土壤对埋地钢管腐蚀的勘测与分析

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1、土壤对埋地钢管腐蚀的勘测与分析摘要：介绍了土壤对地下钢管腐蚀的机理与类型，讨论了土壤腐蚀现场勘测与实验室分析的评价方法。关键词：土壤；腐蚀调研；现场勘测；实验室分析　　　　中图分类号：TU996文献标识码：B   0概述　　土壤对管道的腐蚀属于电化学腐蚀，其腐蚀是土壤中固相、液相和气相对金属管道共同作用的结果，造成金属离子脱离晶格进入到土壤中，金属中离子和电子分离，离子进入土壤，管道遭受腐蚀。留在管道上的电子从电位负的阳极沿管道导体跑到电位正的阴极，土壤中空气和盐溶液使土壤具有离子导电性成为电解质。土壤中的氧分子在阴极上得到电子还原成氢氧根离子，于

2、是阳极过程、阴极过程和电流在管道上流动就不断进行，腐蚀也就不断进行。　　阳极过程：金属成为金属离子并释放出电子：Fe+nH2O→Fe2+·nH2O+2e-　　在中性和碱性土壤中，铁离子和氢氧根离子进一步生成氢氧化亚铁：Fe2++2OH-→Fe(OH)2　　氢氧化亚铁在氧和水的作用下生成氢氧化铁　　氢氧化铁溶解度很小，比较疏松，覆盖在钢铁表面，保护性差。由于紧靠着电极的腐蚀，氢氧化铁和土粒粘在一起，形成一层紧密层，呈棕黄色锈层。　　阴极过程：土壤中氧、水与电子结合生成氢氧根离子：O2+2H2O+4e-→4OH-　　管道腐蚀的实质就是金属离子和电子分离

3、，也就是活泼金属产生的电子不断被氧消耗，造成串联过程不断进行，金属腐蚀不断发生。腐蚀速度取决于电子消耗速度，腐蚀速度用电流密度来衡量。   1地下管道的腐蚀类型　　地下管道腐蚀形式分均匀腐蚀和局部腐蚀，以局部腐蚀危害性最大，埋地管道多以局部腐蚀为主。金属管线在土壤中的腐蚀过程主要是电化学溶解过程，由于形成腐蚀电池而导致地下管线的锈蚀穿孔。按腐蚀电池阳极区和阴极区间距大小，可将管线腐蚀形态分成微电池腐蚀和宏电池腐蚀两大类。   1．1微电池腐蚀　　当管线腐蚀是由相距仅为几毫米甚至几微米的阳极和阴极所组成的微电池作用而引起时，称做微电池腐蚀，其外形特征

4、十分均匀，故叫做均匀腐蚀。由于微阳极和微阴极相距非常近，所以微电池的腐蚀速度不依赖于土壤电阻率，仅决定于微阳极和微阴极的电极过程。微电池腐蚀对地下管线的危害性较小。   1．2宏电池腐蚀　　当管线腐蚀是由相距几厘米，甚至几米的阳极区和阴极区所构成的宏电池作用而引起时，常称宏电池腐蚀或局部腐蚀。由于阳极区和阴极区相距较远，土壤介质的电阻在腐蚀电池回路总电阻中占有相当大的比例，因此宏电池的腐蚀速度不仅与阳极和阴极的电极过程有关，还与土壤电阻率密切相关，土壤电阻率大，就能降低宏电池的腐蚀速率。在埋地管道的表面上出现的斑块状、孔穴状腐蚀即是宏电池腐蚀所致，

5、其危害性特别大。按宏电池腐蚀的起因，可分成下列5种；　　(1)通气差异电池腐蚀　　管线金属表面与通气状况不同的土壤相接触而引起的腐蚀就是通气差异电池作用的结果。这时，与通气差的土壤相接触的金属表面上的电位较负，构成阳极区而遭受腐蚀，反之电位较正的管线表面构成阴极区而免遭腐蚀。在土壤中，通气状况的差异是普遍存在的，如在水旱田交界处，江河池塘岸边，地下水位上下，砂粘相间的土层中等。金属管线埋设在这些位置上，就会形成气差电池，致使位于被水饱和的或通气性差的土壤中的管线表面产生严重腐蚀。　　(2)盐分差异电池腐蚀　　在盐渍土地区，由于水盐运行的特点，盐分在

6、土壤剖面中的分布差异明显，水平方向上，由于地形起伏，使盐斑呈插花状分布。当管线埋人含盐土壤中，其表面将与含盐量不同的土壤接触，往往可形成盐分差异电池，在盐渍土和重污染地区，金属管道埋下不到两三年就锈蚀穿孔，往往与盐差电池的腐蚀作用有关。　　(3)金属差异电池腐蚀(电偶腐蚀)　　当地下管线上具有不同金属连接体，由于金属本性不同，使金属—土壤界面电位互不相同，形成金属差异电池，低电位金属就成为腐蚀电池的阳极而遭到加速腐蚀，高电位金属构成阴极而得到保护。这种电偶腐蚀的影响距离取决于介质的导电性，腐蚀常呈现局部腐蚀特征。　　(4)杂散电流腐蚀　　当土壤中由

7、于种种原因如电气铁轨而存在的杂散直流电流通过地下管线时，在电流从管线流出处就会产生腐蚀，它不是原电池作用的结果，而是属于电解腐蚀范畴。它具有局部腐蚀特征，腐蚀速度比自然腐蚀快数十倍乃至上百倍。　　(5)交流电腐蚀　　处于交流电干扰环境中的埋地管线，由于防腐层漏敷点和缺陷处的存在，必然有交流干扰电流进入大地，造成管线交流电腐蚀。　　综上所述，埋地管道在土壤中主要遭受电化学腐蚀，该腐蚀分为阳极过程、阴极过程、电流流动3个过程，相互独立又彼此联系，其中1个过程受阻，另2个过程也受阻，腐蚀电池就会停止和减慢。防护措施就从抑制其一人手。如覆盖层为增大回路电阻

8、、减少电流而设；阴极保护就是消除阴阳极电位差，从根本上停止阴、阳极过程的进行。覆盖层是治表，阴极保护治本，一旦覆盖层破损，