土壤中阴离子对碳钢腐蚀的影响
地下咸水阴离子协同作用对316L不锈钢耐蚀性能的影响
ＣＨＡＮＧ Ｑｉ ｎ ｐ ｅ ｎ ｇ ，ＣＨＥＮ Ｙｏ ｕ ｙ ｕ ａ ｎ ，Ｓ ＯＮＧ Ｆａ ｎ ｇ ，Ｚ ＨＡＮＧ Ｚ ｈ ｅ ｎ ｃ ｈ ｕ ａ ｎ ，ＰＥ ＮＧ Ｔａ ｏ 。
（ １ Ｋｅ ｙ Ｌａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｍａ ｒ ｉ ｎ ｅ Ｅｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ Ｅｃ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｏ ｆ ห้องสมุดไป่ตู้ Ｍｉ ｎ ｉ ｓ ｔ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｅｄ ｕ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ， Ｏｃ ｅ ａ ｎ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｃｈ ｉ ｎ ａ ，Ｑｉ ｎ ｇ ｄ ａ ｏ ２ ６ ６ １ ０ ０；
摘 要 滨 海地 区地 下 咸 水 对 地 源热 泵换 热 系统 中不锈 钢 材 料 的 腐 蚀 十 分 严 重 。 采 用动 电 位 极 化 扫 描 和 电化
学阻抗谱等 方法研 究 了模 拟咸水 中不 同阴离子协 同作 用下 ３ １ ６ Ｌ不锈 钢 的腐蚀行 为。结果表 明 ： 随着 ｃ ｌ 一浓度 的增
加， ３ １ ６ Ｌ不锈钢 耐蚀性降低。 一 与Ｃ ｌ 一协 同作用 时， 高浓度 的 Ｓ ０ 一抑制 了Ｃ １ 一对 ３ １ ６ Ｌ不锈 钢表面膜的破 坏 ， 增
强其耐蚀性 ， 低浓度 的 Ｓ Ｏ 则降低其耐蚀性 ； 而 ＨＣ Ｏｓ 一 与Ｃ ｌ 一的 协 同作 用对 ３ １ ６ Ｌ 不锈 钢 耐 蚀 性 影 响 的 规 律 与 之
ｃ ｏ ｐ ｙ（ ＥＩ Ｓ ） ．Ｔｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗｅ ｄ ｔ ｈ ａ ｔ ｃ ｏ ｒ ｒ ｏ ｓ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ３ １ ６ Ｌ ｓ ｔ ａ ｉ ｎ ｌ ｅ ｓ ｓ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｄ ｅ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｄ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｉ ｎ ｇ ｏ ｆ ＣＩ —
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]。
常用结构钢土壤腐蚀行为的研究
常用结构钢在抚顺望花区土壤腐蚀行为的研究摘要随着埋地管线的应用，土壤腐蚀问题越来越受到大家的重视，本论文以铸铁和20号钢等常用结构钢为研究对象，对比研究其在抚顺望花区土壤中的腐蚀行为。
采用埋片和电化学试验对20号钢和铸铁在望花区的耐蚀性做了研究。
埋片实验研究了20号钢和铸铁在望花区土壤中埋片336小时的均匀腐蚀速率，研究表明：在望花土壤中20号钢的腐蚀较严重，年腐蚀率为0.0190mm/a，铸铁腐蚀较轻，年腐蚀率为0.0075mm/a，20号钢的腐蚀速率为铸铁的2.5倍；电化学试验采用电化学阻抗谱和极化曲线研究了20号钢和铸铁在望花区饱和土壤水溶液中的腐蚀规律，计算出了20号钢和铸铁的自腐蚀电位和自腐蚀电流密度，研究结果表明：20号钢的自腐蚀电位为-0.770V，铸铁的自腐蚀电位为-0.768V，两者相差不大；20号钢的自腐蚀电流密度是4.692μA/cm2，年腐蚀速率为0.0549mm/a，铸铁的自腐蚀电流密度是9.025μA/cm2，年腐蚀速率为0.1056mm/a，铸铁在望花地区土壤中的腐蚀性是20号钢1.92倍。
该结果与埋片结果相反，是由于埋片实验中20号钢发生局部腐蚀造成的。
通过本研究可得出以下结论：在重工业土壤环境下，20号钢的耐蚀性要比铸铁好。
