹽還原菌 – 造成點(diǎn)蝕 – 腐蝕產(chǎn)物：黑色帶有難聞氣味的硫化物 – 氫化酶移去陰極區(qū)氫原子，促進(jìn)腐蝕過(guò)程中的陰極去極 化 – 極大地提高鋼鐵的腐蝕速度 ? 使碳鋼和鑄鐵的腐蝕速度增加十幾 ~幾十倍 硫酸鹽還原菌 4 Fe → 4 Fe 2+ + 8e 8H 2 O → 8 H+ + 8OH 8H + + 8e → 8 H Fe → FeS + S 2 ? 2 + 陽(yáng)極反應(yīng) 水電離 陰極反應(yīng) SO42 + 8H → S 2 + 4H2 O 細(xì)菌引起的陰極去極化 腐蝕產(chǎn)物 3Fe 2+ + 6OH → 3 Fe(OH)2 整個(gè)反應(yīng) 4Fe + SO42 + 4H2O → FeS + 3Fe(OH )2 + 2OH 硫氧化菌 ? 硫氧化菌能將硫及硫化物氧化成硫酸： ? 在酸性土壤及含黃鐵礦的礦區(qū)土壤中，形 成了大量的酸性礦水，使礦山機(jī)械設(shè)備發(fā) 生劇烈腐蝕 硫氧化菌 2S+3O2+2H2O → 2H2SO4 鐵細(xì)菌 ? 分布廣泛，形態(tài)多樣，有桿、球、絲等形狀 ? 使二價(jià)鐵離子氧化成三價(jià)，并沉積于菌體內(nèi)外 ，從而促 進(jìn)了鐵的陽(yáng)極溶解過(guò)程，三價(jià)鐵離子可將硫化物進(jìn)一步氧 化成硫酸 ? 鐵細(xì)菌常在水管內(nèi)壁附著生長(zhǎng)形成結(jié)瘤，造成氧濃差局部 腐蝕。 ? 在受到鐵細(xì)菌腐蝕的水管內(nèi)，經(jīng)常出現(xiàn)機(jī)械堵塞以及稱為 “ 紅水 ” 的水質(zhì)惡化現(xiàn)象。 2Fe(OH)2+H2O+1/2O2→2Fe(OH)3↓ 生物粘泥 ? 組成 – 由微生物組成的附著于管道、壁面上的粘質(zhì)膜層 – 多種微生物的集合體 – 包容著水中的各種無(wú)機(jī)物和由鐵細(xì)菌生成的鐵氧化物等無(wú)機(jī)物沉 積 ? 促進(jìn)氧濃差電池 – 氧濃度高的外側(cè)生長(zhǎng)著好氣性微生物如鐵細(xì)菌、氫細(xì)菌、硫氧化 菌 – 內(nèi)側(cè)是厭氧菌的繁殖場(chǎng)所 – 微生物的活動(dòng)加速了腐蝕，而腐蝕生成的鐵離子、氫等又進(jìn)一步 促進(jìn)微生物的生長(zhǎng) – 形成比一般氧濃差電池作用更為嚴(yán)重的腐蝕 混凝土管道 ? 管道底部： ? 厭氧的 硫酸鹽還原菌 產(chǎn) 生硫化氫 ? 硫化氫逸出 ? 管道頂部： ? 嗜氧的 硫氧化菌 產(chǎn)生硫 酸 ? 混凝土管道被腐蝕 防止微生物腐蝕的措施 ? 使用殺菌劑或抑菌劑 ? 改變環(huán)境條件抑制微生物生長(zhǎng) – 提高 pH值及溫度 ? 覆蓋防護(hù)層 ? 陰極保護(hù)