石工院-儲(chǔ)運(yùn)04-1105自然環(huán)境下腐蝕

13:5014自然環(huán)境下的腐蝕13:502CONTENTS4.1大氣腐蝕4.2土壤腐蝕4.3自然水腐蝕13:5034.1大氣腐蝕4.1.1概述4.1.2大氣腐蝕的分類4.1.3大氣腐蝕機(jī)理4.1.4大氣腐蝕的影響因素4.1.5防止大氣腐蝕的方法13:5044.1.1概述大氣腐蝕是指由大氣中的水、氧、酸性污染物等物質(zhì)的作用而引起的腐蝕。大氣腐蝕所造成的金屬損失約占金屬總量的50%以上。油氣田地面管線、設(shè)備、容器、井架、抽油機(jī)等，大都在大氣環(huán)境條件下使用，均會(huì)遭受大氣腐蝕。13:5054.1.1概述

在腐蝕學(xué)科中，常把大氣分為海洋、工業(yè)、城市、農(nóng)村大氣四類（根據(jù)地域及環(huán)境腐蝕性劃分），其中的海洋大氣腐蝕最為嚴(yán)重，工業(yè)大氣、城市大氣次之，農(nóng)村大氣最輕。13:5064.1.1概述

日常生活中，?？煽吹胶＿叧鞘凶孕熊嚾︿P蝕比內(nèi)陸的嚴(yán)重的多，據(jù)文獻(xiàn)介紹鋼在海岸的腐蝕比在沙漠中大400～500倍；離海岸24m的鋼試樣比離海岸240m的腐蝕快12倍；工業(yè)大氣比沙漠區(qū)的腐蝕可能大50至100倍。工業(yè)大氣、城市大氣的腐蝕性超過(guò)農(nóng)村大氣，主要原因是空氣污染嚴(yán)重，含有大量的腐蝕性氣體，如SO2、CO2等。海洋大氣因其含有鹽分及海水的蒸發(fā)使其腐蝕性較之工業(yè)和城市大氣都嚴(yán)重。13:5074.1.2大氣腐蝕的分類

大氣腐蝕速率隨著腐蝕條件的變化而變化。金屬表面的潮濕程度通常是決定大氣腐蝕速率的主要因素。所以，按照金屬表面的潮濕程度，也就是按照金屬表面電解質(zhì)液膜的存在和狀態(tài)的不同，可以把大氣腐蝕分成下列三種類型：干型大氣腐蝕

大氣很干燥，金屬表面不存在水膜或水膜層的厚度不超過(guò)10mm時(shí)的腐蝕（未形成連續(xù)電解液）。潮型大氣腐蝕大氣相對(duì)濕度足夠高，金屬表面存在肉眼看不見(jiàn)的薄液膜層時(shí)發(fā)生的腐蝕。濕型大氣腐蝕大氣相對(duì)濕度接近100%，在金屬表面存在著肉眼可見(jiàn)的凝結(jié)水膜（以霧、雨等形式）時(shí)發(fā)生的腐蝕。13:508

上述三種類型的大氣腐蝕，它們的腐蝕機(jī)理和腐蝕速率是各不相同的，其關(guān)系式可以定性地用圖1所示的曲線來(lái)表示。圖中Ⅰ區(qū)是大氣濕度特別低的情況，金屬表面的吸附水膜非常薄，還不能看作是完整的和具有電解液的性能，此時(shí)金屬腐蝕速率很低，屬于化學(xué)腐蝕中的常溫氧化情況，相當(dāng)于干型大氣腐蝕。圖1大氣腐蝕與金屬表面上水膜層厚度之間的關(guān)系Ⅰ一水膜厚度δ=1～10nm的區(qū)域；Ⅱ一水膜厚度δ=10nm～1μm的區(qū)域；Ⅲ一水膜厚度δ=1μm～1mm的區(qū)域；Ⅳ一水膜厚度δ＞1mm13:509

在區(qū)域Ⅱ中，金屬表面形成了連續(xù)的薄液膜層，具有電解液的特點(diǎn)，腐蝕過(guò)程基本上與電化學(xué)腐蝕相同，腐蝕速率隨液膜厚度的增加而急劇增加，這相當(dāng)于潮型大氣腐蝕。圖1大氣腐蝕與金屬表面上水膜層厚度之間的關(guān)系Ⅰ一水膜厚度δ=1～10nm的區(qū)域；Ⅱ一水膜厚度δ=10nm～1μm的區(qū)域；Ⅲ一水膜厚度δ=1μm～1mm的區(qū)域；Ⅳ一水膜厚度δ＞1mm13:5010

