第五周自然环境中的腐蚀

1、目前，人类可以直接利用的只有地下目前，人类可以直接利用的只有地下水、湖泊淡水和河床水，三者总和约水、湖泊淡水和河床水，三者总和约占地球总水量占地球总水量0.77%，除去不能开采，除去不能开采的深层地下水，人类实际能够利用的的深层地下水，人类实际能够利用的水只地球上总水量的水只地球上总水量的0.26%左右。到左右。到目前为止目前为止,人类淡水消费量已占全世界人类淡水消费量已占全世界可用淡水量的可用淡水量的54%。但淡水的污染问。但淡水的污染问题却未完全消除。题却未完全消除。 节约用水！节约用水！（影响因素：氧扩散速度）（影响因素：氧扩散速度）30.67 7.50.790.81 距试样上端距离（米

2、） 美国耐海水钢Mariner与碳钢的试验结果（九年暴露） 6 5 4 3 2海泥区Mainer钢碳钢全浸区飞溅区潮汐区0.61.21.82.43.13.74.34.95.56.1 腐 蚀 速 度 (mm/y) 低合金钢 碳 钢海洋大气区0.04 0.050.2 0. 5飞溅区0.1 0.150.3 0. 5潮差区 0.1 0. 1全浸区0.15 0.20.2 0. 25海泥区 0.06 0. 1环 境由于水中溶有各种盐类，土壤是一种腐蚀由于水中溶有各种盐类，土壤是一种腐蚀性电解质，金属在土壤中的腐蚀属于性电解质，金属在土壤中的腐蚀属于电化电化 学腐蚀学腐蚀; 土壤中含有多种无机物质和有机物质

3、，这土壤中含有多种无机物质和有机物质，这 些物质的种类和含量些物质的种类和含量影响土壤的酸碱性影响土壤的酸碱性和和导电性导电性;土壤是土壤是不均匀的不均匀的。土壤中还有大量土壤中还有大量微生物微生物，对金属腐蚀能起，对金属腐蚀能起 加速作用。加速作用。 主要因素有：含水量、含盐量、主要因素有：含水量、含盐量、pH值、电值、电阻率。阻率。 土壤土壤含水量含水量既影响土壤导电性又影响含氧既影响土壤导电性又影响含氧量量;氧的含量氧的含量对金属的土壤腐蚀有很大影响对金属的土壤腐蚀有很大影响; 土壤愈干燥，土壤愈干燥，含盐量含盐量愈少，土壤电阻率愈愈少，土壤电阻率愈 大，随电阻率的增大，土壤腐蚀性减小大

4、，随电阻率的增大，土壤腐蚀性减小;pH值值愈低，土壤腐蚀性愈强。愈低，土壤腐蚀性愈强。阴极过程阴极过程 土壤的土壤的结构和湿度结构和湿度(透气性透气性)决定了氧的输决定了氧的输 送速度，从而决定了阴极反应速度送速度，从而决定了阴极反应速度;阳极过程阳极过程 在中性和碱性土壤中，腐蚀产物与土壤粘在中性和碱性土壤中，腐蚀产物与土壤粘 结在一起，形成一种紧密层，使阳极过结在一起，形成一种紧密层，使阳极过 程受到阻碍，对金属起到保护作用。程受到阻碍，对金属起到保护作用。 ; 腐蚀的控制特征腐蚀的控制特征:（I）大多数土壤（阴极控制）大多数土壤（阴极控制）（II）疏松干燥土壤（阳极控制）疏松干燥土壤（阳

5、极控制）（III）长距离大电池腐蚀（阴极和欧姆电）长距离大电池腐蚀（阴极和欧姆电阻控制）阻控制）(I) I E I E(II)(III) I E对于小的金属制品，全面腐蚀是主要的腐对于小的金属制品，全面腐蚀是主要的腐 蚀形态。对于大型设备，长距离管道，以蚀形态。对于大型设备，长距离管道，以 大电池造成的局部腐蚀为主大电池造成的局部腐蚀为主;氧浓差电池腐蚀氧浓差电池腐蚀杂散电流腐蚀杂散电流腐蚀 是指直流电源设备漏电进是指直流电源设备漏电进 入土壤产生的电流，对地下管道、贮入土壤产生的电流，对地下管道、贮 罐、电缆等金属设施，造成严重的腐蚀罐、电缆等金属设施，造成严重的腐蚀 破坏。腐蚀掉的金属量和

6、流过的杂散电破坏。腐蚀掉的金属量和流过的杂散电 流的电量成正比流的电量成正比 ，可以按法拉第电解定，可以按法拉第电解定 律进行估算律进行估算。 钢铁发生氧浓差钢铁发生氧浓差电池腐蚀极化图电池腐蚀极化图富氧区阳极极化曲线富氧区阳极极化曲线较陡，较陡，PaPa较大，因而较大，因而贫区腐蚀电流较大贫区腐蚀电流较大粘土粘土 (贫氧区贫氧区)砂土砂土 (富氧区富氧区)阴极阴极阳极阳极埋 地埋 地钢管钢管地面地面 构成氧浓差电池的一种情况构成氧浓差电池的一种情况电车电车轨道轨道架空线架空线细菌腐蚀或微生物腐蚀细菌腐蚀或微生物腐蚀(MIC)生命活动的代谢产物具有很强的腐蚀性生命活动的代谢产物具有很强的腐蚀性

7、;影响电极反应动力学过程影响电极反应动力学过程;改变金属周围的环境条件，如氧浓度，改变金属周围的环境条件，如氧浓度， 盐浓度，盐浓度，pH值，增加土壤的不均匀性值，增加土壤的不均匀性; 破坏金属表面保护性覆盖层的稳定性，破坏金属表面保护性覆盖层的稳定性， 或使缓蚀剂分解失效。或使缓蚀剂分解失效。 固氮固氮氨化作用氨化作用硝化作用硝化作用硝酸盐还原和反硝化作用硝酸盐还原和反硝化作用生物固氮生物固氮:全球生物圈每年生物固氮全球生物圈每年生物固氮 8.5108吨，其中草原吨，其中草原3.5 107吨，林吨，林 地地4.0 108吨，其它土壤吨，其它土壤0.6 108吨吨， 海洋海洋3.6 108吨。

8、吨。细菌腐蚀或微生物腐蚀细菌腐蚀或微生物腐蚀(MIC)硝化作用硝化作用:土壤或水体中的氨态氮经化能土壤或水体中的氨态氮经化能 自养菌的氧化而成为自养菌的氧化而成为硝酸态氮硝酸态氮的过程。的过程。过程：两阶段过程：两阶段（1）由亚硝化细菌参）由亚硝化细菌参 与，与，铵铵亚硝酸亚硝酸；（；（2）由硝化细菌参）由硝化细菌参 与，与，亚硝酸亚硝酸硝酸硝酸。细菌腐蚀或微生物腐蚀细菌腐蚀或微生物腐蚀( MIC )氨化作用氨化作用:含氮有机物含氮有机物( 蛋白质、尿素、蛋白质、尿素、 尿酸、尿酸、 几丁质几丁质 )经微生物的分解产生氨的作用。经微生物的分解产生氨的作用。意义：含氮有机物必须经过微生物降解才能被植意义：含氮有机物必须经过微生物降解才能被植 物利用。物利用。反硝化作用反硝化作用:由硝酸盐还原成由硝酸盐还原成NO2并进一步还并进一步还 原成原成N2的