金属在土壤中的腐蚀
金属在土壤中的腐蚀
林清枝
金属在大自然中经常遭到的各种电化学腐蚀、如大气腐蚀、土壤腐蚀和海水腐蚀等。
这些腐蚀有个共同特点，即主要是吸氧腐蚀（电化学腐蚀中，是氧分子接受电子），但它们又具有各自的规律。
如今，随着现代比城乡建设，地下设施日益增多，金属构件遭到的腐蚀日趋严重，研究并了解土壤的腐浊规律显得有格外意义。
由于土壤的组成及结构的复杂性，其腐蚀远比大气腐蚀复杂得多，本文仅就土壤的腐蚀类型作些分析。
常见的土壤腐蚀有：
一、差异充气引起的腐蚀
由于氧气分布不均匀而引起的金属腐蚀，称为差异充气腐蚀。
土壤的固体颗粒含有砂子、灰、泥渣和植物腐烂后形成的腐植土。
在土壤的颗粒间又有许多弯曲的微孔（或称毛细管），土壤中的水分和空气可通过这些微孔而深入到土壤中的水分和空气可通过这些微孔而深入到土壤内部，土壤中的水分除了部分与土壤的组分结合在一起，部分粘附在土壤的颗粒表面，还有一部分可在土壤的微孔中流动。
于是，土壤的盐类就溶解在这些水中，成为电解质溶液，因此，土壤湿度越大含盐量越多，土壤的导电性就越强。
此外，土壤中的氧气部分溶解在水中，部分停留在土壤的缝隙内，土壤中的含氧量也与土壤的湿度、结构有密切关系，在干燥的砂土中，氧气容易通过,含氧量较高;在潮湿的砂土中, 氧气难以通过，含氧量较低.；在潮湿而又致密的粘士中，氧气的通过就更加困难，故含氧量最低。
埋在地下的各种金属管道，如果通过结构和干湿程度不同的土壤将会引起差异充气腐蚀，假如，铁管部分埋在砂士中，另一部分埋在粘土中，由腐蚀电池阳极Fe-2e→Fe2+
阴极1
2
O2+H2O＋2e→2OH-
不难看出，因砂土中氧的浓度大于粘士中氧的浓度，则在砂土中更容易进行还原反应，即在砂土中铁的电极电势高于在粘土中铁的电极电势，于是粘土中铁管便成了差异充气电池的阳极而遭到腐蚀。
同理，埋在地下的金属构件，由于埋设的深度不同，也会造成差异充气腐蚀，其腐蚀往往发生在埋得深层的部位，因深层部位氧气难以到达，便成为差异充气电池的阳极,那些水平放置而直径较大的金属管，受腐蚀之处亦往往是管子的下部，这也是由差异充气所引起的腐蚀。
二、微生物引起的腐蚀
如果土壤中严重缺氧，又无其他杂散电流，按理是较难进行电化学腐蚀的，可是埋在地下了的金属构件照样遭到严重的破坏，有人曾在电子显微镜下观察被土壤腐蚀的金属，发现有种细菌，其形状为略带弯曲的圆拄体，长度约为 2 ×10-6m，并长有一根鞭毛。
细菌依靠鞭毛的伸曲，使其躯体向前移动。
由于它
依赖于硫酸盐还原反应而生存的，所以人们称它为硫酸盐还原菌。
它对金属腐蚀作用的解释，率先由屈菲(Kuhv)提出，在缺氧条件下，金属虽然难以发生吸氧腐蚀,但可进行析氢腐蚀（电化学腐蚀中，有氢气放出）。
只是因阴极上产生的原子态的氢未能及时变为氢气析出，而被吸附在阴极表面上，直接阻碍电极反应的进行，使腐蚀速率逐渐减慢。
可是，多数的土壤中都含有硫酸盐。
如果有硫酸盐还原菌存在，它将产生生物催化作用，使SO42-离子氧化被吸附的氢，从而促使析氢腐蚀顺利进行。
整个过程的反应如下：
阳极4Fe-8e = 4Fe2+
阴极8H++8e＝8H（吸附在铁表面上）
SO42-+8H还原菌
−−S2-+4H2O
−→
Fe2++S2- = FeS（二次腐蚀产物）
+)3Fe2++6OH- = Fe(OH)2（二次腐蚀产物）
