【正文】 金屬在土壤中的腐蝕與在電解液中的腐蝕本質(zhì)是一樣的 。一般認(rèn)為 pH值越低，土壤腐蝕性越大。 ? 有的土壤是堿性的 ,如我國(guó)西北的鹽堿土 pH值為 ~。 土壤的特性 4)土壤的酸堿性。 土壤中氧濃度與土壤的濕度和結(jié)構(gòu)都有密切關(guān)系 ， 氧含量在干燥砂土中最高 ， 在潮濕的砂土中次之 ， 而在潮濕密實(shí)的粘土中最少 。 3)土壤不均勻性 。土壤也是一種電解質(zhì) 。 2)土壤導(dǎo)電性 。 土壤是由土粒 、 水 、 空氣 ， 有機(jī)物等多種組分構(gòu)成的復(fù)雜的多相體系 。先進(jìn)國(guó)家，地下的油、氣百萬(wàn)公里以上，每年因腐蝕損壞而替換的各種管子費(fèi)用就有幾億美元之多。 這些往往很難檢修 ， 帶來(lái)很大的損失和危害 。 埋在地下的油 、 氣 、 水管線以及電纜等因穿孔而漏油 、漏氣或漏水 。 金屬在土壤中的腐蝕 ? 土壤是由土粒 、 水溶液 、 氣體 、 有機(jī)物 、 帶電膠粒和粘液膠體等多種組分構(gòu)成的極為復(fù)雜的不均勻多相體系 。 2)陰極保護(hù) 腐蝕最嚴(yán)重處采用護(hù)屏保護(hù)較合理 ， 亦可采用簡(jiǎn)易可行的犧牲陽(yáng)極法 。 常用金屬材料耐海水腐蝕性能見(jiàn)表 46。 海水中常用金材料的耐蝕性 ? 金屬材料在海水中的耐蝕性差別很大 ,耐蝕性最好的是鈦合金和 NiCr合金 ,而鑄鐵和碳鋼耐蝕性較差 。 但含鈦和含鉬的不銹鋼 ， 在高速海水中的抗蝕性能較好 影響海水腐蝕的因素 6)海洋生物 海洋生物在船舶或海上構(gòu)筑物表面附著形成縫隙 ， 易誘發(fā)縫隙腐蝕 。 許多金屬發(fā)生腐蝕與海水流速有較大關(guān)系 。 海水溫度與金屬腐蝕速度之間的關(guān)系是相當(dāng)復(fù)雜的 。 但溫度升高 ,氧在海水中的溶解度下降 ， 每升高 10℃ ,氧的溶解度約降低 20%， 使金屬的腐蝕速度略有降低 。 影響海水腐蝕的因素 4)溫度 。 ? 海平面至 800m深處 ,含氧量逐漸減少并達(dá)到最低值 。 大多數(shù)金屬在海水中的腐蝕受氧去極化作用控制 。 3)溶解氧 。 海水 pH值在 ~ 。 以 NaCl為主 ,海水中鹽的濃度與鋼的腐蝕速度最大的鹽濃度范圍相近 ,當(dāng)溶鹽濃度超過(guò)一定值 ,因氧溶解度降低 ,金屬腐蝕速度下降 ,見(jiàn)圖 48。 影響海水腐蝕的因素 ? 海水中鹽類 ,溶解氧 、 海洋生物和腐爛的有機(jī)物 ,海水的濕度 、 流速與 pH值等都對(duì)海水腐蝕有很大的影響 。 4)海水中金屬易發(fā)生局部腐蝕破壞。 在海水中 ,異種金屬接觸引起的電偶腐蝕有相當(dāng)大的破壞作用 。 2)大多數(shù)金屬 (鐵 、 鋼 、 鋅等 )， 在海水中發(fā)生腐蝕時(shí) ， 陽(yáng)極過(guò)程的阻滯作用很小 ,海水中 Cl離子濃度高 ,海水中用增加陽(yáng)極阻滯方法來(lái)減輕海水腐蝕的可能性不大 ,添加合金元素鉬 ,才能抑制 Cl對(duì)鈍化膜的破壞作用 ， 改進(jìn)材料在海水中的耐蝕性 。 ? 表 44 氧在海水中的溶解度 。 正常情況下海水表面層被空氣飽和 ， 氧的濃度隨水溫一般在(5~10) 106cm3/L范圍內(nèi)變化 。 ? 海水平均電導(dǎo)率為 4 102S/cm， 遠(yuǎn)超過(guò)河水和雨水的電導(dǎo)率 。 ? 鹽度是指 1000g海水中溶解固體鹽類物質(zhì)的總克數(shù) ，一般海水的鹽度在 ％ ~％ 之間 ， 通常取 ％ 為海水的鹽度平均值 。 ? 近年來(lái)海洋開(kāi)發(fā)受到重視 ， 海上運(yùn)輸工具 、 海上采油平臺(tái) ， 開(kāi)采和水下輸送及儲(chǔ)存設(shè)備等金屬構(gòu)件受到海水和海洋大氣腐蝕的威脅愈來(lái)愈嚴(yán)重； ? 研究海洋環(huán)境中金屬的腐蝕及其防護(hù)有重要意義 。 我國(guó)海岸線長(zhǎng)達(dá) 18000km，海域廣闊 。 ? 合理設(shè)計(jì)構(gòu)件 ． 防止縫隙中存水 ， 去除金屬表上的灰塵等都有利于防蝕 , 開(kāi)展環(huán)境保護(hù) ， 減少大氣污染 ，不僅有利于人民健康 , 而且對(duì)延長(zhǎng)金屬材料在大氣中使用壽命也是相當(dāng)重要的 。 3)采用氣相緩蝕劑 。 例如 ， 美國(guó)的 CorTen鋼 (CuPCrNi系低合金鋼 )， 其耐大氣腐蝕性能為碳鋼的 4~8倍 。 ? 露置在大氣環(huán)境中的金屬構(gòu)件和儀器設(shè)備應(yīng)當(dāng)防塵 。 2)塵埃本身無(wú)腐蝕作用 ， 但能吸附腐蝕物質(zhì) ， 如碳粒能吸附 SO2和水氣生成腐蝕性的酸性溶液 。城市大氣中塵埃含量約 2mg/m3， 工業(yè)大氣中的塵埃甚至可達(dá) 1000mg/m3以上 。 ? 大氣中固體顆粒稱為塵埃 。 ? 鐵 、 鋅等金屬在 SO2大氣中生成易溶的硫酸鹽化合物 ，它們的腐蝕速度和大氣中 SO2含量呈直線關(guān)系上升 。 特別是 SO2。 大氣成分 ? 地理環(huán)境不同 ， 有 SO H2S、 NaCl及塵埃等雜質(zhì) 。 由 47可見(jiàn) ， 濕度小于臨界濕度 ，腐蝕速度很慢 ， 幾乎不腐蝕 。 把大氣腐蝕速度開(kāi)始劇增時(shí)的大氣相對(duì)濕度值稱為臨界濕度 。相反 ,如最初銹層很少受硫酸鹽污染 ,其保護(hù)性較好 。銹層的保護(hù)能力受其形成時(shí)占主導(dǎo)地位的條件影響 。 ? 整個(gè)過(guò)程具有自催化作用 ， 即所謂銹層中硫酸鹽穴的作用 。 ? SO2促進(jìn)金屬大氣腐蝕的機(jī)制 ? SO2的腐蝕作用機(jī)制是硫酸鹽穴自催化過(guò)程 。 ? 大氣中 SO2對(duì)不耐 H2SO4腐蝕的金屬，如 Fe、 Zn、 Cd、Ni的影響十分明顯。 A純凈空氣 , B有 (NH4)2SO4, %SO2, D(NH4)2SO4+%SO2, E煙粒 +%SO2 工業(yè)大氣中金屬腐蝕特點(diǎn) ? 污染 Air， 低于臨界濕度 ， 金屬表面沒(méi)有水膜 ， 金屬受化學(xué)作用引起的腐蝕 ， 腐蝕速度很小 。 但 SO2有存在的條件下 ，當(dāng)相對(duì)濕度略高于 70%時(shí) ， 腐蝕速度急劇增加 。 工業(yè)大氣中金屬腐蝕特點(diǎn) 1)Air很純時(shí) ,腐蝕速度很小 ,隨濕度增加僅有輕微增加 。 工業(yè)大氣中金屬腐蝕特點(diǎn) ? 工業(yè)大氣中的 SO NO H2S、 NH3等都增加大氣的腐蝕作用 ， 加快金屬的腐蝕速度 ． ? 石油 、 煤等燃科的廢氣中含 SO2最多 ， 在城市和工業(yè)區(qū) SO2的含量可達(dá) ~100mg/m3。 