盐浓度差电池
土壤中的盐分除了对土壤腐蚀介质的导电过程起作用外， 还参与电化学反应，从而影响土壤的腐蚀性。它是电解液 的主要成份。含盐量越高，电阻率越低，腐蚀性就越强。 氯离子对土壤腐蚀有促进作用，所以在海边潮汐区或接近 盐场的土壤，腐蚀更为严重。但碱土金属钙、镁等的离子 在非酸性土壤中能形成难溶的氧化物和碳酸盐，在金属表 面上形成保护层，能减轻腐蚀。富含钙镁离子的石灰质土

• 土壤含水量既影响土壤导电性又影响含氧
量;
• 氧的含量对金属的土壤腐蚀有很大影响; • 土壤愈干燥，含盐量愈少，土壤电阻率愈
大，随电阻率的增大，土壤腐蚀性减小;
• pH值愈低，土壤腐蚀性愈强。
土壤的电阻率与腐蚀性的关系
土壤电阻率 ／·cm
土壤腐蚀性
钢的平均腐蚀速 度／mm·a－1
0－500 很高 >1
（2）阴极过程： 吸氧反应，即氧去极化反应。 氧的传输特点为氧由气相和液相两条途径输送 ①随土壤中气相或液相的定向流动而传输，定
向流动的程度取决于土壤表面层温度的周期波 动。
②随土壤的气相和液相进行扩散（主要途径） 扩散速度主要取决于土层的深度、厚度和湿度。
二.土壤腐蚀的电极过程
（3）土壤腐蚀的控制特征
a大多数土壤为潮湿土壤 ，腐蚀的特点：
腐蚀控制特征为
阴极控制
（阴极极化为电化学极 化控制）
b疏松干燥土壤， 表现为阳极控制， 类似于大气腐蚀
c长距离宏观腐蚀电池作 用下，土壤的电阻成为 腐蚀控制因素，腐蚀控 制特征为：
阴极－电阻混合控制
☆土壤腐蚀的电化学过程总结
• 阳极过程：Fe+nH2O→Fe2+ .nH2O+2e-
1.腐蚀宏电池引起的土壤腐蚀
2.杂散电流引起的土壤腐蚀
①长距离腐蚀宏电池
②土壤局部不均匀性引起 的腐蚀宏电池
③埋设深度不同及边缘效应引 起的腐蚀宏电池 ④金属所处状态的差异引起 的腐蚀宏电池
3.微生物引起的土壤腐蚀
1.腐蚀宏电池
①长距离腐蚀宏电池：发生于埋设于地下的长距离金属构
件。
成因： 1. 原因是管线通过的土壤的组成，结构不同。氧的渗透性不
六.金属油管土壤腐蚀及措施
埋地钢铁管道的保护
• （1）改善金属本质
根据不同的用途选择不同的材料组成耐蚀合金，或在金属中添加合金元素，提高其耐 蚀性，可以防止或减缓金属的腐蚀。例如，在钢中加入镍制成不锈钢可以增强防腐蚀 能力。
• （2）形成保护层
在金属表面覆盖各种保护层，把被保护金属与腐蚀性介质隔开，是防止金属腐蚀的有 效方法。工业上普遍使用的保护层有非金属保护层和金属保护层两大类。它们是用化 学方法，物理方法和电化学方法实现的
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
• 阴极保护 ： 覆盖层和阴极保护法结合
• 改变土壤环境 ： 石灰石碎块 、加强排水以降低水位
• （3） 改善腐蚀环境
改善环境对减少和防止腐蚀有重要意义。例如，减少腐蚀介质的浓度，除去介质中的 氧，控制环境温度、湿度等都可以减少和防止金属腐蚀。也可以采用在腐蚀介质中添 加能降低腐蚀速率的物质（称缓蚀剂）来减少和防止金属腐蚀。
• （4） 电化学保护法
电化学保护法是根据电化学原理在金属设备上采取措施，使之成为腐蚀电池中的阴极， 从而防止或减轻金属腐蚀的方法
（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
③埋设深度不同及边缘效应
表现：埋设更深的构件腐蚀更严重；对于直径大的油管，下半部分比上半部分 腐蚀更严重。
原因：较深的部位 －阳极 较浅的部位 －阴极 同理，氧更容易到达电极边缘，因此边缘腐蚀轻微，这是边缘效应。
④金属所处状态的差异
异金属接触、温差、应力及金属表面状态的不同。
1 旧管道（阴极），2 新管道（阳极）