___________________________________________
总反应:4Fe+SO42-+4H2O = FeS+3Fe(OH)2+2OH-
其腐蚀特征是造成金属构件的局部损坏，并生成黑色而带有难闻气味的硫化物。
硫酸盐还原菌便是依靠上述化学反应所释放出的能量进行繁殖的。
据目前研究，能参与金属腐蚀过程的细菌不止一种，它们并非本身使金属腐蚀，而是细菌生命活动的结果间接地对金属电化学腐蚀过程产生的影响。
例如，有的细菌新陈代谢能产生某些具有腐蚀性的物质（如硫酸、有机酸和硫化氢等),从而改变了土壤中金属构件的环境；有的细菌能催化腐蚀产物离开电极的化学反应，致使腐蚀速率加快。
此外，许多细菌还能分泌粘液，这些粘液与土壤中的土粒、矿物质、死亡细菌、藻类以及金属腐蚀产物等粘合并形成粘泥，覆盖在金属构件的表面，因局部缺氧成为差异充气电池的阳极，从而遭到严重的孔腐蚀。
腐蚀性细菌一般分为喜氧性菌（又称嗜氧性菌）和厌氧性菌两大类。
增氧性菌必须在有游离氧的环境中生存，如喜氧性氧化铁杆菌，它依靠金属腐蚀过程中所产生的Fe2+氧化成Fe3+时所释放的能量来维持其新陈代谢，它存在于中性含有有机物和可溶性铁盐的水、土壤及锈层中，其生长温度为20－25℃，pH在7－7.4 之间。
又如喜氧性排硫杆菌，能将土壤中的污物发醇所产生的硫代硫酸盐还原为硫元素；而喜氧性氧化硫杆菌又可把元素硫氧化为硫酸，从而加快金属的腐蚀。
这类细菌常存在于土壤、污水及泥水中，其生长温度为28－30℃,PH为2.5－3.5。
厌氧性菌必须在缺乏游离氧的条件下才能生存，如硫酸盐还原菌是种常见的厌氧性菌.它是地球上最古老的微生物之一，其种类繁多，广泛存在于中性的土壤、河水、海水.油井、港湾及锈层中，它们的共同特点是把硫酸盐还原为硫化物，生长适宜温度为30℃,PH在7.2－7.5.
喜氧性菌和厌氧性菌虽然生存条件截然不同，但往往在喜氧性菌腐蚀产物所造成的局部缺氧的环境中，厌氧性菌亦可以得到繁殖的机会，这种不同性质细菌的联合腐蚀常发生于水管内壁，在那里，首先是氧化铁杆菌将水管腐蚀溶解下来的Fe3+，并形成Fe(OH)3沉淀，其沉淀附着在水管内壁生成硬壳状的锈瘤。
瘤下的金属表面缺氧，恰好为硫酸盐还原菌提供生存与繁殖的场所。
这样，两类细菌相辅相成，更加快了瘤下金属的溶解。
有人取下锈瘤，经分析发现其中的腐蚀产物含有1.5％－2.5％的硫化物，每克腐蚀产物中约含有1000条硫酸盐还原菌。
此外，还有一些腐蚀性细菌不论有氧或无氧的环境中均能生存，如硝酸盐还原菌，能把土壤中的硝酸盐还原为亚硝酸盐和氨。
它的生长温度为27℃，pH为
5.5－8.5。
如今发现，由微生物引起的腐蚀广泛地存在于地下管道、矿井、海港、水坝以及循环冷却系统的金属构件和设备中，给冶金、电力、航海、石油及化工等行业带来极大的损失.因此,近十多年来,对如何控制微生物腐蚀的研究日益引起有关部门的高度重视，越来越多的人从事这方面的考察与研究，已取得了可喜的进展。
三、杂散电流引起的腐蚀
由于某种原因，一部分电流离开了指定的导体，而在原来不该有电流的导体内流动，这一部分电流，称为杂散电流。
它主要来自于电气火车、直流电焊、地下铁道及电解槽等电源的漏电。
由杂散电流引起的腐蚀，如在金属制作的电解槽中进行电解时，正常情况下电流应从正极通过电解液流向负极。
