第五周 自然環(huán)境中的腐蝕

1、目前，人類可以直接利用的只有地目前，人類可以直接利用的只有地下水、湖泊淡水和河床水，三者總和下水、湖泊淡水和河床水，三者總和約占地球總水量約占地球總水量0.77%，除去不能開，除去不能開采的深層地下水，人類實際能夠利用采的深層地下水，人類實際能夠利用的水只地球上總水量的的水只地球上總水量的0.26%左右。左右。到目前為止到目前為止,人類淡水消費量已占全世人類淡水消費量已占全世界可用淡水量的界可用淡水量的54%。但淡水的污染。但淡水的污染問題卻未完全消除。問題卻未完全消除。 節(jié)約用水！節(jié)約用水?。ㄓ绊懸蛩兀貉鯏U散速度）（影響因素：氧擴散速度）30.67 7.50.790.81 距試樣上端距離（米

2、） 美國耐海水鋼Mariner與碳鋼的試驗結(jié)果（九年暴露） 6 5 4 3 2海泥區(qū)Mainer鋼碳鋼全浸區(qū)飛濺區(qū)潮汐區(qū)0.61.21.82.43.13.74.34.95.56.1 腐 蝕 速 度 (mm/y) 低合金鋼 碳 鋼海洋大氣區(qū)0.04 0.050.2 0. 5飛濺區(qū)0.1 0.150.3 0. 5潮差區(qū) 0.1 0. 1全浸區(qū)0.15 0.20.2 0. 25海泥區(qū) 0.06 0. 1環(huán) 境由于水中溶有各種鹽類，土壤是一種腐蝕由于水中溶有各種鹽類，土壤是一種腐蝕性電解質(zhì)，金屬在土壤中的腐蝕屬于性電解質(zhì)，金屬在土壤中的腐蝕屬于電化電化 學腐蝕學腐蝕; 土壤中含有多種無機物質(zhì)和有機物質(zhì)

3、，這土壤中含有多種無機物質(zhì)和有機物質(zhì)，這 些物質(zhì)的種類和含量些物質(zhì)的種類和含量影響土壤的酸堿性影響土壤的酸堿性和和導電性導電性;土壤是土壤是不均勻的不均勻的。土壤中還有大量土壤中還有大量微生物微生物，對金屬腐蝕能起，對金屬腐蝕能起 加速作用。加速作用。 主要因素有：含水量、含鹽量、主要因素有：含水量、含鹽量、pH值、電值、電阻率。阻率。 土壤土壤含水量含水量既影響土壤導電性又影響含氧既影響土壤導電性又影響含氧量量;氧的含量氧的含量對金屬的土壤腐蝕有很大影響對金屬的土壤腐蝕有很大影響; 土壤愈干燥，土壤愈干燥，含鹽量含鹽量愈少，土壤電阻率愈愈少，土壤電阻率愈 大，隨電阻率的增大，土壤腐蝕性減小大

4、，隨電阻率的增大，土壤腐蝕性減小;pH值值愈低，土壤腐蝕性愈強。愈低，土壤腐蝕性愈強。陰極過程陰極過程 土壤的土壤的結(jié)構(gòu)和濕度結(jié)構(gòu)和濕度(透氣性透氣性)決定了氧的輸決定了氧的輸 送速度，從而決定了陰極反應速度送速度，從而決定了陰極反應速度;陽極過程陽極過程 在中性和堿性土壤中，腐蝕產(chǎn)物與土壤粘在中性和堿性土壤中，腐蝕產(chǎn)物與土壤粘 結(jié)在一起，形成一種緊密層，使陽極過結(jié)在一起，形成一種緊密層，使陽極過 程受到阻礙，對金屬起到保護作用。程受到阻礙，對金屬起到保護作用。 ; 腐蝕的控制特征腐蝕的控制特征:（I）大多數(shù)土壤（陰極控制）大多數(shù)土壤（陰極控制）（II）疏松干燥土壤（陽極控制）疏松干燥土壤（陽