區(qū)域Ⅲ、Ⅳ為濕型大氣腐蝕區(qū)域。由于液膜厚度的增加，氧通過(guò)液膜變得困難了，腐蝕速率也相對(duì)降低。進(jìn)入到區(qū)域Ⅳ時(shí)，由于氧通過(guò)液膜有效擴(kuò)散層得厚度已基本上不隨液膜厚度的增加而增加，腐蝕速率已基本不變，這相當(dāng)于金屬全部沉浸在電解液中的腐蝕情況。圖1大氣腐蝕與金屬表面上水膜層厚度之間的關(guān)系Ⅰ一水膜厚度δ=1～10nm的區(qū)域；Ⅱ一水膜厚度δ=10nm～1μm的區(qū)域；Ⅲ一水膜厚度δ=1μm～1mm的區(qū)域；Ⅳ一水膜厚度δ＞1mm13:5011

實(shí)際上，金屬在大氣中的腐蝕，用這三種形式的大氣腐蝕完全區(qū)分清楚是相當(dāng)困難的。它既可以從一種形式的腐蝕過(guò)渡到另一種形式，又存在著一種腐蝕形式與另一種腐蝕形式的相互轉(zhuǎn)換。例如，在大氣中最初以干型腐蝕歷程進(jìn)行腐蝕的金屬構(gòu)件，當(dāng)濕度增大或生成吸水性的腐蝕產(chǎn)物時(shí)，可能會(huì)開(kāi)始按潮型大氣腐蝕歷程進(jìn)行。當(dāng)雨水直接落在金屬物件上時(shí)，潮的大氣腐蝕又轉(zhuǎn)變?yōu)闈裥痛髿飧g，而當(dāng)表面逐漸干燥以后，又會(huì)重新按潮型大氣腐蝕形式進(jìn)行腐蝕。13:50124.1.3大氣腐蝕機(jī)理特點(diǎn)：金屬處于薄層電解液下的腐蝕過(guò)程與電化學(xué)動(dòng)力學(xué)規(guī)律一樣，大氣腐蝕速度也與大氣條件下的電極過(guò)程有關(guān)。大氣腐蝕是液膜下的電化學(xué)腐蝕，與浸在電解液中的腐蝕相比有它的特殊之處。一般腐蝕電池都是短路的，電阻很小，可略而不計(jì)。而在極薄的電解液膜下則不可忽視。此外，隨著液膜厚度的變化，陰、陽(yáng)極過(guò)程及大氣腐蝕的因素也是發(fā)生變化的。但由于電解液比較薄，而且常常干濕交替，故大氣腐蝕的電極過(guò)程有自身的特點(diǎn)。13:50134.1.3大氣腐蝕機(jī)理結(jié)論隨著金屬表面電解液的變薄，陰極過(guò)程更容易進(jìn)行，而陽(yáng)極過(guò)程更困難陰極去極化過(guò)程主要是依靠氧的去極化作用（因?yàn)檠醯臄U(kuò)散在薄的液膜條件下比全浸狀態(tài)時(shí)更容易）陽(yáng)極陽(yáng)極鈍化陽(yáng)極過(guò)程在薄液膜下會(huì)受到較大的阻礙陽(yáng)極鈍化，金屬離子水化過(guò)程的困難是造成陽(yáng)極極化的主要原因13:50144.1.3大氣腐蝕機(jī)理

在薄液膜層下，腐蝕微電池的電阻顯著增大，微電池作用變小。陽(yáng)極區(qū)反應(yīng)產(chǎn)物的金屬離子和陰極區(qū)生成的離子，將在與金屬表面緊密連接的電解液薄層中相互作用，生成不溶性腐蝕產(chǎn)物，并附著于金屬表面，成為具有一定保護(hù)性能的腐蝕產(chǎn)物層。因此，大氣腐蝕的腐蝕形態(tài)較為均勻一致。

13:50154.1.3大氣腐蝕機(jī)理

在大氣腐蝕的條件下，腐蝕產(chǎn)物的成分和結(jié)構(gòu)往往很復(fù)雜。在一定條件下，腐蝕產(chǎn)物還會(huì)影響大氣腐蝕的電極反應(yīng)。伊文思認(rèn)為，鋼和鐵的銹層處在濕潤(rùn)的條件下，當(dāng)氧的通路被限制時(shí)，它可以作為氧化劑，即發(fā)生陰極去極化反應(yīng)：13:50164.1.3大氣腐蝕機(jī)理