但也有可能有部分电流先从正极流向靠近正极的金属槽壁，然后从靠近负极的电解壁流出，并通过溶液回到负极.这样，电流在从金属电解槽壁流出之处便成为阳极而遭到腐蚀.又如电气火车顶上有根架空线，其作用是接受从电站正极输入的直流电，经过车厢后从地面铁轨回到电站的负极。
如果各段铁轨间连接良好,则大部分电流能通过路轨回到电站.要是路面不平,路轨间连接又不好,而地面又潮湿,这时将有部分电流流入地下，通过埋在路轨下的金属管道或其他金属设施，最后返回路轨到电站的负极。
这时，路轨下出现两个串联的大电解池。
根据电流的流动方向，一个电解池的阳极是铁轨，阴极是地下管线；另一电解池的阳极是地下管线，阴极是路轨。
前者腐蚀的是路轨，暴露在地面上，易被发现，维修也方便；后者腐蚀的是地下管线，不易被发现，且维修也不便，问题更为严重。
此外，杂散电流也能引起钢筋混凝土结构的腐蚀，尤其冬季施工,为了防冻而在混凝土中加入氯化物(如NaCl、CaC12），其腐蚀就更为严重。
可见，土壤腐蚀同样既广泛又严重，研究并了解各类土壤的腐蚀规律，其目的在于防腐。
金属土壤腐蚀电化学研究方法概述
金属土壤腐蚀电化学研究方法概述赵 平 银耀德 (沈阳工业学院专科学校化工系) (中国科学院金属腐蚀与防护研究所)1 引 言土壤腐蚀研究是一项十分困难的工作,虽然早在本世纪初发达国家就已开始,然而时至今日,仍不能形成一个比较完整的理论。
其主要原因是因为作为腐蚀介质的土壤与一般腐蚀介质相比,具有多相性[1]、不流动性[1]、不均匀性[1,2]、时间季节性或地域性[3]等等诸多特点,并且由于土壤中微生物和有机质等的存在并参与反应,就更加剧了土壤腐蚀研究的复杂性[4]。
但总的说来,绝大多数土壤腐蚀都属于电化学腐蚀的范畴[1,2],即使是由于细菌等微生物引起的腐蚀,它们也是通过改变土壤/金属界面间的电化学过程而起作用的。
因而,传统的埋样失重法,虽然能在一定时期得到一定区域内土壤腐蚀性较客观真实的数据,但由于其试验周期长,不能反映土壤腐蚀过程的细节,不能得到土壤腐蚀动力学方面的信息,因而无法适应对土壤腐蚀深入研究的需要。
而由于土壤腐蚀的电化学性,这就使得一些经典的电化学测试方法在其研究中得到了较多的应用。
2 土壤腐蚀电化学研究方法在土壤腐蚀研究中,用得较活跃的电化学方法不外乎有以下几种:①极化电阻(Rp)测量法,②极化曲线法,③电化学交流阻抗法(EIS)。
下面就其优缺点分别加以论述:(1)Rp法土壤腐蚀研究中常采用极化电阻技术[5],其测量的理论依据为Stern-G eary 公式[6]:Rp=βaβc213(βa+βc)I corr=△E△I=BI corr(1—1)式中:βaβc分别为腐蚀电极的阳极和阴极塔菲尔斜率;I corr为腐蚀电流密度;△E:外加极化电位;△I:极化电位下的电流密度;式(1—1)是在极化曲线自腐蚀电位(Ecorr)附近作线性近似而得来的,而线性近似常会带入一定的理论误差,加之(1—1)式中的βc只能指某一阴极过程的Tafel 常数,而土壤腐蚀体系中,阴极过程可能不只一个,有时还受到活化———浓差的混合控制,因此限制了式(1—1)在土壤腐蚀研究中的运用。
金属材料在土壤中的腐蚀速度与土壤电阻率
金属材料在土壤中的腐蚀速度与土壤电阻率