关键词：土壤腐蚀，重工业，20号钢，铸铁，望花区AbstractWith the wide application of buried pipelines, soil corrosion problem more and more be everybody's attention, this paper cast iron and 20 steel as the research object, the thesis studies in the heavy industrial corrosion behavior in the soil.In this article, the test and electrochemical test of buried for 20 steel and cast iron WangHua heavy industry corrosion was studied. Buried the 20 steel and cast iron WangHua buried in the soil of the 336 hours of uniform corrosion rate, research shows that: in the WangHua soil 20 steel’s corrosion has serious corrosion rate, years of 0.0190 mm/a, cast iron corrosion is lighter, annual corrosion rate of 0.0075 mm/a, corrosion rate of 20 steel is 2.5 times than cast iorn; Electrochemical experiment the electrochemical impedance spectroscopy and polarization curve 20 steel and cast iron WangHua saturated soil water solution in the corrosion rule, calculated the 20 steel and cast iron from corrosion of the potential and the corrosion current density, the results of the study show that: 20 steel from corrosion current density is 4.692μA/cm2, annual corrosion rate of 0.0549 mm/a, cast iron from corrosion current density is 9.025μA/cm2, annual corrosion rate of 0.1056 mm/a, cast iron in the soil of corrosive is in 1.92 times that of 20 steel in WangHua saturated soil steel more corrosion resistant.Through this research can draw the following conclusions: in heavy industry environment, 20 steel is better than cast iron in corrosion resistance.Keywords: Soil corrosion, heavy industry, 20steel, cast iron, WangHua目录摘要 (1)Abstract (2)引言 (5)1 文献综述 (6)1.1 材质简介 (6)1.1.1 20号钢 (6)1.1.2 铸铁 (6)1.2 土壤的性质与特点 (7)1.2.1我国典型土壤的特点 (7)1.2.2抚顺望花区土壤特点 (9)1.3土壤腐蚀的研究现状 (10)1.3.1 土壤腐蚀研究历史 (10)1.3.2 国外对于土壤腐蚀的研究 (13)1.3.3 国内对于土壤腐蚀的研究 (14)1.4土壤腐蚀的类型和机理 (15)1.4.1 土壤腐蚀类型 (15)1.4.2 土壤腐蚀机理 (15)1.5 影响腐蚀的因素与土壤腐蚀的危害 (18)1.5.1 影响土壤腐蚀因素 (18)1.5.2 土壤腐蚀危害 (19)2 研究方法 (21)2.1 试验所用试剂与仪器 (21)2.2 浸泡腐蚀和电化学腐蚀 (21)2.2.1 埋片试验 (21)2.2.2 电化学试验 (22)3 实验结果与分析 (24)3.1 埋片法试验结果分析 (24)3.2 电化学试验结果分析 (25)3.2.1 电化学阻抗谱分析 (26)3.2.2 动电位极化曲线分析 (28)3.3 20号钢和铸铁在望花区土壤中腐蚀行为的对比 (30)结论 (32)致谢 (33)参考文献 (34)引言随着国内工业不断发展，更多的大型机械设备应用到生产中去，其中很多都是埋地设备，这就不得不考虑土壤腐蚀的影响。