而當(dāng)銹層干燥時(shí)是透氧的，F(xiàn)e2+又重新氧化變成Fe3+，即：由此可見(jiàn)，在干濕交替的情況下，帶有銹層的鋼能加速腐蝕的進(jìn)行。

13:50174.1.4大氣腐蝕的影響因素1）濕度

濕度是決定大氣腐蝕類型和速度的基本因素。各種金屬都有一個(gè)腐蝕速率開(kāi)始急劇增加的濕度范圍。鐵、銅、鎳、鋅等金屬的臨界濕度（大氣腐蝕速度劇增時(shí)的大氣相對(duì)濕度值稱為臨界濕度。）值為50%~70%。在該濕度下金屬表面已形成完整的液膜，使電化學(xué)腐蝕過(guò)程得以順利進(jìn)行。一般來(lái)說(shuō)，濕度越大，大氣的腐蝕性越強(qiáng)。13:50184.1.4大氣腐蝕的影響因素2）溫度和溫度差在其他條件相同的情況下，平均氣溫高的地區(qū)比氣溫低的地區(qū)大氣腐蝕程度嚴(yán)重。溫差的劇烈變化也有影響。因晝夜之間的溫差變化而導(dǎo)致的結(jié)露現(xiàn)象，也有加速腐蝕的作用。當(dāng)金屬表面處在的比它溫度高的空氣中，這時(shí)空氣中的水蒸汽將以液態(tài)凝結(jié)在金屬表面上，這種現(xiàn)象稱為結(jié)露（例空調(diào)器的排水器）。13:50193）降雨量影響原因：降雨后空氣濕度上升雨水沾濕表面雨水能洗掉金屬表面的塵埃鹽粒或其他附著在金屬表面上的腐蝕性物質(zhì)而減緩腐蝕的作用沖刷破壞腐蝕產(chǎn)物保護(hù)層而促進(jìn)腐蝕結(jié)論：雨水多的地區(qū)，空氣潮濕，金屬的腐蝕比較嚴(yán)重13:50204）大氣成分（1）SO2來(lái)源：硫化氫產(chǎn)物在空氣中的氧化；含硫燃料的燃燒。（在工業(yè)城市中這個(gè)因素是主要的）在大氣污染物質(zhì)中，SO2影響最大，且冬季污染更嚴(yán)重。以石油、天然氣、煤為燃料的廢氣中含有大量的SO2，SO2污染的大氣中，鐵、鋅等金屬則生成易溶的硫酸鹽化合物，進(jìn)一步氧化并由于強(qiáng)烈的水解作用生成硫酸，同鐵起反應(yīng)，整個(gè)過(guò)程具有自催化反應(yīng)的特點(diǎn)，腐蝕速度和大氣中SO2含量成直線上升。13:5021

影響原因：NaCl顆粒它具有吸濕作用，增大了表面液膜層的導(dǎo)電，Cl離子本身有很強(qiáng)的侵蝕性，因而使腐蝕變得嚴(yán)重。離海洋越遠(yuǎn)，大氣中的海鹽離子越少，腐蝕量也變小。（2）NaCl的影響13:5022影響原因：塵粒本身具有腐蝕性，如重工業(yè)地區(qū)的銨鹽顆粒，它溶于金屬表面水膜，提高了電導(dǎo)率或酸度，起促進(jìn)腐蝕的作用。塵粒本身無(wú)腐蝕作用，但能吸附腐蝕性物質(zhì)，如炭粒吸附SO2和水汽后，生成腐蝕性的酸性溶液。塵粒本身無(wú)腐蝕作用，它落在金屬上會(huì)形成縫隙而凝結(jié)水分形成氧濃差的局部腐蝕條件，如砂粒形成的縫隙處較易吸收水分而形成氧濃差的局部腐蝕。因此對(duì)機(jī)器設(shè)備、儀器儀表的防塵也有利于防止大氣腐蝕。（3）固體塵粒影響13:5023

除上述幾種污染物質(zhì)外，在石化工業(yè)區(qū)的大氣環(huán)境中，還可能有大量的Cl2、NH3、H2S等有害物質(zhì)，它們也對(duì)金屬設(shè)備、物件等造成腐蝕破壞。13:50244.1.5防止大氣腐蝕的方法1.在碳鋼中加入某些合金元素如：鋼中加入Cu、P、Cr、Ni等，尤其是Cu、P元素加入后效果比較顯著。2.采用有機(jī)或無(wú)機(jī)涂層，金屬鍍層3.改變環(huán)境，減少環(huán)境的腐蝕比如：使用氣相緩蝕劑；降低大氣濕度。5.合理設(shè)計(jì)構(gòu)件、防止縫隙中存水、去除金屬表面灰塵等。13:5025CONTENTS4.1大氣腐蝕4.2土壤腐蝕4.3自然水腐蝕13:50264.2土壤腐蝕4.2.1概述