金属材料在土壤中的腐蚀速度与土壤电阻率有十分密切的关系。
一、金属材料在土壤中的腐蚀：
1.金属材料在土壤中普遍存在腐蚀问题，包括钢材，黄铜，锌，铝，铅等金属材料都会受到土壤环境的腐蚀。
2.金属材料在土壤中会受到氧化腐蚀、氢化腐蚀、电化学腐蚀等多种机理的作用，引起金属材料的降解，影响金属材料的性能和使用寿命。
二、金属材料腐蚀速度的动力学表达式：
1.实验表明，土壤中金属材料的腐蚀速度可以用以下动力学表达式表示：dmdt = Ja VLc−2，其中J为土壤电解质浓度，a为金属材料特定的活化能，V为溶液中金属离子浓度，L为溶质在溶液中的可溶性材料量，c
为金属材料的表面积。
2.从上式可以看出，土壤中金属材料的腐蚀速度与土壤电性环境有关，土壤电性环境好的情况下，金属材料的腐蚀会比较快，反之，相应的
腐蚀速度也会减慢。
三、调控金属材料在土壤中的腐蚀：
1.为了降低金属材料在土壤中的腐蚀，要考虑用不同的形式调控土壤电阻率，尽可能将土壤电性环境变为中性环境，从而减少金属材料的腐蚀速率。
2.为此，可以采用活性炭或活性石墨等表面活性剂，或者增加碱类物质的添加量，或者采用腐蚀抑制剂等实施腐蚀防护，从而达到减缓材料在土壤中的腐蚀速率的效果。
四、结论：
金属材料在土壤中的腐蚀速率与土壤电阻率有着密切的关系，采取相应的技术措施，可以有效地抑制金属材料在土壤环境中的腐蚀，保证金属材料正常使用。
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。
第五章金属在各种环境中的腐蚀
8
2.4防止海水腐蚀的措施
• 1）研制和应用耐海水腐蚀的材料。 如：铁、镍、铜及其合金，耐海水钢。
• 2）阴极保护。 腐蚀最严重处采用护屏保护较合理，亦可采用简易可行的牺牲阳极法。
• 3）涂层。 除应用防锈油漆外，还可采用防止生物玷污的双防油漆，对于潮汐区和飞
溅区的某些固定的钢结构可以使用蒙乃尔合金包覆。
其寿命一般有几年。 *镍及其合金在碱液中的腐蚀
镍及其合金对于高温高浓度的碱耐蚀性很好，所以广泛用于制碱业。镍实际上 适合各种浓度和温度的碱液，其耐蚀性一般与合金含镍量成正比。 *两性金属在碱液中的腐蚀 铝、锌、锡等两性金属在碱溶液中不耐蚀。钛、钽、铌等在碱溶液中耐蚀性也 不好。在热碱中，钽的耐蚀性更差。
• （3）微生物引起的腐蚀。
11
3.3防止土壤腐蚀的措施
• 1）采用涂料或包覆玻璃布防水。 • 2）采用电化学保护，多采用牺牲阳极法，阴极保护与涂料联合使用效果更好。 • 3）采用金属涂层或包覆金属，镀锌层等。
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第四节 金属在工业环境中的腐蚀
4.1金属在酸溶液中的腐蚀
• 氧化性酸与非氧化性酸对金属的腐蚀情况大不相同。 非氧化性酸的特点：腐蚀的阴极过程基本上是氢去极化过程，增加溶液酸度 相应地会增加阴极反应，并使金属腐蚀速度增加。
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第二节 金属在海水中的腐蚀
2.1 海水腐蚀特点 • 1. 盐类及导电率 • 2. 溶解氧 • 3.海水的电化学特点
2.2影响海水腐蚀的因素
• 盐类 • 海水中溶解氧 • 海洋生物和腐烂的有机物 • 海水的温度、流速 • PH值