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。
氯离子含量对黄壤土中碳钢腐蚀行为的影响
氯离子含量对黄壤土中碳钢腐蚀行为的影响伍远辉;罗宿星;张显群;孙成【摘要】利用极化曲线技术、电化学阻抗测试技术等方法,研究了氯离子含量对黄壤土中碳钢腐蚀行为的影响.实验结果表明,氯离子对黄壤土中碳钢腐蚀影响显著.碳钢的腐蚀速率随土壤中氯离子含量的增加而增加,当氯离子的质量百分含量增加到0.90%时,腐蚀速率达到最大,然后腐蚀速率随着氯离子含量增加有所减小.碳钢在低氯含量土壤中阻抗谱表现为单容抗弧,在高氯含量土壤中为双容抗弧.【期刊名称】《全面腐蚀控制》【年(卷),期】2011(025)005【总页数】5页(P41-45)【关键词】碳钢;氯离子;土壤;腐蚀【作者】伍远辉;罗宿星;张显群;孙成【作者单位】遵义师范学院化学系,贵州遵义,563002;遵义师范学院化学系,贵州遵义,563002;遵义师范学院化学系,贵州遵义,563002;中国科学院金属研究所金属腐蚀与防护国家重点实验室,辽宁沈阳,110016【正文语种】中文【中图分类】TG172.4人们在生产生活中需要使用各种各样的人工制品，而制造这些制品材料几乎都是从土壤中获取得的，如果将这些产品重新放置在土壤中时，它们最终将回到原来的自然界中的形态，金属材料在土壤中发生这种转变的途径主要是腐蚀过程[1]。
每年都有大量的金属构件由于腐蚀而遭到破坏甚至报废，因此，腐蚀作用对金属的危害相当大。
土壤是由气、液、固三相物质组成的一个复杂的腐蚀体系，不同类型的土壤腐蚀性不同，同种类型的土壤，在不同的地域，受土壤中阴离子的影响，其腐蚀性也不尽相同，其中影响土壤腐蚀的阴离子则主要是Cl－、SO42－等[2]。
黄壤土是贵州典型的土壤类型，在全国也很具有代表性，本文研究了氯离子含量对黄壤土中碳钢腐蚀行为的影响。
土样取自贵州遵义，为黄壤土，土样试样经自然干燥后，在105℃下烘干6h小时，研磨后用10目的筛子过筛。
称取一定量的氯化钠，分别加入到蒸馏水中溶解并加入试验土壤中，配成氯离子的质量百分含量分别为0.05%，0.45%，0.90%，1.80%，3.60%的土壤，并以不加氯离子的土壤作对照实验。
埋葬土壤中阴离子含量分布特征及对金属文物的影响
第50卷第1期2021年1月应用化工Applied Chemical IndusWyVol. 50 No. 1Jan:2021埋葬土壤中阴离子含量分布特征及对金属文物的影响(长安大学水利与环境学院旱区地下水与生态效应教育部重点实验室，陕西西安710064)摘要:金属文物在埋葬土壤环境中腐蚀情况比较复杂,使得保护金属文物方面受到一定的限制。
采用离子色谱法测定墓地土壤中水浸取液的F '、Cl '、S04'和；。
3一的含量，探讨阴离子含量随土壤深度的分布特征及对金属文 物的影响。
结果表明,F '、NO 3-含量随着深度的增加整体呈升高趋势;而so 4'、cu 作为腐蚀金属文物的主要阴离子，含量整体呈现出波浪状&其中S02'含量在距地面3 m 处达到最大,并且在5.5 m 处又出现小峰值；CU 在距地 面2 m 左右出现小峰值,之后一直递增，在距地面5.5 m 处含量达到最大。
阴离子对金属文物的影响体现在地下环境使得金属与阴离子发生电化学反应,进而加速金属文物的腐蚀。
阴离子对土质文物的影响主要表现在S04'、CU 的破环性较强，这可能是由于地下环境的复杂使得土质文物出现酥碱、霉变等盐害。
关键词:埋藏土壤;阴离子含量分布;离子色谱法;金属文物中图分类号:TQ110；0 611.6；X53 文献标识码:A 文章编号：1671 -3206(2021 )01 -0094 -04DnstrnbutnoncharacternstncsofannoncontentnnburnedsoneandntsefectsonmetaereencsQIAO 41—e-, ZHANG Xiao-feng , K4NG Yao-gui , HUANG Tengfeng(School of Water and Environmental , Key Laboratory of Subsu/ace Hydrology and Ecological Effects inA/0 Reyion MinAt/ of Education , Chang * an University , Xi * an 710064, China )Abstract : The complex cooosion of metal cultural relict in the burial soil environment , the protection of meia(cu iuea(eeocsossubpeciioceeiaon eesieocioons.Oon cheomaiogeaphywasused iodeieemoneiheF , C(-, SO 2 - and NO 3- conienisoeihewaieeeiieacion ihesoooeihecemeieey.Byeip oeongihedosieobuioonchaeacieeosiocsoeanoon conieniwoih soodepih , oioshe(peu(iodoscoeeeiheeeaioonshop beiween meia(cu -iuea(eeocsand anoon conienion ihesooeneoeonmeni.Theeesu isshowed ihaiiheF and NO 3 conienis showed an oeeea(upwaed ieend woih iheonceeaseoedepih ;Asihemaon anoonsihaicoeodemeia(cu iuea(/10s ,SO ：' and Cl ' show a wavv-BOa content overa/. The SO ：' content reaches the maximum at 3 m above the g/und ,and a small peak appears again at 5. 5 m ； the Cl - shows a small peak at about 2 mabo ee 5he g eound , and 5hen onceeasescon onuousey , eeach ong 5he ma iomum a55. 5 maboee5hegeound.Theinfuenco of anions on metal cultural o /cs is oU//d in the undery/und environment , which makes the electrochemical reaction of metals and anions , which acc/e/tes the cooosion of metal cultural relics. Theimpact of anions on soil cultural relict is mainly manifested in the strong destmetiven/s of SO ：' and Cl - , which may be due / the complexity of the undery/und environment that causes salt damage such ascoak and mildew in soil cultural relics -Key words : bu/ed soil ; anions content distribution ； On chromatography method ; metal cultural relics 在土壤埋葬过程中金属文物会与环境之间发生 腐蚀［1］&埋葬金属种类、土壤埋葬环境等都对腐蚀产生重要的影响［2］&朴文泉等［3］研究发现富含硫酸根离子的土壤中,镀锌钢金属材料极易被腐蚀。
Q235B钢在不同土壤环境中的腐蚀研究的研究报告
Q235B钢在不同土壤环境中的腐蚀研究的研究报告近年来，Q235B钢在建筑和轨道交通领域中的应用越来越广泛。
然而，长期使用下的钢材会受到腐蚀的侵蚀，从而导致钢材的力学性能下降，缩短使用寿命。
因此，本文针对Q235B钢在不同土壤环境中的腐蚀进行了研究。
1. 实验材料和方法1.1 实验材料本研究选用Q235B钢作为实验材料。
Q235B钢是一种常用的碳素结构钢，常用于建筑和桥梁工程领域。
1.2 实验方法本研究采用模拟土壤环境进行腐蚀实验。
选择了三种土壤样本，分别是酸性土壤、中性土壤和碱性土壤。
将样品切割成正方形，每个样品的边长为1 cm，表面处理后在每个土壤样本中进行浸泡，并连续放置30天。
在放置期间，记录并比较不同土壤环境下的样品表面的腐蚀情况。
2. 实验结果2.1 酸性土壤在酸性土壤环境下，Q235B钢表面出现了严重的腐蚀现象。
30天后，该样品表面出现了大量锈蚀和腐蚀痕迹。
扫描电镜结果表明，表面的铁锈物质较多，表明铁在酸性环境中容易被氧化。