5、極控制）（III）長距離大電池腐蝕（陰極和歐姆電）長距離大電池腐蝕（陰極和歐姆電阻控制）阻控制）(I) I E I E(II)(III) I E對于小的金屬制品，全面腐蝕是主要的腐對于小的金屬制品，全面腐蝕是主要的腐 蝕形態(tài)。對于大型設備，長距離管道，以蝕形態(tài)。對于大型設備，長距離管道，以 大電池造成的局部腐蝕為主大電池造成的局部腐蝕為主;氧濃差電池腐蝕氧濃差電池腐蝕雜散電流腐蝕雜散電流腐蝕 是指直流電源設備漏電進是指直流電源設備漏電進 入土壤產(chǎn)生的電流，對地下管道、貯入土壤產(chǎn)生的電流，對地下管道、貯 罐、電纜等金屬設施，造成嚴重的腐蝕罐、電纜等金屬設施，造成嚴重的腐蝕 破壞。腐蝕掉的金屬量和

6、流過的雜散電破壞。腐蝕掉的金屬量和流過的雜散電 流的電量成正比流的電量成正比 ，可以按法拉第電解定，可以按法拉第電解定 律進行估算律進行估算。 鋼鐵發(fā)生氧濃差鋼鐵發(fā)生氧濃差電池腐蝕極化圖電池腐蝕極化圖富氧區(qū)陽極極化曲線富氧區(qū)陽極極化曲線較陡，較陡，PaPa較大，因而較大，因而貧區(qū)腐蝕電流較大貧區(qū)腐蝕電流較大粘土粘土 (貧氧區(qū)貧氧區(qū))砂土砂土 (富氧區(qū)富氧區(qū))陰極陰極陽極陽極埋 地埋 地鋼管鋼管地面地面 構(gòu)成氧濃差電池的一種情況構(gòu)成氧濃差電池的一種情況電車電車軌道軌道架空線架空線細菌腐蝕或微生物腐蝕細菌腐蝕或微生物腐蝕(MIC)生命活動的代謝產(chǎn)物具有很強的腐蝕性生命活動的代謝產(chǎn)物具有很強的腐蝕性

7、;影響電極反應動力學過程影響電極反應動力學過程;改變金屬周圍的環(huán)境條件，如氧濃度，改變金屬周圍的環(huán)境條件，如氧濃度， 鹽濃度，鹽濃度，pH值，增加土壤的不均勻性值，增加土壤的不均勻性; 破壞金屬表面保護性覆蓋層的穩(wěn)定性，破壞金屬表面保護性覆蓋層的穩(wěn)定性， 或使緩蝕劑分解失效?；蚴咕徫g劑分解失效。 固氮固氮氨化作用氨化作用硝化作用硝化作用硝酸鹽還原和反硝化作用硝酸鹽還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噸，其中草原噸，其中草原3.5 107噸，林噸，林 地地4.0 108噸，其它土壤噸，其它土壤0.6 108噸噸， 海洋海洋3.6 108噸。

8、噸。細菌腐蝕或微生物腐蝕細菌腐蝕或微生物腐蝕(MIC)硝化作用硝化作用:土壤或水體中的氨態(tài)氮經(jīng)化能土壤或水體中的氨態(tài)氮經(jīng)化能 自養(yǎng)菌的氧化而成為自養(yǎng)菌的氧化而成為硝酸態(tài)氮硝酸態(tài)氮的過程。的過程。過程：兩階段過程：兩階段（1）由亞硝化細菌參）由亞硝化細菌參 與，與，銨銨亞硝酸亞硝酸；（；（2）由硝化細菌參）由硝化細菌參 與，與，亞硝酸亞硝酸硝酸硝酸。細菌腐蝕或微生物腐蝕細菌腐蝕或微生物腐蝕( MIC )氨化作用氨化作用:含氮有機物含氮有機物( 蛋白質(zhì)、尿素、蛋白質(zhì)、尿素、 尿酸、尿酸、 幾丁質(zhì)幾丁質(zhì) )經(jīng)微生物的分解產(chǎn)生氨的作用。經(jīng)微生物的分解產(chǎn)生氨的作用。意義：含氮有機物必須經(jīng)過微生物降解才能被植意義：含氮有機物必須經(jīng)過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:由硝酸鹽還原成由硝酸鹽還原成NO2并進一步還并進一步還 原成原成N2的