作為腐蝕環(huán)境，土壤和水、大氣兩個(gè)環(huán)境不同，土壤是由固相、氣相和液相三相構(gòu)成的不均勻多相體系，其影響因素多，相互關(guān)系復(fù)雜，至今還沒(méi)有一種評(píng)價(jià)土壤腐蝕性的完美方法。土壤腐蝕和其他電化學(xué)腐蝕過(guò)程具有不同的特征，就是氧的傳遞。氧在溶液中是通過(guò)溶液本體輸送，在大氣腐蝕時(shí)通過(guò)電解液薄膜傳遞，而在土壤腐蝕時(shí)通過(guò)土壤的孔隙輸送。因而土壤中氧的傳遞速度，取決于土壤的結(jié)構(gòu)和濕度。在不同土壤中，氧的滲透率會(huì)有很大差異，幅度可達(dá)3~5個(gè)數(shù)量級(jí)。土壤腐蝕時(shí)氧濃差電池將起很大作用。13:50274.2.2土壤腐蝕特點(diǎn)（1）不同土壤對(duì)同種金屬的腐蝕速率不同（碳鋼0.005mm/a～0.1mm/a）。（2）同一土壤對(duì)不同金屬的腐蝕性也不一樣。（3）由于土壤組成和性質(zhì)的不均勻性，容易構(gòu)成氧濃差電池（宏腐蝕電池），對(duì)地下金屬設(shè)施造成嚴(yán)重的局部腐蝕。13:5028對(duì)于大多數(shù)土壤來(lái)說(shuō)，當(dāng)腐蝕決定于腐蝕微電池或距離不太長(zhǎng)的宏觀腐蝕電池時(shí)，腐蝕主要為陰極過(guò)程控制（圖（a）），與全浸在靜止電解液中的情況相似。在疏松、干燥的土壤中，隨著氧滲透率的增加，腐蝕則轉(zhuǎn)變?yōu)殛?yáng)極控制（圖（b））。此時(shí)腐蝕過(guò)程的控制特征近于潮的大氣腐蝕。對(duì)于由長(zhǎng)距離宏觀電池作用下的士壤腐蝕，如地下管道經(jīng)過(guò)透氣性不同的土壤形成氧濃差腐蝕電池時(shí)，土壤的電阻成為主要的腐蝕控制因素，或陰極—電阻混合控制（圖（c））。13:50294.2.3土壤腐蝕的影響因素1）土壤電阻率

土壤電阻率是表征土壤導(dǎo)電性能的指標(biāo)，常用作判斷土壤腐蝕性的最基本參數(shù)。影響土壤電阻率的因素有：鹽的含量和組成、含水量、土壤質(zhì)地、松緊度、有機(jī)質(zhì)含量、粘土礦物組成和土壤溫度等。在鹽漬化土壤中，離子電導(dǎo)起主導(dǎo)作用；在淋溶性土壤中，膠體電導(dǎo)也占相當(dāng)?shù)谋戎亍Ｍ寥离娮杪实淖兓秶艽?，從小?Ω·m到高達(dá)幾百甚至上千Ω·m。

以土壤電阻率來(lái)劃分土壤的腐蝕性是各國(guó)的常用方法，即電阻率小，腐蝕性強(qiáng)。對(duì)于大多數(shù)情況都是適用的，但有些場(chǎng)合違反這一規(guī)律，呈現(xiàn)土壤電阻率大腐蝕性也大。13:5030

2）土壤的氧化還原電位（Eh）

土壤氧化還原電位是反映土壤中各種氧化還原平衡的一個(gè)多系列的無(wú)機(jī)、有機(jī)綜合體系，它包括氧體系、氫體系、鐵體系、錳體系、硫體系和有機(jī)體系等。土壤的氧化還原電位和土壤電阻率一樣是判斷土壤腐蝕性的主要指標(biāo)，一般認(rèn)為在-200mV（SHE）以下的厭氧條件下腐蝕激烈，易受到硫酸鹽還原菌的作用，故在低的土壤氧化還原條件下，要注意厭氧微生物導(dǎo)致金屬的土壤微生物腐蝕。

