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铸铁支架在土壤中的腐蚀
腐蚀现象几乎涉及国民经济的一切领域 。 例如 ，各种机器、设备、桥梁在大气中因腐蚀而生锈 。 舰船、沿海的港口设施遭受海水和海洋微生物的腐蚀 。 埋在地下的输油、输气管线和地下电缆因土壤和细菌的腐蚀而发生穿孔等 。 目前工业用材料 ， 无论是金属材料或非金属材料 ， 几乎没有一种材料是绝对不腐蚀的 ， 因此腐蚀造成的危害也是非常惊人的 ， 据估计全世界每年因腐蚀报废的钢铁约占年产量的30% ， 我国根据化工部门的调查 ， 由于腐蚀造成的经济损失为当年生产总值的3%~4% 。
因此 ， 研究材料的腐蚀规律， 弄清腐蚀发生的原因及采取有效的防止腐蚀的措施， 对于延长设备寿命 、降低成本 、提高劳动生产率无疑具有十分重要的意义 。
生活中的腐蚀主要发生在金属件上 ， 其腐蚀机理可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类 ， 生活中常见的各种铁制品如铁锅和铁锹的生锈属于化学腐蚀 ， 用金属支架做成的路标埋在地底下那部分的腐蚀则属于电化学腐蚀 。 这里主要研究与土壤接触的金属支架的化学腐蚀和电化学腐蚀的机理和防腐蚀的解决方法 。
土壤是一个由多种不同类型胶状物组成的物质 ， 由于这些胶状物之间存在间隙 ， 所以非常容易包裹空气以及水份、空气、水、胶状电解质 ， 当这些因素组合在一起时 ， 会使埋在土壤里的钢结构极易受到腐蚀的侵害 。 通常与土壤接触的金属的腐蚀主要受以下因素影响 ， 如
通风率:空气的流通提供了腐蚀所需的氧气 ，
电解质:提供电化学腐蚀需要的环境 ，
电子因素 ， 诸如电流、电阻等因素的高低影响着腐蚀速率大小 ， 其他方面 ， 诸如回填土、细菌等因素 。 总结而言就是 ， 土壤的以下属性会使其腐蚀环境更加恶劣：土质越细腻 ， 吸水性越强；水份越多 ， 电解质越丰富；通气率越高 ， 氧气含量越高；ph值越小 ， 防腐沉淀物越难形成；电阻率越小 ， 氧化还原电子游离越容易；氧化还原电位越高 ， 越容易发生电化学腐蚀；氯化物含量越高 ， 阳极溶解越容易；生物细菌含量越高 ， 抑制防腐沉淀物的生成；这些因素都会加速土壤中钢结构材料的腐蚀速度 ， 从而减少其使用寿命 ， 造成经济损失 。 下面主要就这一现象进行探讨 ， 力求得到一些有利于减少腐蚀速度和增加金属使用寿命的防护方法 。
金属在土壤中常见的腐蚀形式有:
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→Fe'+
阴极20+H;O+2e20H
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
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 。
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