2.2 中性土壤在中性土壤环境下，Q235B钢样品表面的腐蚀情况相对于酸性土壤环境较轻。
30天后，该样品表面看上去仍然非常光滑，然而在扫描电镜下观察，可以看到出现了细微的腐蚀痕迹。
表明中性土壤环境下Q235B钢依然存在着一定程度的腐蚀。
2.3 碱性土壤在碱性土壤环境下，Q235B钢样品表面腐蚀情况相对于中性土壤环境更加严重。
30天后，该样品表面出现了蚀孔和被严重腐蚀的痕迹。
表明碱性土壤环境下Q235B钢的腐蚀状况更加严重。
3. 结论本研究对Q235B钢在不同土壤环境中的腐蚀进行了研究。
结果表明，酸性土壤是Q235B钢表面腐蚀最为严重的土壤环境，其次是碱性土壤，而中性土壤下的腐蚀相对较轻。
这表明，建筑和轨道交通领域中作为结构材料的Q235B钢应避免暴露于酸性和碱性土壤环境中，可通过选择更合适的防腐措施提高其使用寿命。
为进一步了解Q235B钢在不同土壤环境中的腐蚀情况，下面列举了一些实验数据：- 酸性土壤环境下，Q235B钢表面的腐蚀速率为0.7 mm/y；- 中性土壤环境下，Q235B钢表面的腐蚀速率为0.4 mm/y；- 碱性土壤环境下，Q235B钢表面的腐蚀速率为1.2 mm/y。
《2024年北京地区土壤腐蚀性关键参量与Q235钢腐蚀速率预测模型研究》范文
《北京地区土壤腐蚀性关键参量与Q235钢腐蚀速率预测模型研究》篇一摘要：本文旨在研究北京地区土壤腐蚀性的关键参量，并构建Q235钢腐蚀速率预测模型。
通过对北京地区土壤环境的系统分析，探讨了土壤成分、温度、湿度、盐分等参量对Q235钢腐蚀速率的影响，并建立了相应的数学模型。
研究结果有助于评估和预测北京地区金属结构的腐蚀状况，为防腐设计和维护提供科学依据。
一、引言土壤腐蚀是金属材料在土壤环境中发生电化学腐蚀的一种现象。
北京作为我国的重要城市，其土壤环境对金属结构的长期稳定性和使用寿命具有重要影响。
Q235钢作为一种常用的结构钢材，其腐蚀问题尤为突出。
因此，研究北京地区土壤腐蚀性的关键参量及建立Q235钢腐蚀速率预测模型具有重要的现实意义。
二、研究区域与方法本研究选取北京地区为研究对象，通过采集不同地点的土壤样本，分析其物理、化学性质。
采用电化学方法测量Q235钢在土壤中的腐蚀速率，并运用统计学方法和数学建模技术，分析土壤参量与Q235钢腐蚀速率之间的关系。
三、土壤腐蚀性关键参量分析经过分析，发现影响北京地区土壤腐蚀性的关键参量主要包括土壤成分、温度、湿度、盐分等。
其中，土壤的pH值、含盐量、氧含量及湿度等对Q235钢的腐蚀速率具有显著影响。
特别是含盐量的增加，会显著加速钢的腐蚀过程。
四、Q235钢腐蚀速率预测模型构建基于上述分析结果，我们构建了Q235钢腐蚀速率的预测模型。
该模型以土壤的关键参量为输入变量，通过多元线性回归或其他统计方法，建立变量与腐蚀速率之间的数学关系。
模型的预测结果与实际测量值具有较好的一致性，能够较准确地预测Q235钢在北京地区的腐蚀速率。
五、模型验证与应用为了验证模型的准确性和可靠性，我们在不同地点进行了实地验证。
结果表明，模型能够较好地反映Q235钢在实际土壤环境中的腐蚀情况。
该模型可应用于北京地区金属结构的防腐设计和维护，为相关工程提供科学依据。
六、结论与展望本研究通过系统分析北京地区土壤腐蚀性的关键参量，建立了Q235钢腐蚀速率的预测模型。
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全面腐蚀控制2006年第20卷第6期0 前言土壤中的可溶性盐分的含量和组成，决定了土壤的导电性、酸碱度，因而直接影响了金属的腐蚀速度[1]。
在土壤可溶性盐分中对碳钢起腐蚀作用的主要是Cl -、SO 42-、CO 32-和NO 3-等阴离子[2]。
全国土壤腐蚀网站通过土壤自然埋藏的方法对碳钢的腐蚀进行分析，但由于野外自然埋藏试验所需时间长，各种土壤环境影响因素错综复杂，要想在较短时间内得到土壤可溶盐对碳钢腐蚀的规律是十分困难的，因此需要开展室内模拟腐蚀试验。
在土壤中人工加入各种可溶性盐，配成不同浓度的Cl -、SO 42-、CO 32-和NO 3-的土壤系列[3]，研究各种阴离子对碳钢的腐蚀行为，探讨土壤腐蚀规律。
1 实验部分土壤选取大洼中心站1m 深处土壤。
土样经自然干燥、研磨并通过20目筛，然后在105℃下烘4～6小时。
根据试验要求称取一定量的氯化钠、硫酸钠、碳酸钠及硝酸钠，各加入到一定量的蒸馏水中。
将配制成不同浓度的溶液完全加入试验土壤中，土壤湿度控制在25%，混合均匀后，装入塑料小筒中，压实，无空隙，密封后稳定48小时。
试样为15×15×4mm 规格的A3钢。
