金屬腐蝕（土壤腐蝕）課件

由于水中溶有各種鹽類，土壤是一種腐蝕性電解質(zhì)，金屬在土壤中的腐蝕屬于電化學(xué)腐蝕;土壤中含有多種無機物質(zhì)和有機物質(zhì)，這些物質(zhì)的種類和含量影響土壤的酸堿性和導(dǎo)電性;土壤是不均勻的。土壤中還有大量微生物，對金屬腐蝕能起加速作用。土壤腐蝕與地下金屬管道保護由于水中溶有各種鹽類，土壤是一種腐蝕性電解質(zhì)，金屬在土壤中的影響土壤腐蝕性的因素主要因素有：含水量、含鹽量、pH值、電阻率。土壤含水量既影響土壤導(dǎo)電性又影響含氧量;氧的含量對金屬的土壤腐蝕有很大影響;土壤愈干燥，含鹽量愈少，土壤電阻率愈大，隨電阻率的增大，土壤腐蝕性減小;pH值愈低，土壤腐蝕性愈強。影響土壤腐蝕性的因素主要因素有：含水量、含鹽量、pH值、電土壤腐蝕性劃分標(biāo)準(zhǔn)極強強中弱極弱土壤電阻率(m)<1010-2525-5050-100>100土壤含鹽量％(%)>0.750.75-0.10.1-0.050.05-0.01<0.01土壤含水量(%)12-2512-1025-3010-730-407-3>40<3土壤PH值電解失重(g/??hr)<4.5>64.5-5.56-35.5-73-27-8.52-1>8.5<1

按電阻率(

m)判斷土壤腐蝕性

低

較低

中等較高

高

特高中國>5020-50<20英國>3520-30<15美國>5020-5010-207-10<7原蘇聯(lián)>10020-10010-205-10<5日本>6045-6020-45<20法國>10050-10020-50<20土壤腐蝕性劃分標(biāo)準(zhǔn)極強強中弱極弱土壤電土壤腐蝕的特點陰極過程

土壤的結(jié)構(gòu)和濕度(透氣性)決定了氧的輸

送速度，從而決定了陰極反應(yīng)速度;陽極過程

在中性和堿性土壤中，腐蝕產(chǎn)物與土壤粘

結(jié)在一起，形成一種緊密層，使陽極過

程受到阻礙，對金屬起到保護作用。;腐蝕的控制特征:土壤腐蝕的特點陰極過程各種土壤腐蝕控制特征（I）大多數(shù)土壤（陰極控制）（II）疏松干燥土壤（陽極控制）（III）長距離大電池腐蝕（陰極和歐姆電阻控制）(I)IEIE(II)(III)IE各種土壤腐蝕控制特征(I)IEIE(II)(III)土壤腐蝕的幾種常見形式對于小的金屬制品，全面腐蝕是主要的腐

蝕形態(tài)。對于大型設(shè)備，長距離管道，以

大電池造成的局部腐蝕為主;氧濃差電池腐蝕(圖)雜散電流腐蝕是指直流電源設(shè)備漏電進入土壤產(chǎn)生的電流，對地下管道、貯罐、電纜等金屬設(shè)施，造成嚴(yán)重的腐蝕破壞。腐蝕掉的金屬量和流過的雜散電流的電量成正比，可以按法拉第電解定律進行估算。

土壤腐蝕的幾種常見形式對于小的金屬制品，全面腐蝕是主要的腐土壤腐蝕鋼鐵發(fā)生氧濃差電池腐蝕極化圖富氧區(qū)陽極極化曲線較陡，Pa較大，因而貧區(qū)腐蝕電流較大粘土(貧氧區(qū))砂土(富氧區(qū))陰極陽極埋地鋼管地面

構(gòu)成氧濃差電池的一種情況土壤腐蝕鋼鐵發(fā)生氧濃差電池腐蝕極化圖粘土(貧氧區(qū))砂土(土壤腐蝕從電車軌道漏出的雜散電流對土壤中鋼鐵管道的腐蝕作用圖解電車電流流出軌道陽極區(qū)域（嚴(yán)重腐蝕）陰極區(qū)域架空線＋電流流入土壤腐蝕從電車軌道漏出的雜散電流對土壤中鋼鐵管道的腐蝕作用圖細菌腐蝕或微生物腐蝕(MIC)生命活動的代謝產(chǎn)物具有很強的腐蝕性;影響電極反應(yīng)動力學(xué)過程;改變金屬周圍的環(huán)境條件，如氧濃度，鹽濃度，pH值，增加土壤的不均勻性;破壞金屬表面保護性覆蓋層的穩(wěn)定性，或使緩蝕劑分解失效。土壤腐蝕的幾種常見形式細菌腐蝕或微生物腐蝕(MIC)土壤腐蝕的幾種常見形式固氮氨化作用硝化作用硝酸鹽還原和反硝化作用微生物在氮素循環(huán)中的作用生物固氮:全球生物圈每年生物固氮