土壤的氧化還原是以氫的氧化電位和氧的還原電位為上、下極限間測(cè)得的。通常土壤中含鐵多，基于2價(jià)和3價(jià)鐵離子及氫氧化物的氧化還原反應(yīng)，能斯特方程是適用的。

13:5031

3）pH值pH值代表了土壤的酸堿度，土壤中氫離子的活度和總含量首先會(huì)影響金屬的電極電位。在強(qiáng)酸性土壤中，它通過(guò)H+的去極化過(guò)程直接影響陰極極化。在氧的陰極去極化占主導(dǎo)的一般土壤中，土壤酸度是通過(guò)中和陰極過(guò)程形成的OH-而影響陰極極化的。陽(yáng)極過(guò)程溶解下來(lái)的金屬離子，在不同pH值時(shí)所形成的腐蝕產(chǎn)物的溶解度也是不同的，因此pH也有可能影響陽(yáng)極極化。13:5032

對(duì)于缺乏堿金屬、堿土金屬而大量吸附H+的pH值小于5的酸性土壤，通常被認(rèn)為是腐蝕性土壤。自然土壤中所含的殘存鹽類大多溶解在地下水中或吸咐在土壤的顆粒上，其中堿性鹽類過(guò)多存在的堿性土壤，pH值在8.5左右，這種土壤的腐蝕性尚無(wú)一定的規(guī)律。13:5033

4）土壤含水率

實(shí)際的土壤液相分為地表水和地下水兩部分。從地表至地下水間是地表水的移動(dòng)范圍，常伴有氣相。地下水有滯留性水和移動(dòng)性水兩種。前者存在于不透水的粘土層下面，后者在深部砂礫層的空隙中移動(dòng)。在土壤的液相和氣相中，通常隨濕度增加，O2和CO2也增加，導(dǎo)致對(duì)金屬電極電位和陰極極化產(chǎn)生作用。

土壤的腐蝕性隨著濕度的增加而增加，直到達(dá)到某一臨界濕度時(shí)為止，再進(jìn)一步提高濕度，土壤的腐蝕性將會(huì)降低。

13:50345）土壤的透氣性

土壤質(zhì)地及土壤松緊度和透氣性直接相關(guān)，影響金屬腐蝕有兩個(gè)途徑：土壤電阻率、氧的擴(kuò)散和滲透。

許多學(xué)者認(rèn)為透氣性差是土壤腐蝕性強(qiáng)的標(biāo)志，但有時(shí)這一點(diǎn)得不到證實(shí)，甚至產(chǎn)生相反的例子。例如，考古挖掘出的金屬物品都是保存在不透氣的環(huán)境中的。但當(dāng)不透氣的土壤中存在微生物活動(dòng)時(shí)，其腐蝕性是不言而喻的。

土壤透氣性差及含水量過(guò)低，則能阻礙微腐蝕電池的作用。土壤透氣性差異，引起氧濃差。如陽(yáng)極遠(yuǎn)小于陰極區(qū)面積則金屬管路很快穿孔。13:50356）土壤的含鹽量

土壤不同含鹽量相差很大，一般在50PPm～2%以上，含鹽量大腐蝕越強(qiáng)。沿海土壤中氯離子含量高，能加劇腐蝕。石灰質(zhì)土壤中的Ca2+、Mg2+離子有助于形式保護(hù)層。7）土壤中的雜散電流

土壤中運(yùn)動(dòng)的雜散電流，可能引起嚴(yán)重的腐蝕。13:50368）土壤溫度

土壤溫度對(duì)土壤電阻率影響是比較明顯的，溫度每相差1℃，土壤電阻率約變化2％。其次，金屬在土壤中的腐蝕，在某些情況下是擴(kuò)散過(guò)程控制的。而擴(kuò)散速度與溫度的關(guān)系是十分密切的。溫度還影響到氣體在土壤液相中的溶解度，這涉及到氧的狀況而對(duì)陰、陽(yáng)極化產(chǎn)生作用。溫度還影響金屬的電極電位，每相差10℃，電極電位可改變幾十毫伏。9）土壤中的微生物（見(jiàn)4.2.7）13:5037土壤類型對(duì)鋼鐵的腐蝕性圖13:5038土壤電阻率與土壤腐蝕性（Ω·m）表4.2.4土壤腐蝕分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)1）按土壤電阻率分級(jí)13:50392）按土壤pH值分級(jí)

這里有兩個(gè)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，一是按土壤交換性酸總量（表A），另一是按pH值（表B）。