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2.3海水中常用金属材料的耐蚀性
• 金属材料在海水中的耐蚀性差别很大，其中耐蚀性最好的是钛合金和Cr-Ni合金，而铸铁 和碳钢耐蚀性较差。不锈钢的均匀腐蚀速度虽然很小，但在海水中易产生点蚀。
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。
土壤当中的腐蚀
3.微生物引起的土壤腐蚀
在缺氧的土壤条件下，如密实、潮湿的黏土深处，金属 腐蚀似乎难以进行，但是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。
如硫酸盐还原菌促进阴极去极化，生成的硫化氢也有促 进腐蚀的作用。
☆土壤腐蚀形式总结
氧浓度差电池
土壤的透气性好坏直接与土壤的孔隙度松紧度，土质结构 有着密切关系。紧密的土壤中氧气的传递速度较慢，疏松 的土壤中氧气的传递速度较快。在含氧量不同的土壤中， 很容易形成氧浓差电池而引起腐蚀。
基本内容
• 土壤电解质的基本特点 • 土壤腐蚀的电极过程 • 土壤腐蚀的形式 • 影响土壤腐蚀的土壤参量 • 土壤腐蚀的一般解决措施 • 金属油管在土壤中的腐蚀及措施
一.土壤电解质的特性
1.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；
2.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；
（3）重点区域保护； （4）阴极保护和涂料联合
• 地下管道的阴极保护可采用牺牲阳极保
护法，也可以采用外加电流保护法；
• 外加电流法阴极保护系统对其他地下管
道(以及其他设施)的干扰——杂散电流 腐蚀。
＋电源－ 阳极
未保护管道 被保护管道
(a)未保护管道近阳极 并与被保护管道交叉
绝缘法兰
未保护管段
被保护管段
500－ 2000
高
2000－ 10000
中等
>10000 低
0.2－1 0.05－0.2 <0.05
五.防止土壤腐蚀的措施
• 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
土壤中重金属的氧化
土壤中重金属的氧化
首先，自然氧化是指重金属在土壤中与氧气发生化学反应的过程。
土壤中的氧气和水分会与重金属发生氧化反应，形成氧化物或
氢氧化物。
这些氧化物或氢氧化物通常以固体形式存在于土壤中，
对土壤质地和化学性质产生影响。
其次，人为氧化是指人类活动导致土壤中重金属发生氧化的过程。
工业排放、农药施用、废弃物填埋等活动都可能导致土壤中重
金属的氧化。
例如，工业废气中的氧化物和气溶胶经过降水沉降到
土壤中，与土壤中的重金属发生氧化反应。
此外，长期施用含有重
金属的化肥和农药也会导致土壤中重金属的氧化。
重金属的氧化对土壤环境和生态系统具有重要影响。
一方面，
氧化后的重金属通常具有较高的毒性和生物有效性，对土壤微生物、植物生长和生态系统稳定性产生不利影响。
另一方面，氧化后的重
金属也更容易迁移和积累，可能对地下水和周围水体造成污染。
为了减少土壤中重金属的氧化，可以采取一系列措施。
例如，
