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Fe(OH)2被氧化,就形成鐵銹。其反應式:
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此外,兩種不同材料的管道相連,也會引起電化學腐蝕。圖10-5所示為銅管與鋼管相連產(chǎn)生的腐蝕情況。
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埋地地壤中的銅管與鋼管,都將向電解質(zhì)(土壤)釋放正離子,但由于金屬的電化學性質(zhì)不同,由表10-1可見,銅的標準電極電位值比鐵的大,故在電解質(zhì)(土壤)中,鐵將產(chǎn)生比銅更多的負電荷,電子由鐵電極流向銅電極,因而作為陽極的鋼管不斷被腐蝕,而銅管作為陰極而被極化。
同樣,當鍍鋅鋼管與鋼管相連,也會引起電化學腐蝕。圖10-6所示為鍍鋅鋼管與鋼管相連產(chǎn)生的腐蝕情況。
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埋在土壤中的鍍鋅鋼管與鋼管,由于鋅的標準電極電位比鐵低,因此在電解質(zhì)(土壤)中,鍍鋅鋼管產(chǎn)生比鐵更多的負電荷,電子由鍍鋅鋼管流向鋼管,故作為陽極的鍍鋅鋼管將不斷被腐蝕。
(二)影響腐蝕速度的因素
土壤是具有固、液、氣三相的毛細管多孔性的膠質(zhì)體,土壤的空隙為被氣和水所充滿。土壤中的水含有一定的鹽,使土壤具有離子導電性,成為電解質(zhì)。
土壤的物理化學性質(zhì)不均勻性,會影響到土壤對金屬的腐蝕性,加上金屬材質(zhì)的電化學不均勻性,這就構(gòu)成了腐蝕電池的條件。在這些腐蝕電池里,電位較高的陰極區(qū)電位為Eoc,較低的陽極區(qū)電位為EOA。當電流通過時,在陰極表面和陽極表面各自產(chǎn)生一個陰極極化電阻(RC)和陽極極化電阻(RA),再加上土壤電阻(Rs)就組成了回路總電阻。根據(jù)電極過程動力學概念,反映腐蝕速度的腐蝕電流(I)為:
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因此,凡是能影響土壤中電極電位、土壤電阻和極化電阻的各種土壤理化性質(zhì),都有可能直接或間接地影響土壤的腐蝕性。具體來說,有土壤酸堿度,氧化還原電位,土壤電阻率,土壤含水量(或濕度),土壤含鹽量和鹽的種類,土壤質(zhì)地松緊度和透氣性,土壤粘土礦物,土壤有機質(zhì)等因素。其中,對土壤腐蝕性影響較大的有4種因素:
1.土壤電阻率 土壤電阻率直接受土壤顆粒大小、含水量、含鹽量的影響,多數(shù)情況下可以反映出土壤的腐蝕性。土壤電阻率越低,則電化學腐蝕速度越高;反之,土壤電阻率越高,則腐蝕速度越慢。通??砂赐寥离娮杪蚀_定土壤等級。表10-5為土壤腐蝕等級劃分參考表。
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土壤腐蝕等極 | 低 | 中 | 較高 | 高 | 特高 | |
土壤電阻率/Ω·m | 美國(二極法) | >50 | 49.99~20 | 19.99~10 | 9.99~7 | <7 |
原蘇聯(lián)(四級法) | >100 | 100~20 | 20~10 | 10~5 | <5 | |
24h后試件失重/g | 0~1 | 1~2 | 2~3 | 3~6 | >6 |
法國規(guī)定;土壤電阻率ρ<50Ω·m為高腐蝕性土壤;50<ρ<100Ω·m為中等腐蝕土壤;ρ>100Ω·m為低腐蝕性土壤。
2.土壤中的氧 土壤中的氧存在于土壤的毛細管和縫隙內(nèi),少量溶于地下水中。土壤的含氧量與土壤的濕度和結(jié)構(gòu)都有密切關(guān)系。干燥的砂土中含氧多,潮濕的砂土中含氧少,潮濕密實的粘土中含氧更少。土壤濕度和結(jié)構(gòu)不同,其含氧量可相差幾萬倍,這些都會形成氧濃差電池腐蝕。