表B土壤pH值與土壤腐蝕性

表A土壤交換性酸總量與土壤腐蝕性13:50403）按土壤含水量分級(jí)

含水量的變化將引起土壤的其他一些因素發(fā)生改變，用含水量評(píng)價(jià)土壤腐蝕對(duì)于同類土壤參考意義較大。下表適用于粘土類土壤。

土壤含水量與土壤腐蝕性表13:50414）按對(duì)地電位值分級(jí)

下表給出了鋼材對(duì)地自然電位與土壤腐蝕性的關(guān)系。

鋼材對(duì)地電位與土壤腐蝕性表13:50425）按腐蝕速率及穿孔年限分級(jí)

下表中給出了鋼材的腐蝕速率、穿孔年限和土壤腐蝕性的關(guān)系。腐蝕速率、穿孔年限與土壤腐蝕性表13:5043

4.2.5土壤腐蝕綜合評(píng)價(jià)

采用綜合打分法評(píng)價(jià)土壤腐蝕性。長(zhǎng)處：考慮的因素多；不足：運(yùn)作起來(lái)工作量大，有的因素測(cè)量起來(lái)也不方便。但這畢竟推出了綜合考慮土壤腐蝕的途徑。在執(zhí)行中將不斷的完善，如德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)DIN50929較之初期的方案有了很大的變化，去掉了氧化一還原電位，增加了自然腐蝕電位的指標(biāo)。在指標(biāo)的應(yīng)用上，增加了腐蝕形態(tài)的預(yù)測(cè)。13:5044德國(guó)DIN50929打分法

表1給出了DIN50929中12項(xiàng)指標(biāo)的打分法，表2～表4是利用表1中的指標(biāo)綜合加權(quán)后得到評(píng)價(jià)分級(jí)。13:5045表1土壤腐蝕性的影響及評(píng)價(jià)指數(shù)（DIN50929）13:504613:5047表2土壤腐蝕和腐蝕概率

表3評(píng)定充氣差異電池的陽(yáng)極和陰極作用

表4與外陰極相連時(shí)的腐蝕概率

13:50484.2.6土壤腐蝕的控制1）外涂層技術(shù)

考慮到經(jīng)濟(jì)性及機(jī)械化施工方便，以前地下金屬管道普遍使用石油瀝青和煤焦油瀝青的覆蓋層?，F(xiàn)在使用的有聚乙烯膠粘帶，環(huán)氧樹(shù)脂粉末和三層PE。2）陰極保護(hù)

外加電流和犧牲陽(yáng)極3）改良土壤環(huán)境

酸性土壤——填充石灰石碎塊注意添土密實(shí)度和土壤質(zhì)量對(duì)于小型工程——更換土壤13:5049

4.2.7微生物腐蝕

凡是同水、土壤或濕潤(rùn)空氣相接觸的金屬設(shè)施，都可遭到微生物腐蝕。據(jù)資料：50%~80%的地下管線腐蝕屬于微生物引起和參與的腐蝕。油田注水系統(tǒng)、深水泵、冷卻系統(tǒng)，水壩、碼頭、海上采油平臺(tái)、飛機(jī)燃料箱都會(huì)發(fā)生微生物腐蝕。13:5050

1）微生物腐蝕的特征微生物腐蝕需要有適宜的環(huán)境條件，如一定的溫度、濕度、酸度、含氧量及營(yíng)養(yǎng)源微生物腐蝕并非微生物直接食取金屬，而是微生物生命活動(dòng)的結(jié)果直接或間接參加腐蝕過(guò)程微生物腐蝕往往是多種微生物共生、交互作用的結(jié)果13:50512）微生物以四種方式參與腐蝕過(guò)程（1）微生物新陳代謝產(chǎn)物的腐蝕作用（2）促進(jìn)腐蝕的電極反應(yīng)，如硫酸鹽還原菌能促進(jìn)金屬腐蝕的陰極去極化過(guò)程（3）改變了金屬環(huán)境的氧濃度，含鹽度、酸度，形成氧濃差電池（4）破壞保護(hù)性覆蓋層或緩蝕劑的穩(wěn)定性13:5052類型對(duì)氧的需求被還原或氧化的土壤主要最終產(chǎn)物環(huán)境條件pH值最佳活動(dòng)范圍溫度范圍℃硫酸鹽還原菌厭氧硫酸鹽，硫代硫酸鹽，亞硫酸鹽硫化氫水、污泥、污水、土壤沉積物、油井等6～7.525~30硫氧化菌嗜氧硫，硫化物，硫代硫酸鹽硫酸施肥土壤，含硫及磷酸鹽礦石，氧化不完全的硫化合物土壤2.0～4.0最佳28～30限度18～37鐵細(xì)菌嗜氧碳酸亞鐵，碳酸氫鐵，碳酸氫錳氫氧化鐵含鐵鹽和有機(jī)物的靜水和流水最佳24限度5~403）與腐蝕有關(guān)的主要微生物13:5053硫酸鹽還原菌：造成點(diǎn)蝕，腐蝕產(chǎn)物等黑色的帶有難聞氣味的硫化物硫氧化菌：當(dāng)腐蝕現(xiàn)象發(fā)生含有大量硫酸的環(huán)境中，而又無(wú)外界直接的硫酸來(lái)源時(shí)，硫氧化桿菌的腐蝕作用就是值得懷疑的對(duì)象鐵細(xì)菌：形態(tài)多樣，有桿菌，球菌和絲狀菌等形狀等形狀加速鐵的陽(yáng)極溶解過(guò)程，增大了金屬腐蝕速度.

