江西红壤对钢的腐蚀讲解
Q235碳钢在红壤中的腐蚀行为
Q235碳钢在红壤中的腐蚀行为裴锋;田野;刘平;田旭【摘要】采用扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)等技术对在红壤中服役多年的变电站接地网Q235碳钢进行了形貌观察和腐蚀产物分析,并通过电化学和模拟加速腐蚀试验对比研究了Q235碳钢在红壤中的腐蚀行为.0结果表明:接地网材料表面形成的腐蚀产物主要是铁的氧化物毒要有Fe2O3Fe3O4FeoOH,并且C1元素的存在会加剧Q235碳钢材料的腐蚀;当土壤含水率为20％(质量分数,下同)时,Q235碳钢在红壤中腐蚀速率最大,Q355碳钢的腐蚀电流密度随Cl与SO的变化规律基本一致,都是先增大后减小,并且可划分为3 个区间;Q235碳钢在红壤中的腐蚀速率随着试验时间的延长呈现先降低后小幅升高的趋势,该加速腐蚀试验,没有改变Q235碳钢在红壤中的腐蚀机理,且与现场有较好的相关性.【期刊名称】《腐蚀与防护》【年(卷),期】2016(037)009【总页数】5页(P715-719)【关键词】接地网;Q235碳钢;红壤;电化学;加速腐蚀【作者】裴锋;田野;刘平;田旭【作者单位】国网江西省电力科学研究院,南昌330096;长沙理工大学化学与生物工程学院,长沙410014;国网江西省电力科学研究院,南昌330096;国网江西省电力科学研究院,南昌330096【正文语种】中文【中图分类】TG172.4电力系统的接地网是保障电网设备安全稳定运行的诸多环节之一，满足了电力系统工作、防雷、安全的需要[1]，因而保证接地网自身的安全和完好是当前电力系统研究工作的重点之一。
土壤是一个由气、液、固三相物质构成的多介质胶质体。
接地网的腐蚀源于材料在腐蚀性土壤环境中的电化学腐蚀以及电网设备运行中的泄流电流造成的腐蚀[2]。
由于经济成本及历史条件限制等原因，我国变电站接地网材质普遍使用碳钢而非耐蚀性好的铜材。
谭铮辉等[3]对接地扁钢在土壤中的腐蚀行为进行研究。
红壤主要分布在我国南方，目前还没有关于Q235碳钢在红壤中长期服役后的腐蚀类型及机理的相关研究，对红壤中接地网材料腐蚀特性研究也较少[4-6]。
q235钢在3种典型土壤环境中的腐蚀行为
2019年10月第43卷第10期Vol.43No.10Oct.2019 MATERIALS FOR MECHANICAL ENGINEERINGDOI：10.11973/jxgccl201910004Q235钢在3种典型土壤环境中的腐蚀行为朱亦晨I,刘光明「，刘欣S裴锋S田旭2,甘鸿禹'(1.南昌航空大学材料科学与工程学院，南昌330063；2.国网江西省电力有限公司电力科学研究院，南昌330096)摘要：选择取自武汉的近中性黄棕壤、取自天津的碱性盐碱土和取自南昌的酸性红壤作为腐蚀介质，对Q235钢进行室内模拟加速腐蚀试验，对比研究了试验钢的腐蚀速率、腐蚀形貌和腐蚀产物组成,分析了其腐蚀机理。
结果表明：在3种土壤中试验钢均发生了不均匀的全面腐蚀和局部点蚀。
腐蚀产物外层结构疏松，主要由Fe2O3、FeOOH组成；内层结构致密，主要由FqO。
组成。
在碱性盐碱土中，试验钢表面形成了结构完整的腐蚀产物层，抑制了阴极的耗氧反应，腐蚀速率最低;酸性红壤中较高浓度的H+促进了阴极析氢反应的进行以及裂纹的产生，试验钢腐蚀速率最高；在腐蚀后期，试验钢表面形成了致密的Fe3O4内锈层，因此腐蚀15d时的腐蚀速率大于腐蚀30d时的。
关键词：Q235钢；土壤；加速腐蚀试验；电化学反应中图分类号：TG172文献标志码：A文章编号：1000-3738(2019)10-0015-05Corrosion Behavior of Q235Steel in Three Typical Soil Environments ZHU Yichen1,LIU Guangming1,LIU Xin2,PEI Feng2.TIAN Xu2.GAN Hongyu1(1.School of Materials Science and Engineering,Nanchang Hangkong University,Nanchang330063,China；2.State Grid Jiangxi Electric Power Research Institute,Nanchang330096,China)Abstract:The near-neutral yellow brown soil from Wuhan,the alkaline saline-alkali soil from Tianjin and the acid red soil from Nanchang were selected as corrosive media.The indoor simulated accelerated corrosion test of Q235steel was carried out.The corrosion rate,corrosion morphology and corrosion