加强工业废气治理，减少重金属排放；合理使用化肥和农药，避免
重金属的过量积累；开展土壤修复和植被恢复工作，减少土壤中重
金属的生物有效性。
此外，也可以通过监测和评估土壤中重金属的氧化情况，及时采取措施进行治理和修复。
综上所述，重金属的氧化是一个复杂的过程，需要综合考虑自然和人为因素，以及其对土壤环境和生态系统的影响，才能有效进行管理和控制。
埋地金属管道腐蚀穿孔原因分析及防护技术
埋地金属管道腐蚀穿孔原因分析及防护技术埋地金属管道是城市供水、供气、排水和输油输气的重要设施，但长期埋在地下容易发生腐蚀穿孔问题，给管道使用和维护带来了很大困难。
对于金属管道的腐蚀穿孔原因分析和防护技术研究十分重要。
一、腐蚀穿孔原因分析1. 土壤化学成分：不同土壤的化学成分不同，其中含有的水分、盐分、氧化物等物质都会引发金属管道的腐蚀。
在含有高含氧物质或者盐类物质丰富的土壤中，金属管道很容易受到腐蚀。
2. 电化学腐蚀：由于土壤中存在各种电化学成分，比如水分、阳离子、氧化物等，使得金属管道和土壤之间形成了电池电位差，从而引发金属管道的腐蚀。
3. 土壤湿度和温度：土壤中潮湿度和温度都会影响金属管道的腐蚀速度，潮湿度较大时加速了管道的腐蚀速度，温度过高或过低也会间接影响到管道的腐蚀。
4. 细菌侵蚀：土壤中存在大量微生物，其中一些细菌通过吸附、腐蚀剂分离、产生酸碱等方式引发金属管道的腐蚀。
5. 地质条件和外部损伤：例如地震、滑坡、地下水蚀等地质条件，以及人为损伤例如施工不规范等，也会导致金属管道腐蚀穿孔。
二、防护技术1. 选用高质量材料：在金属管道的选择上，应该优先选择抗腐蚀性能好的金属材料，如不锈钢、镀锌钢等材质。
2. 防腐涂层：在金属管道的外表面使用防腐涂层，以提高金属管道的抗腐蚀能力。
3. 置换土壤：对于一些容易引发金属管道腐蚀的土壤，我们可以考虑将其进行替换，选择PH值比较中性的土壤，从而减少金属管道的腐蚀。
4. 阴极保护：通过在金属管道的表面涂覆一层阳极保护层，使得管道形成更均匀的电化学反应，从而保护金属管道。
5. 外部防护结构：对于地质条件或人为损伤导致的金属管道外部损伤，我们可以对其进行外部加固，例如在金属管道周围设置防护柱或者保护壁等结构。
6. 定期检测维护：对于埋地金属管道，我们应该定期进行检测和维护，及时发现问题并进行修复，从而延长金属管道的使用寿命。
埋地金属管道腐蚀穿孔的原因多种多样，需要综合考虑土壤化学成分、地质条件、温度湿度等多方面因素。
金属在土壤中的腐蚀
金属在土壤中的腐蚀林清枝金属在大自然中经常遭到的各种电化学腐蚀、如大气腐蚀、土壤腐蚀和海水腐蚀等。
这些腐蚀有个共同特点，即主要是吸氧腐蚀（电化学腐蚀中，是氧分子接受电子），但它们又具有各自的规律。
如今，随着现代比城乡建设，地下设施日益增多，金属构件遭到的腐蚀日趋严重，研究并了解土壤的腐浊规律显得有格外意义。
由于土壤的组成及结构的复杂性，其腐蚀远比大气腐蚀复杂得多，本文仅就土壤的腐蚀类型作些分析。
常见的土壤腐蚀有：一、差异充气引起的腐蚀由于氧气分布不均匀而引起的金属腐蚀，称为差异充气腐蚀。
土壤的固体颗粒含有砂子、灰、泥渣和植物腐烂后形成的腐植土。
在土壤的颗粒间又有许多弯曲的微孔（或称毛细管），土壤中的水分和空气可通过这些微孔而深入到土壤中的水分和空气可通过这些微孔而深入到土壤内部，土壤中的水分除了部分与土壤的组分结合在一起，部分粘附在土壤的颗粒表面，还有一部分可在土壤的微孔中流动。