4）細(xì)菌特征13:50545）微生物腐蝕的控制

系統(tǒng)為非密閉，腐蝕性細(xì)菌很難完全消失

使用殺菌劑或抑菌劑（高效低毒，穩(wěn)定、低價(jià)、無(wú)腐蝕性）

改變介質(zhì)條件，抑制微生物生長(zhǎng)（如：減少微生物的營(yíng)養(yǎng)源、曝光處理、pH>9）

覆蓋防護(hù)層：地下管道常用煤焦油瀝青涂層（鍍鋅、鍍鉻、低水、環(huán)氧樹(shù)脂涂層）

陰極保護(hù)：和涂層相結(jié)合起來(lái)，也用于防止土壤環(huán)境中的微生物腐蝕13:5055CONTENTS4.1大氣腐蝕4.2土壤腐蝕4.3自然水腐蝕13:50564.3.1淡水腐蝕1）概述

淡水的種類很多，通?？煞值叵滤?、地表水。地表水中又有湖水、河水。水中的溶解物隨著水的來(lái)源和地區(qū)的不同而不同，全世界河水溶解物的平均組成見(jiàn)下表。13:5057陽(yáng)極：溶液中：陰極：4.3.1淡水腐蝕

淡水的腐蝕性變化很大，主要受溶解氧含量、硬度、堿度、氯化物濃度、硫酸根濃度、硫化物含量、流速和溫度等影響。

性質(zhì)：電化學(xué)腐蝕過(guò)程，溶液中金屬離子濃度低，陽(yáng)極過(guò)程容易進(jìn)行，通常受陰極過(guò)程所控制。

13:50582）淡水中影響金屬腐蝕的環(huán)境因素（1）pH值

鋼鐵的腐蝕速度與純水pH的關(guān)系如圖所示。在pH=4～9的范圍內(nèi)，腐蝕速率與水的pH值無(wú)關(guān)（鋼表面有一層氫氧化物保護(hù)膜）。13:50592）淡水中影響金屬腐蝕的環(huán)境因素（2）溶氧

淡水的腐蝕受陰極過(guò)程控制，除酸性較強(qiáng)的水以外，其腐蝕速度與溶氧量及氧的消耗成正比。金屬耗氧腐蝕達(dá)到最大對(duì)應(yīng)的氧濃度為１０ｍＬ／Ｌ，而當(dāng)氧超過(guò)這一值時(shí)，由于淡水中有濃度較高的溶氧，使金屬形成鈍態(tài)，因此腐蝕速度急劇下降。13:50602）淡水中影響金屬腐蝕的環(huán)境因素（3）溶液成分水中含鹽量增加（到一定程度），腐蝕加快。一般陽(yáng)離子對(duì)腐蝕影響不大，部分陽(yáng)離子有緩蝕作用。陰離子一般都有害，但有部分例外（PO43-、NO2-）。（4）水溫符合一般規(guī)律，溫度↑腐蝕↑（5）流速金屬在水中的腐蝕與流速的影響和其它因素的聯(lián)系很復(fù)雜?；旧献裱韵乱?guī)律：初始，流速↑腐蝕↑→流速增大到一定值，腐蝕↓→流速繼續(xù)↑腐蝕↑13:50614.3.2海水腐蝕1）海水特性海水含鹽量大，導(dǎo)電性高，含氧量高，腐蝕性較強(qiáng)13:5062