product composition of the test steel were compared,and the corrosion mechanism was analyzed.The results show that the test steel in all the three soils had uneven comprehensive corrosion and local pitting.The outer layer structure of the corrosion products was loose,mainly composed of Fe2C)3and FeOOH.The inner layer structure was dense and mainly composed of Fe3O4.In the alkaline saline-alkali soil,a structurally complete corrosion product layer was formed on the surface of the test steel,which inhibited the oxygen-consuming reaction of the cathode；the corrosion rate was the lowest.The higher concentration of H"in acid red soil promoted the process of the cathodic hydrogen evolution reaction and the generation of cracks；the corrosion rate of the test steel was the highest In the later stage of corrosion,the dense inner rust layer of Fe3O4was formed on the surface of the test steel；the corrosion rate of the test steel during15d was higher than that during30d.Key words:Q235steel；soil；accelerated corrosion test；electrochemical reaction0引言变电站的接地网装置铺设于地底，通过地下引收稿日期：2018-09-28；修订日期：2019-09-03基金项目：国家自然科学基金资助项目(51961028);国家电网公司科技项目(52182017000Y)作者简介:朱亦晨(1996—)，男，江西萍乡人，硕士研究生通信作者(导师)：刘光明教授线与电力设备连接，是电力设备泄流的重要通道口切。
碳钢、铜、铅、铝在不同土壤中的腐蚀特性
碳钢 、铜 、铅 、铝在 不 同土壤 中具备 不同腐 蚀特 性 ， 在不同土壤 中金属腐蚀严重程度也各不相 同。 按各站金属 自然埋藏 １ 的平均腐蚀 率结果进行比较 ： 年
２３１中性草甸 土中碳 钢腐蚀严 重 ．． 碳钢 试件 上布 满坚硬 的黑 褐色产 物及 铁锈 ，碳钢 的平 均腐蚀速度 是铝 和铅的８ 。碳钢腐蚀严重 。 倍 ２３２酸性红壤 中铅腐蚀严重 ．－
库 尔勒站 ：试 件表 面有 少量 白色腐 蚀产物 ，平 均腐 蚀
率 为００ ８ ｇｄ ａ ．１ ７ ／ ｍ ，最大腐蚀 孔深 度为０２ ｍｍ。 ．０
玉 门站 ：试 件 表面 有 小斑 坑 ，平 均腐 蚀率 为 ００１ ９ ． ３／
ｄ ｍ ａ 。最大腐蚀孔深度为０２ ｍｍ。 ．２ ２３各种金属在不 同土壤 中的腐 蚀特 性比较 ．
铝腐蚀较重 的原 因。 （ 草甸 土 、红壤 、内陆盐 土中微 生物 的活动都促进 ３） 了碳钢 、铜 、铅 、铝 的腐蚀 。圈
在氧化膜 问产 生很 强的局部 电场 ，并促使铝离子 由铝表 面 ］
的氧 化膜上 通过 。氯离 子破坏 了铝在腐 蚀过 程 中阳极的钝
化状态 ，从而使铝的离子化 一腐蚀阳极过程Ｊ Ｊ ｉ 进行。 ／ ￣
２３４各种土壤中微生物对碳钢 、铅 、铜 、铝 的影响 ．． 我 们将 以试件 周 围土和背 景土 之间的腐 蚀微 生物菌 量
［］ 全 圜土壤 腐 蚀试 验 网站 编 材料 土 壤腐 蚀 试验 方 法 ［ 北 京 ：化 学 出版 社 ． １ Ｚ】
比值作 为评 定指标 ，比值 越大 ，微生物参 与的腐蚀 程度越 】
物。
江西红壤对钢的腐蚀特性与对策2
• 4. NO 3 对钢腐蚀的影响
一般文献认为土壤中NO 3 对碳钢腐蚀影响不大, 因此在土壤的腐蚀性研究中经常忽略该影响因 素。但该试验发现, 在较高水的质量分数情况下, 少量 NO 3 的加人能够显著降低土壤介质的电阻 率。
控制红壤腐蚀的措施
• （1）土壤处理。利用石灰石处理可有效降低其侵 蚀性。 • （2）覆盖层保护。地下构件防护涂层通常为有机 或无机物质做成。 • （3）电化学保护。牺牲阳极或外加电流的阴极保 护。