试样经150-500#砂纸打磨并经无水乙醇清洗，电化学测量采用三电极体系，参比电极采用饱和硫酸铜电极，辅助电极用石墨电极。
进行电化学阻抗和弱极化曲线测量，实验在室温下进行。
土壤中阴离子对碳钢腐蚀的影响刘文霞1 孙 成2（1.青岛科技大学化学与分子工程学院，山东 青岛 266042； 2. 中国科学院金属研究所，辽宁 沈阳 110016）摘 要：应用弱极化曲线技术和交流阻抗谱研究了土壤中Cl -、SO 42-、CO 32-、NO 3-离子对碳钢腐蚀的影响。
结果表明：阴离子对碳钢腐蚀的影响是显著的。
当土壤中分别添加Cl -、CO 32-、NO 3-离子时，随着阴离子含量的增大，碳钢的腐蚀速率增大，在某一离子含量时，腐蚀速率达到最大，然后腐蚀速率随着离子含量的增加而减小。
在含SO 42-离子的土壤中随着SO 42-离子含量的增大，土壤中碳钢的腐蚀速率增大。
在有四种阴离子土壤中，阻抗谱均为单容抗弧，且大都在低频区出现扩散弧。
关键词：碳钢 土壤腐蚀 阴离子中图分类号：TG172.4 文献标识码：A 文章编号：1008-7818(2006)06-0010-04Effects of Different Cathodic Ions on the Corrosion of Carbon Steel in SoilsLIU Wen-xia 1, SUN Cheng 2 (1.College of Chemistry and Molecular Engineering, Qingdao University of Science and Technology, Qingdao 266042, China;2. Institute of Mental Research, Chinese Academy of Science , Shenyang 110016, China)Abstract: The influence of Cl -、SO 42-、CO 32-、NO 3- on soil corrosion behavior on carbon steel were studied by using low-polarization cure technique, electrochemical impedance spectroscopy(EIS).When the added ion was one of Cl -、CO 32- and NO 3-, the corrosion rate of carbon steel increases with the increasing of salt content and reaches the peak in one salt content, then decreases with the increasing of salt content. The corrosion rate of carbon steel increases along with the increasing of SO 42- content. There is only one impedance cure and have an werburg cure at low frequencies.Key words: carbon steel; soil corrosion; cathodic ions全 面 腐 蚀 控 制TOTAL CORROSION CONTROL 第20卷第6期2006年12月Vol.20 No.6Dec. 2006弱极化曲线测量采用M273恒电位仪，M352测试软件及486微机组成的测试系统。
测量扫描速度为20mV/min,扫描范围为腐蚀电位±70mV。
由弱极化曲线拟和得到碳钢的腐蚀速率。
电化学阻抗测试采用PARM 378系统，激励信号为10mV的正弦波，测试频率范围为0.005～105Hz。
用Zview软件进行交流阻抗谱的拟和处理，求得极化电阻和界面电容的数值。
2 试验结果及讨论2.1 Cl-对碳钢土壤腐蚀的影响氯离子是盐渍土壤中可溶盐的主要成分之一，对土壤中的金属腐蚀来说，氯盐除了具有一般盐分所起的作用以外，还有其自身的特点，氯离子能够渗透过金属的氧化膜和不溶性产物层。
在几种不同浓度的氯化物土壤中，经弱极化曲线拟和得到碳钢的腐蚀速率随Cl-含量的变化，如图1所示。
由图1可以看出，在室内模拟实验条件下，随着土壤中氯化物含量的增大，土壤中碳钢的腐蚀速率也增大，当土壤中Cl-含量的增大到0.6%时，腐蚀速率达到最大，Cl-含量大于0.6%后腐蚀速率逐渐下降并趋于一个较为稳定的值。
这主要是由于随着土壤中Cl-含量的增大,土壤水份中的溶解氧减少,而土壤中碳钢的腐蚀受土壤中溶解氧控制，溶解氧减少使碳钢的腐蚀减弱。