来，共同保护；
• 在多管道地区，最好采用多个阳极站，
每个站的保护电流较小；
• 采用深井阳极可减小对其他地下设施的
杂散电流干扰。
土壤腐蚀
保险丝 A
R 铁轨
排流点
(A)简单排流
秩轨
接地阳极
（C）接地式排流
保险丝
A
铁轨 排流点
整流元件
(B)极化排流
防止杂散电流腐蚀的腐蚀控制原理》 • 《工程材料的耐蚀性》
同而造成氧浓差电池， 2. 另外土壤含有硫化物、有机酸或工业污水，使土壤性质发
生改变
管道在不同结构的土壤中形成的氧浓差电池
②局部不均匀性所引起的腐蚀宏电池
埋设部位土壤中石块等夹杂物的透气性如果比土壤本体透气性差，该部位为宏观腐 蚀电池的阳极；
与土壤本体接触处，氧可通过土壤本体传输，该处的金属为阴极
(c)电流通过绝缘法兰外的土壤 或管道内的电解液流通
＋电源－ 被保护贮罐
阳极
未保护管道
(b)两条交叉的管道分别 靠近阳极和被保护设备
阴极保护系统产生的 杂散电流对其他设备 的干拢腐蚀。
控制杂散电流的方法
• 直流电源要加强绝缘或者采取排流措
施 ，不使电流流入土壤;
• 改善管道绝缘质量； • 将受干扰的管道与被保护管道连接起
实际操作常用的手段
• （1）减小土壤的腐蚀性
加强排水，降低地下水位，保持土 壤干燥。在酸性土壤地段，可以在钢管 周围填充石灰石碎块，在埋置管道时用 腐蚀性较小的土壤回填;
• （2）覆盖层保护
氧煤焦沥青涂层耐蚀性很好，但毒 性大 。塑料粘结带的防护性能优于石油 沥青，且适宜长距离管道的现场机械化施工， 但费用较高。
☆土壤腐蚀形式总结
• 异金属接触电池
• 杂散电流腐蚀
• 氧浓差电池 • 盐浓差电池
土壤腐蚀最主要的两种形式
• 温差电池
• 新旧管线构成的腐蚀
• 微生物腐蚀
四.土壤腐蚀的影响因素
• 材料因素的影响：
铸铁、碳钢，低合金钢的腐蚀速度，无明显差别。
• 土壤性质的影响
孔隙度（透气性）、含水量、电阻率、氧化还原电位、pH值和 含盐量。
阴极过程：O2+H2O+4e-→4OH• 当腐蚀决定于 腐蚀微电池 或 距离不太长的宏观腐蚀电池
时，腐蚀主要为阴极控制；在疏松干燥的土壤中随氧渗透 率的增加，腐蚀转化为阳极控制 • 在酸性很强的土壤中，才发生氢的去极化，2H+2e-→H2 在某些情况下，还有微生物参与的阴极还原过程。
三.土壤中的腐蚀形式
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；
2.杂散电流引起的土壤腐蚀
• 由原定的正常电路漏失而流入它处的电流，造成的腐蚀。 主要来源是应用直流电大功率电气装置，如电气化铁道、 电解及电镀槽、电焊机、电化学保护装置等。
I： 路轨（阳极）土壤管线（阴极）； II： 管线（阳极）土壤路轨（阴极）。
了解：交流电也会引起杂散电流腐蚀，但破坏要弱得多。频率为60Hz交 流电的作用约为直流电的1％。
3.不均匀性： 土粒、气孔、水分、结构紧密程度差异，不同性质的土壤交替更换等；
4.相对固定性： 土壤的固体部分不动，气相和液相有限运动。
二.土壤腐蚀的电极过程
（1）阳极过程 1.在潮湿土壤中的阳极过程类似于在溶液中阳极
过程腐蚀； 2.在干燥且透气性良好的土壤中，阳极过程接近
于大气腐蚀的阳极过程。
二.土壤腐蚀的电极过程
土壤当中的腐蚀（油管）
—— 胥亚琨
什么是土壤腐蚀？
简单的说埋在土壤中的金属及其构件 的腐蚀。
研究土壤腐蚀的意义？
土壤腐蚀是一种很严重的腐蚀形式，对于 先进国家来说，地下的油、气、水管线长 达数百万千米以上，每年因腐蚀损坏而替 换的各种管子费用就有几亿美元之多。因 此研究土壤腐蚀的规律，防止土壤中金属 的腐蚀有很重要的意义。
希望能对大家的学习有所帮助
谢谢~~~~~~