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1、材料腐材料腐蚀与防与防护第第八八讲土壤腐土壤腐蚀第1页，本讲稿共18页土壤腐蚀的定义和特点土壤腐蚀的定义和特点 o定义：埋在土壤中的金属及其构件的腐蚀。o特点：不易发现，维修困难，导致爆炸、火灾、环境污染第2页，本讲稿共18页低碳钢材料在中国不同地区土壤的腐蚀数据第3页，本讲稿共18页土壤电解质的特性 o多相性：土壤由土粒、水、空气组成，土粒中又包含着多种无机矿物质以及有机物质；o多孔性：在土壤的颗粒间形成大量毛细管微孔或孔隙，孔隙中充满了空气和水；o不均匀性：土粒、气孔、水分、结构紧密程度差异，不同性质的土壤交替更换等；o相对固定性：土壤的固体部分不动，气相和液相有限运动。第4页，本讲稿共1
2、8页土壤腐蚀的电极过程 阳极过程1.在潮湿土壤中的阳极过程类似于在溶液中阳极过程腐蚀；2.在干燥且透气性良好的土壤中，阳极过程接近于大气腐蚀的阳极过程。第5页，本讲稿共18页土壤腐蚀的电极过程o 阴极过程：吸氧反应，氧的传输特点为：氧由气相和液相两条途径输送，随土壤中气相或液相的定向流动而传输，也可以在土壤的气相和液相中进行扩散。第6页，本讲稿共18页土壤腐蚀的电极过程o土壤腐蚀的控制特征 大多数土壤为潮湿土壤，腐蚀的特点：腐蚀控制特征为阴极控制（阴极极化为电化学极化控制）疏松干燥土壤，表现为阳极控制，类似于大气腐蚀长距离宏观腐蚀电池作用下，土壤的电阻成为腐蚀控制因素，腐蚀控制特征为：阴极电阻
3、混合控制第7页，本讲稿共18页土壤中的腐蚀电池 o长距离腐蚀宏电池：通过组成、结构不同的土壤:1.氧的渗透性不同而造成氧浓差电池2.其中一种土壤含有硫化物、有机酸或工业污水 腐蚀电流（长线电流）可达5A 流动的范围可超过1.5Km第8页，本讲稿共18页管道在不同结构的土壤中形成的氧浓差电池第9页，本讲稿共18页o局部不均匀性所引起的腐蚀宏电池 与土壤中石块等夹杂物接触处，石块等阻止氧的传输，该部位金属为阳极；与土壤本体接触处，氧可通过土壤本体传输，该处的金属为阴极 o埋设深度不同及边缘效应 较深的部位 阳极 较浅的部位 阴极o金属所处状态的差异 异金属接触、温差、应力第10页，本讲稿共18页1
4、 旧管道（阴极），2 新管道（阳极）第11页，本讲稿共18页土壤腐蚀的影响因素o 材料因素的影响：铸铁、碳钢，低合金钢的腐蚀速度，无明显差别。o 土壤性质的影响 孔隙度（透气性）、含水量、电阻率、氧化还原电位、pH值和含盐量。第12页，本讲稿共18页土壤电阻率cm0500500200020001000010000土壤腐蚀性很高高中等低钢的平均腐蚀速度mma110.210.050.20.05土壤的电阻率与腐蚀性的关系土壤的电阻率与腐蚀性的关系第13页，本讲稿共18页土壤腐蚀的影响因素o杂散电流 由原定的正常电路漏失而流入它处的电流，主要来源是应用直流电大功率电气装置，如电气化铁道、电解及电镀槽、
5、电焊机电化学保护装置等。第14页，本讲稿共18页杂散电流腐蚀（Stray Current Corrosion）:当杂散电流流过埋在土壤中的管道、电缆等，进入大地处的阳极端出现的腐蚀。交流电也会引起杂散电流腐蚀，但破坏要弱得多。频率为60Hz交流电的作用约为直流电的1。I：路轨（阳极）土壤管线（阴极）；II：管线（阳极）土壤路轨（阴极）。第15页，本讲稿共18页o微生物的影响 在缺氧的土壤条件下，有利于某些微生物的生长。细菌生命活动间接地对金属腐蚀的电化学过程产生影响。第16页，本讲稿共18页o土壤腐蚀性的估计 确定土壤的腐蚀性：电阻率法 测定极化特征的极化曲线法 测定土壤腐蚀速度的极化阻力法 氧化还原电位法第17页，本讲稿共18页防止土壤腐蚀的措施 o覆盖层保护：焦油沥青、环氧煤沥青质、聚乙烯塑料胶带防腐层及泡沫塑料防腐层 o阴极保护：覆盖层和阴极保护法结合o改变土壤环境：石灰石碎块、加强排水以降低水位 第18页，本讲稿共18页