銹層生成的動(dòng)力學(xué)規(guī)律 ? 銹層生成的動(dòng)力學(xué)如圖 43所示 ， 其曲線遵循冪定律； P＝ Ktn (45) P— 失重量； K— 常數(shù)； t— 暴露時(shí)間； n— 常數(shù) 。 ? 銹層干燥時(shí)，外部氣體相對(duì)濕度下降時(shí)，銹層和底部基體鋼在大氣中氧的作用下，銹層重新氧化成 Fe3+的氧化物，在干濕交替的條件下，銹層加速鋼腐蝕過(guò)程。Evans認(rèn)為大氣腐蝕的銹層處在潮濕條件下 ， 銹層起強(qiáng)氧化劑作用 ,在銹層內(nèi)陽(yáng)極反應(yīng)發(fā)生在金屬 /Fe3O4界面上： Fe → Fe2+ +2e (43) ? 陰極反應(yīng)發(fā)生在 Fe3O4/FeOOH界面上 : ? 6FeOOH + 2e → 2 Fe 3O4 + 2H2O (44) ? 銹層參與了陰極過(guò)程，圖 42為 Evans銹層模型圖。 ? 潮的大氣腐蝕主要受陽(yáng)極過(guò)程控制； ? 濕大氣腐蝕主要受陰極過(guò)程控制 。 陽(yáng)極鈍化及金屬離子化過(guò)程困難造成陽(yáng)極極化 。 ? 陰極過(guò)程： O2 + 2H2O +4e → 4OH (41) ? 陽(yáng)極過(guò)程： Me → Men+ + ne (42) ? 鐵 、 鋅等金屬全浸在還原性酸溶液中 ,陰極過(guò)程主要是氫去極化 ， 城市污染的大氣所形成的酸性水膜下 ，這些金屬的腐蝕主要是氧去極化腐蝕 。 ? 通常所說(shuō)的大氣腐蝕是指在常溫下潮濕空氣中的腐蝕 大氣腐蝕機(jī)理 ? 大氣腐蝕特點(diǎn)是金屬表面處于薄層電解液下的腐蝕過(guò)程 ， 腐蝕規(guī)律符合電化學(xué)腐蝕規(guī)律 。 3)區(qū)域 III 水膜厚度增加到 1mm時(shí) ， 發(fā)生濕的大氣腐蝕 ，氧通過(guò)該膜擴(kuò)散到金屬表面顯著困難 ， 因此腐蝕速度明顯下降 。 ? 腐蝕速度與水膜厚度的規(guī)律 1)區(qū)域 I 金屬表面只有約幾個(gè)水分子厚 (1~10nm)水膜 ，還沒(méi)有形成連續(xù)的電解質(zhì)溶液 ， 相當(dāng)于干的大氣腐蝕 ． 腐蝕速度很小 。 大氣腐蝕的分類 3)濕大氣腐蝕 。 潮大氣腐蝕是指金屬在相對(duì)濕度小于100%的大氣中 ， 表面存在肉眼看不見(jiàn)的薄的液膜層(10nm~1μm)發(fā)生的腐蝕 。 如銅 、 銀等在被硫化物污染的空氣中所形成的一層膜 。 干大氣腐蝕是在金屬表面不存在液膜層時(shí)的腐蝕 。 參與大氣腐蝕過(guò)程的是氧和水氣 ， 二氧化碳 。 ? 大氣腐蝕而損失的金屬約占總的腐蝕量的 50％以上， ? 因此了解和研究大氣腐蝕的機(jī)理、影響因素及防止方法是非常必要的。全世界在大氣中使用的鋼材量一般超過(guò)其生產(chǎn)總量的 60％。 ? 輸送熱溶液的不銹鋼管子外表面用石棉層絕熱 ， 由于石棉層中有 Cl離子滲出 ， 可引起不銹鋼表面破裂 ， 當(dāng)不銹鋼外表面涂 上有機(jī)硅涂料后就不再破裂了 . 4 金屬在各種環(huán)境中的腐蝕 金屬在大氣中的腐蝕 ? 金屬材料或構(gòu)筑物在大氣條件下發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)引起材料的破損稱為大氣腐蝕。 有些體系存在一個(gè)臨界斷裂