江西红壤对钢的腐红壤腐蚀的几种形式
控制红壤腐蚀的技术措施
红壤性质与特点
• 1、红壤的组成 • 一般红壤中四配位 和六配位的金属化合 物很多，其中包括了 铁化合物及铝化合物。 红壤铁化合物常包括 褐铁矿与赤铁矿等， 红壤含赤铁矿特别多。
• 红壤是我国中亚热带湿润地区分布的地带性红壤， 属中度脱硅富铝化的铁铝土。红壤通常具深厚红 色土层，网纹层发育明显，粘土矿物以高岭石为 主，酸性，盐基饱和度低。红壤土类划分5个亚类， 本区分布有3个亚类。红壤亚类具土类典型特征， 分布面积最大；黄红壤亚类为向黄壤过渡类型， 在本区均分布于山地垂直带，下接红壤亚类，上 接黄壤土类；红壤性土亚类是剖面发育较差的红 壤类型，主要分布于红壤侵蚀强烈的丘陵山区， 江西兴国一带和福建东南部有较多分布。
• 2. CO 3 对钢的影响
2
腐蚀速率随 CO 3 的变化
2
可以看出最大腐蚀速率出现在 CO 3 2 质量分数为0 . 2 % 的 土壤中, 继续增加碳酸盐的质量分数, 碳钢的腐蚀速率开始 降低。
• 3. SO 4 对钢腐蚀的影响
2
腐蚀速率随SO 4
2
质量分数变化情况
从图可以看出, 硫酸盐对碳钢的腐蚀影响较 大。与其它三种阴离子对碳钢的影响规有 所不同, 随着 SO 4 2 质量分数的增大, 钢的腐 蚀速率一直呈增长趋势
红壤不同发育程度对重金属离子Cu(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)吸附的影响
红壤不同发育程度对重金属离子Cu(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)吸附的影响钟凯;李航;徐仁扣;赵安珍;姜军【摘要】分别从安徽郎溪、湖南长沙和广西柳州采集发育于第四纪红色黏土母质的红壤,研究土壤发育程度对重金属离子Cu(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)吸附的影响以及重金属离子在红壤表面的吸附机制,为土壤重金属污染防治和修复提供参考.结果表明,3种红壤对Cu(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附量均随土壤发育程度的增加、阳离子交换量的降低而减小,其吸附量大小依次为:安徽红壤>湖南红壤>广西红壤;在相同条件下,3种红壤对Cu(Ⅱ)的吸附量大于对Cd(Ⅱ)的吸附量.广西红壤对Cu(Ⅱ)的吸附量随着介质离子强度的增大而降低,说明重金属离子在红壤表面上的吸附机制随着所处介质条件的变化而变化.【期刊名称】《南方农业学报》【年(卷),期】2010(041)004【总页数】3页(P354-356)【关键词】Cu(Ⅱ);Cd(Ⅱ);红壤;离子吸附;离子强度【作者】钟凯;李航;徐仁扣;赵安珍;姜军【作者单位】西南大学资源与环境学院,重庆,400715;中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室,南京,210008;西南大学资源与环境学院,重庆,400715;中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室,南京,210008;中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室,南京,210008;中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室,南京,210008【正文语种】中文【中图分类】S155.2+5土壤重金属的毒性、植物对重金属的吸收、重金属由陆地向地表水体的迁移均主要取决于土壤溶液中重金属的浓度［1］。
土壤对重金属的吸附和解吸是影响土壤溶液中重金属浓度的重要因素［2～4］。
关于土壤中重金属的吸附和解吸研究，国内外多采用温带地区的恒电荷土壤，而对可变电荷土壤中重金属吸附和解吸的研究相对较少［5，6］。
江西红壤对钢的腐蚀讲解
Fe( OH) 3
—— FeOOH（碱式氧化亚铁 ）+ H2O
影响酸性土壤腐蚀的因素
影响酸性土腐蚀, 有多种因素, 其中主要有:
( 1) 交换性铝 ( 2) Cl和so4²- ( 3) 土壤电阻率 ( 4)
含
水量 ( 5) pH 值
1 .交换性铝 金属在强酸性土壤中, 受到很强的腐蚀. 但在有
AlO —OH+ 3H+ ——Al3+ + 2H2O
则溶液中Al3+ 的浓度和土体表面交换性铝的数量增加. 当阴极以氢
放电为主时, 部分氢离子参与铝的溶解, 势必使阴极反应速度减慢, 从
而, 减小了阳极金属的溶解速度; 随着pH 的升高( 如施石灰) , 则交
换性铝水解生成羟基铝化合物:
Al3++ 2H2O ——AlO -OH+ 3H+
值也是影响不锈钢腐蚀的主要因素, 土壤pH 值增加, 腐蚀
失重缓慢增大, 当土壤pH 值达到8. 5 以上时, 腐蚀失重
急剧增大; 自然腐蚀电位能大致上反映不锈钢在土壤中的
腐蚀行为, 腐蚀电位较正, 腐蚀轻微,腐蚀电位较负, 腐蚀
较严重.