于是，土壤的盐类就溶解在这些水中，成为电解质溶液，因此，土壤湿度越大含盐量越多，土壤的导电性就越强。
此外，土壤中的氧气部分溶解在水中，部分停留在土壤的缝隙内，土壤中的含氧量也与土壤的湿度、结构有密切关系，在干燥的砂土中，氧气容易通过,含氧量较高;在潮湿的砂土中, 氧气难以通过，含氧量较低.；在潮湿而又致密的粘士中，氧气的通过就更加困难，故含氧量最低。
埋在地下的各种金属管道，如果通过结构和干湿程度不同的土壤将会引起差异充气腐蚀，假如，铁管部分埋在砂士中，另一部分埋在粘土中，由腐蚀电池阳极Fe-2e→Fe2+阴极12O2+H2O＋2e→2OH-不难看出，因砂土中氧的浓度大于粘士中氧的浓度，则在砂土中更容易进行还原反应，即在砂土中铁的电极电势高于在粘土中铁的电极电势，于是粘土中铁管便成了差异充气电池的阳极而遭到腐蚀。
同理，埋在地下的金属构件，由于埋设的深度不同，也会造成差异充气腐蚀，其腐蚀往往发生在埋得深层的部位，因深层部位氧气难以到达，便成为差异充气电池的阳极,那些水平放置而直径较大的金属管，受腐蚀之处亦往往是管子的下部，这也是由差异充气所引起的腐蚀。
影响土壤腐蚀的因素
影响土壤腐蚀的因素土壤的腐蚀性主要受到多种因素的影响。
1．含盐量土壤中含有多种矿物盐，其可溶盐的含量与成分是影响电解质溶液导电性的主要因素，甚至有些成分还参与电化学反应，从而对土壤腐蚀性产生一定的影响。
一般，土壤中可溶盐的含量都在2％以内，很少超过5％。
土壤中分布最广的是含镁、钾、钠、钙元素的盐类。
因为铁盐大都是可溶盐，所以氯离子和硫酸根离子含量越大，土壤腐蚀性越强。
2．含水量土壤中总是有一定量的水分，含水量不同，土壤的腐蚀性不同。
(1)土壤含水量很低时，腐蚀性一般不大；(2)含水量增加，电解质溶液增多，腐蚀原电池回路电阻减小，腐蚀速度增大；(3)含水量增加到一定程度，土壤中的可溶盐已全部溶解，随着含水量的增加，不再有新的盐分溶解，腐蚀速度不再有较大的变化。
3．含氧量如前所述，O2是金属腐蚀的去极化剂，其存在，可以加速金属的腐蚀。
土壤中含氧量增加，可以减小阴极反应所受阻力，增加腐蚀电池的腐蚀电流即提高腐蚀速度。
由此，可以认为氧的存在可以起到去极化作用。
土壤中含氧量的大小与土壤的深度、结构、渗透性、含水量、温度和生物活动等因素有关。
在通常情况下，干燥疏松的土壤，含氧量较高；沼泽土和粘性较强的土壤，含氧量较低。
4．细菌如前所述，一般情况下含氧量越大，土壤腐蚀性越强。
但是在某些缺氧的土壤中仍发现存在严重的腐蚀，这是因为有细菌参加了腐蚀过程。
土壤中与金属腐蚀有关的细菌主要是硫酸盐还原菌。
硫酸盐还原菌属于厌氧性细菌，即只有在缺氧或无氧的条件下才能生存。
如果土壤中非常缺氧，而且有不存在氧浓差电池及杂散电流等腐蚀大电池时，腐蚀过程是很难进行的。
但是，对于含有硫酸盐的土壤，如果有硫酸盐还原菌的存在，腐蚀不但能顺利进行，而且更加严重。
细菌腐蚀并非它本身对金属的侵蚀作用，而是细菌生命活动的结果间接地对金属腐蚀的电化学过程产生影响。
据（阿果石油论坛）主要有以下4种方式影响腐蚀过程。
(1)新陈代谢产物的腐蚀作用：硫酸盐还原菌新陈代谢过程中产生的硫化物，可以促进金属的腐蚀。