2）影響海水腐蝕的因素

海水是含有多種鹽類的電解質(zhì)溶液，還含有生物、懸浮泥砂、溶解的氣體及腐敗的有機(jī)物等，腐蝕性較強(qiáng)，影響腐蝕的因素也多，主要是：（1）所含鹽類及其濃度

海水中鹽的種類很多，其中以氯化物的含量最多，約占總鹽量的85％以上。其所含鹽量常以鹽度表示，系指1000g海水中溶解的固體鹽類的克數(shù)。在表層海水中，總鹽度一般在32～37.5的范圍內(nèi)。含鹽量的多少會(huì)直接影響海水的電導(dǎo)值。13:5063（2）電導(dǎo)率海水導(dǎo)電率約為４×１０－２ｓ／ｃｍ，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)河水的導(dǎo)電率（２×１０－４ｓ／ｃｍ）和雨水的導(dǎo)電率（１×１０－３ｓ／ｃｍ）。所以海水中的金屬腐蝕，不僅有微電池作用，也存在宏電池作用。13:5064（3）氧含量

金屬在海水中的腐蝕過(guò)程是受陰極反應(yīng)中氧的去極化作用控制的，因此海水中溶解的氧量是影響腐蝕性的一個(gè)重要因素，腐蝕速度隨氧含量的增高而加快。海水中的氧含量隨深度的增加而降低，根據(jù)挪威西部海面的實(shí)測(cè)，表面海水中的氧含量為6.2～6.6moL／L。（4）pH值通常海水的pＨ值一般處于中性，對(duì)腐蝕影響不大。13:5065（5）溫度通常

溫度愈高，金屬在海水中的腐蝕速度愈快。國(guó)外資料介紹，海水溫度每上升10℃，腐蝕速度將增加近一倍。海水溫度是隨緯度、季節(jié)和深度不同而變化的。水溫高處，往往鹽度也高。但隨溫度上升，氧的溶解度也隨之下降。13:5066（6）流速海水的運(yùn)動(dòng)有助于將空氣中的氧擴(kuò)散到金屬表面，因此隨著海水運(yùn)動(dòng)速度的加大，腐蝕速度將加快。此外，挾帶著泥砂的海水對(duì)金屬構(gòu)筑物表面的高速?zèng)_刷，還會(huì)產(chǎn)生“磨蝕”。

但在海水中能鈍化的金屬則不然，在一定的流速下將能促進(jìn)鈦、鎳合金或高鉻不銹鋼的鈍化而提高其耐蝕。13:5067（7）海洋生物

海藻、貝類等海洋生物附著在金屬表面，阻礙了氧與金屬的接觸，形成了完整致密的覆蓋層，對(duì)金屬起到保護(hù)作用。

但多數(shù)情況下它都增加了金屬的腐蝕，尤其是局部腐蝕：海洋生物附著不完整或不均勻時(shí)，附著層下面造成氧濃差電池腐蝕。由于生物生命活動(dòng)，局部改變了海水介質(zhì)成分。例如當(dāng)藻類植物附著后，由于光合作用增加了海水局部的氧濃度，造成氧濃差電池腐蝕加速了金屬腐蝕。附著植物的根會(huì)穿透和剝落金屬表面保護(hù)層。附著生物下面的銹層或附著生物死亡后的遺體粘附在金屬上，形成缺氧環(huán)境，促進(jìn)了硫酸鹽還原菌等厭氧微生物的腐蝕破壞作用。13:5068

3）海水腐蝕的特點(diǎn)（1）由于海水接近中性，并含有大量的氯離子，故海水對(duì)于鋼鐵等大多數(shù)金屬的腐蝕，其陽(yáng)極極化的程度很小，腐蝕速度主要是由陰極反應(yīng)過(guò)程中氧的去極化作用所控制。（2）不同的金屬材料在海水中的自然電位與其標(biāo)準(zhǔn)電極電位差異較大，電偶序也有所變化。（3）由于海水的電阻率很小，故其腐蝕速率一般要比土壤中大得多。13:5069

（4）不同海洋區(qū)域的腐蝕比較13:5070

對(duì)于海洋采油平臺(tái)和油氣輸送管道的防腐，要特別注意海洋大氣區(qū)和飛濺區(qū)的特點(diǎn)。海洋大氣濕度高并含有鹽霧，其腐蝕性要比內(nèi)陸大氣嚴(yán)重。

但其腐蝕形式主要還是全面腐蝕。

飛濺區(qū)和潮汐區(qū)，構(gòu)筑物受浪花和海潮的沖擊，不僅會(huì)發(fā)生全面