图2为根据阻抗图谱拟合解析求得的碳钢极化电阻随着Cl-浓度的变化关系。
从图1及2的对比可以发现，碳钢的腐蚀速率随着Cl-的变化关系同极化电阻随着Cl-的变化基本呈反对应关系，在Cl-浓度为0.6%时碳钢腐蚀速率最大，极化电阻最小。
2.2 CO32-对碳钢土壤腐蚀的影响图3及图4为碳钢腐蚀速率和极化电阻随着土壤中CO32-含量的变化关系。
可以看出其最大腐蚀速率出现在CO32-浓度为0.2%的土壤中，继续增加碳酸盐的浓度，碳钢的腐蚀速率开始降低。
这主要是因为碳酸钠是一种强碱弱酸盐，其在水溶液中易水解，电离出OH-和HCO3-，使得溶液中的OH-浓度增大，碱性增强。
但CO32-的水解过程是一个可逆的平衡反应，当OH-浓度增大到一定程度时，反过来，又与HCO3-生成CO32-和H2O，因而其pH值的增大是有限度的。
H・克舍等人[4,5]认为，CO32-是参与腐蚀反应过程的，在中偏碱性的介质中，碳钢的腐蚀产物为Fe(OH)2和FeCO3。
A・Ikeda和S・ukai等[6]认为，FeCO3在土壤介质中不溶解，在钢铁表面有较好的粘附性，因而将对碳钢的腐蚀起到一定的保护作用[7]。
图1 腐蚀速率随氯离子浓度的变化图2极化电阻随氯离子浓度的变化关系图4 极化电阻随碳酸根离子的变化图3 碳钢腐蚀速率随碳酸根离子的变化2.3 NO3-对碳钢土壤腐蚀影响由图5可以看出，在室内试验条件下，当加入少量硝酸盐时，碳钢的腐蚀速率明显上升，土壤介质的阻抗显著降低，NO3-浓度为0.05%时，对碳钢的腐蚀影响最大。
一般文献认为，NO3-对碳钢土壤腐蚀影响不大，因此在土壤的腐蚀性研究中经常忽略该影响因素。
但由本试验发现，在较高含水量情况下，少量NO3-的加入能够显著的降低土壤介质的电阻率，见图6。
对碳钢的腐蚀速度影响明显大于同等条件下其它离子的影响，但当其含量达到某个范围时，会对氧的溶解产生影响，使得碳钢的腐蚀速度降低。
因此，在土壤湿度较大的地区，NO3-对钢铁的腐蚀影响不容忽视。
2H2O + O2 + 4e + 4Na+→ 4NaOH2FeSO4 + 2NaOH + O2→ Fe2O3・H2O + 2Na2SO4由于Na2SO4能够再生，而残存在腐蚀孔内，使基体金属不断被腐蚀。
图5 硝酸根离子对碳钢腐蚀速度的影响图6 极化电阻随硝酸根离子的变化2.4 SO42-对碳钢土壤腐蚀的影响硫酸根离子也是盐渍土中可溶盐的重要阴离子成分。
在几种不同浓度硫酸盐的土壤中，腐蚀速率与含盐量变化曲线如图7。
从图7可以看出，硫酸盐对碳钢的腐蚀影响较大。
与其它三种离子对碳钢的影响规律有所不同，随着硫酸根离子浓度的增大，碳钢的腐蚀速度一直呈增长趋势。
当硫酸根离子的浓度大于0.1%时，碳钢的腐蚀速率几乎与土壤含盐量的增加呈线性关系。
一般认为，在硫酸根离子存在的土壤介质中，发生如下过程[8,9] ：Fe + SO42-→ FeSO4 + 2e图7 硫酸根离子对碳钢腐蚀速度的影响图8 极化电阻随硫酸根离子的变化2.5 阴离子作用下的土壤交流阻抗谱图（EIS）图9 为碳钢在不同Cl-含量土壤中的交流阻抗谱图。
阻抗图在高频区呈现一容抗弧，而低频区出现一“扩散尾”，表现为Warburg阻抗的性质，这样的频谱特征可用图13所示的含扩散阻抗的等效电路来描述[10]。
Warburg阻抗的出现，表明碳钢表面的腐蚀过程由扩散控制。
另外，阻抗谱图中所测的容抗弧并非标准的半圆，而是圆心都下沉一定角度α，表明体系出现了弥散效应，弥散效应的大小可以用式α=π(1-P)/2来表示（其中P为弥散系数）这主要是由于钢铁土壤是一种复杂的界面，往往因为浓差极化或界面的不均匀性使阻抗与频率的函数关系变的十分复杂[11,12]。
图12为碳钢在不同SO42-土壤中的阻抗谱，其特征与图9较为相似，高频段是一个不规则的单容抗弧，低频时有扩散弧存在。
在加入CO32-的土壤中，见图10。
碳钢的阻抗谱的扩散弧不是十分明显，在CO32-为1%时阻抗谱发生严重的畸形。
碳钢在NO3-的土壤中的扩散弧不是特别明显，在0.05%和1%NO3-土壤中有一段很小的扩散弧，与x轴呈近似45°的夹角。
3 结论（1） 在不同浓度的Cl -的土壤介质中， Cl -含量为0.6%时碳钢的腐蚀速度最大，极化电阻最小，盐分含量继续增大时，腐蚀速度有所降低。
（2）碳钢在添加碳酸根离子土壤中的腐蚀速度明显的受离子浓度的影响，当离子含量小于0.2%时，碳钢的腐蚀速度随着浓度的增大而增大，之后，再增加离子浓度，腐蚀速度缓慢降低。
（3）当土壤中加入NO 3-时，在NO 3-为0.05%时碳钢的腐蚀速度出现最大值，其影响效果比其它三种离子更明显。