8.5×108噸，其中草原3.5×107噸，林

地4.0×108噸，其它土壤0.6×108噸，

海洋3.6×108噸。固氮氨化作用硝化作用硝酸鹽還原和反硝化作用微生物在氮素循環(huán)中固氮根瘤菌固氮根瘤菌細菌腐蝕或微生物腐蝕(MIC)硝化作用:土壤或水體中的氨態(tài)氮經(jīng)化能自養(yǎng)菌的氧化而成為硝酸態(tài)氮的過程。過程：兩階段——（1）由亞硝化細菌參與，銨→亞硝酸；（2）由硝化細菌參與，亞硝酸→硝酸。微生物在氮素循環(huán)中的作用細菌腐蝕或微生物腐蝕(MIC)微生物在氮素循環(huán)中的作用細菌腐蝕或微生物腐蝕(MIC)氨化作用:含氮有機物(蛋白質(zhì)、尿素、尿酸、幾丁質(zhì))經(jīng)微生物的分解產(chǎn)生氨的作用。意義：含氮有機物必須經(jīng)過微生物降解才能被植

物利用。反硝化作用:由硝酸鹽還原成NO2–并進一步還

原成N2的過程。意義：1、土壤中氮元素流失的重要原因之一；

2、可以利用水生性反硝化細菌去除污水

中的硝酸鹽。微生物在氮素循環(huán)中的作用細菌腐蝕或微生物腐蝕(MIC)微生物在氮素循環(huán)中的作用生物體有機酸NO3-NH4+NO2-NON2O大氣N2同化作用氨化作用硝化作用硝化作用反硝化作用生物固氮同化作用還原作用自然界中氮的循環(huán)生物體有機酸NO3-NH4+NO2-NON2O大氣同化作用氨生物體有機硫SO42-H2S元素S硫酸鹽還原脫硫作用硫氧化作用硫氧化作用同化作用異化性硫酸鹽還原自然界中硫的循環(huán)生物體SO42-H2S元素S硫酸鹽還原脫硫作用硫氧化作用硫氧嗜酸硫桿菌硫酸鹽還原菌嗜酸硫桿菌硫酸鹽還原菌（1）減小土壤的腐蝕性

加強排水，降低地下水位，保持土

壤干燥。在酸性土壤地段，可以在鋼管

周圍填充石灰石碎塊，在埋置管道時用

腐蝕性較小的土壤回填;（2）覆蓋層保護氧煤焦瀝青涂層耐蝕性很好，但毒性大。塑料粘結(jié)帶的防護性能優(yōu)于石油瀝青，且適宜長距離管道的現(xiàn)場機械化施工，但費用較高。埋地鋼鐵管道的保護（1）減小土壤的腐蝕性埋地鋼鐵管道的保護（3）重點區(qū)域保護；（4）陰極保護和涂料聯(lián)合地下管道的陰極保護可采用犧牲陽極保護法，也可以采用外加電流保護法；外加電流法陰極保護系統(tǒng)對其他地下管道(以及其他設(shè)施)的干擾——雜散電流腐蝕。埋地鋼鐵管道的保護（3）重點區(qū)域保護；埋地鋼鐵管道的保護(c)電流通過絕緣法蘭外的土壤或管道內(nèi)的電解液流通(a)未保護管道近陽極并與被保護管道交叉陰極保護系統(tǒng)產(chǎn)生的雜散電流對其他設(shè)備的干攏腐蝕。(b)兩條交叉的管道分別靠近陽極和被保護設(shè)備＋電源－陽極未保護管道被保護管道

絕緣法蘭未保護管段被保護管段

＋電源－被保護貯罐陽極未保護管道(c)電流通過絕緣法蘭外的土壤(a)未保護管道近陽極并與直流電源要加強絕緣或者采取排流措

施，不使電流流入土壤;改善管道絕緣質(zhì)量；將受干擾的管道與被保護管道連接起來，共同保護；在多管道地區(qū)，最好采用多個陽極站，每個站的保護電流較??；