合金材料
在具有高土壤电阻率、低可溶盐含量及高含水率的酸性红
机质和有机酸含量很高的缓冲性能较强的土壤中, 即使pH 呈中性, 对
金属也有较大的腐蚀性, 这是因为有机酸与铝的络合促进了铝的溶解,
随着有机酸浓度的增加, 这种促进作用加强 . pH< 5 的酸性土壤都含
有相当数量的交换性铝. 随着pH 的降低( 如加HCl) , 其活性铝化合
江西山地红壤土质改良
江西山地红壤土质改良1.山地红壤主要问题1.1土壤酸度大，PH一般在4-6左右。
通常园林植物适应的在6-8左右，喜酸植物在5.5左右。
1.2土壤养分缺乏，植物在低ph值下吸收NPK养分困难。
尤其缺乏P肥和中微量元素如镁，钙，硫等元素。
土壤有机质含量低。
1.3土壤结构差，土壤持肥持水能力低。
在干旱季节容易缺水。
1.4开垦后在雨季极易引起水土流失，养分淋失。
2.红壤改良主要技术措施2.1水土保持坡度大的保留原有植被，原有植被较稀疏的地方补种耐旱耐瘠薄树种;坡度较小的地块按照等高开垦，等高作畦，等高种植，或做成梯田状种植;坡度小的直接开垦种植。
地块设置排水沟渠，经沉沙坑后排入蓄水池或外部沟渠。
一般在地块周边还要挖1-2米宽拦水沟。
2.2调节PH一般使用石灰，石灰用量(7-PH)*20公斤每亩，分次施入。
通常在50-100公斤每亩。
如一次施入，需要在种植前提前一年施入。
施入季节一般在秋后春前。
全部施入后一般在其后3-5年内，都无需施入。
石灰长期施入容易导致土壤板结，二次施入时，要配合草木灰施入。
一次性施入石灰较多时，易引起土壤有机质的快速分解，所以通常与有机肥配合使用，按不能混合施入。
2.3有机肥调节土壤结构，改善土壤微生物环境每亩施入有机肥或秸秆1.5-2吨，连续施入3年。
套种决明等绿肥直接翻入地中或套种花生，大豆等农作物。
2.4平衡施肥由于养分含量差异大，测土施肥更有必要。
一般施入生理碱性肥料如钙镁磷肥等，建议使用芭田的钙镁磷肥包裹NK的复合肥。
如果施入N肥，使用尿素比硫铵和硝铵对土壤酸性影响更小。
2.5耕作措施深翻改土，一般深翻深度要超过根系范围分布区20公分以上，园林苗圃至少80公分以上。
3.红壤改良增加成本分析土质较差的苗圃地土壤改良与一般苗圃用地比较需要增加以下费用：1.石灰：100公斤*0.9=90元每亩2.有机肥：2吨*2次*80=320元每亩（比一般地块多用2年）3.人工费用：80元*2次=160元每亩（比一般地块多操作2年）合计570元每亩。
红壤模拟溶液中Cl-对X80管线钢腐蚀行为的影响
红壤模拟溶液中
磨去边后用环氧树脂密封非工作面，水磨砂纸逐级打，用去离子水冲洗和酒精清洗，吹干备用
1 溶液A中X80管线钢腐蚀16天后的腐蚀形貌
C中X80管线钢腐蚀16天后的腐蚀形貌
2 在溶液B中，X80管线钢腐蚀16天后的腐蚀形貌
管线钢在溶液C（Cl-浓度为0.5458 g/L
天后的腐蚀形貌如图3所示。
从图中可以看出，随着Cl-浓度的增加，X80管线钢表面局部腐蚀的面积率增加，局部腐蚀的宽度和深度增加，说明进一步增加的Cl-加剧了X80管线钢的局部腐蚀
综上所述，在酸性模拟溶液（溶液
管线钢的腐蚀形态以局部腐蚀为主；去除
X80管线钢腐蚀形态转为均匀腐蚀；增加浓度（溶液C），则会加剧X80管线钢的局部腐
浓度的增加，电化学阻
X80。