江西红壤对钢的腐蚀讲解.ppt

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1、江西红壤对钢的腐蚀特性及分析1.1.简单介绍我国土壤的颜色及分布简单介绍我国土壤的颜色及分布2.2.酸性土壤形成具体原因酸性土壤形成具体原因3.3.了解酸性土壤的成分及特点了解酸性土壤的成分及特点4.4.酸性土壤对钢种腐蚀的特点和机理酸性土壤对钢种腐蚀的特点和机理5.5.不同钢种的主要腐蚀因素不同钢种的主要腐蚀因素我国土壤的颜色及分布n n概述 n n我国地域辽阔，各个地区的气候、温度、水分等自然地理条件的差异较大，使得各地区的土壤呈现出不同的颜色。北方地区多黑土和黄土，南方地区多红壤、黄壤，四川盆地的土壤呈紫色。土壤颜色差异及成因n n影响土壤颜色的主要原因有土壤中腐殖质含量的多少、土壤中所

2、含化影响土壤颜色的主要原因有土壤中腐殖质含量的多少、土壤中所含化合物的种类以及土壤的风化变质程度合物的种类以及土壤的风化变质程度 1.1.首先，土壤颜色的深浅与腐殖质有关首先，土壤颜色的深浅与腐殖质有关 腐殖质含量多时，土壤呈黑色，譬如北方寒地黑土；腐殖质含量多时，土壤呈黑色，譬如北方寒地黑土；腐殖质含量少时，土壤呈灰色，如新疆灰漠土腐殖质含量少时，土壤呈灰色，如新疆灰漠土 n n2.2.其次，土壤的颜色还与土壤中所含化合物的种类有关其次，土壤的颜色还与土壤中所含化合物的种类有关 n n氢氧化铁为红色，在土壤中含量多时，土壤便呈现不同程度的红、棕红及棕氢氧化铁为红色，在土壤中含量多时，土壤便呈

3、现不同程度的红、棕红及棕黄色黄色 n n二氧化硅、碳酸钙、高岭土、氢氧化铝等为白色，土壤中含任何一种这类化二氧化硅、碳酸钙、高岭土、氢氧化铝等为白色，土壤中含任何一种这类化合物时，即呈灰白、浅灰或黄灰色合物时，即呈灰白、浅灰或黄灰色 3.3.第三，土壤的颜色还和其风化变质程度有很大的关系第三，土壤的颜色还和其风化变质程度有很大的关系 n n红壤是在高温高湿条件下，矿物发生强烈的风化产生大量可溶性的盐基、硅红壤是在高温高湿条件下，矿物发生强烈的风化产生大量可溶性的盐基、硅酸和含铝铁物质盐基和硅酸进入地下水后流走。含铝铁物质则积累下来，在酸和含铝铁物质盐基和硅酸进入地下水后流走。含铝铁物质则积累下

4、来，在干燥条件下发生脱水形成无水的干燥条件下发生脱水形成无水的Fe2O3Fe2O3和和Al2O3Al2O3，红色的赤铁矿使土壤呈现，红色的赤铁矿使土壤呈现红色红色 n n黄壤是铁质未完全氧化而呈现的黄壤是铁质未完全氧化而呈现的 n n紫色土壤则主要是由于成土年龄较短，其母岩是中、新生代沉积的紫色页岩紫色土壤则主要是由于成土年龄较短，其母岩是中、新生代沉积的紫色页岩或砂页岩或砂页岩 土壤的地域分布土壤的地域分布 n n由于地形和气候等差异，北方地区多黑土和黄土，部分地区有盐碱土。黑土由于地形和气候等差异，北方地区多黑土和黄土，部分地区有盐碱土。黑土是温带草原地带和森林地带所特有的土壤。因冬季寒冷

5、、土地封冻，土壤里是温带草原地带和森林地带所特有的土壤。因冬季寒冷、土地封冻，土壤里形成了大量的腐殖质，使土壤呈黑色，较为肥沃，其主要分布于东北地区。形成了大量的腐殖质，使土壤呈黑色，较为肥沃，其主要分布于东北地区。南方地区多红壤、黄壤以及水稻土。红壤是亚热带常绿阔叶林地带发育的土南方地区多红壤、黄壤以及水稻土。红壤是亚热带常绿阔叶林地带发育的土壤。因高温多雨的气候，风化强烈，可溶性矿物被淋失，氧化铁等矿物增多，壤。因高温多雨的气候，风化强烈，可溶性矿物被淋失，氧化铁等矿物增多，使土壤呈红色。使土壤呈红色。黑色土壤 紫色土壤红色土壤 灰色土壤 各地区土壤的成分及特点n n各地区土壤理化性质对比

6、各地区土壤理化性质对比地点地点地点地点土壤种类土壤种类土壤种类土壤种类pHpH电阻率电阻率电阻率电阻率.m.m含盐量含盐量含盐量含盐量w/%w/%WW（HCO-HCO-）/%/%w(w(ClCl)/)/%w(SO4w(SO4）/%/%鹰潭鹰潭鹰潭鹰潭红壤红壤红壤红壤4.84.86286280.005 90.005 90.001 70.001 70.001 40.001 40.001 30.001 3广州广州广州广州赤红壤赤红壤赤红壤赤红壤5.55.56286280.009 10.009 10.002 60.002 60 00.007 80.007 8深圳深圳深圳深圳赤红壤赤红壤赤红壤赤红壤6.

7、16.16286280.012 90.012 90.000 70.000 70.001 00.001 00.007 80.007 8沈阳沈阳沈阳沈阳草甸土草甸土草甸土草甸土7.47.437.537.50.044 60.044 60.008 30.008 30.001 70.001 70.013 90.013 9成都成都成都成都黄粘土黄粘土黄粘土黄粘土8.18.126.926.90.040 30.040 30.016 80.016 80.001 70.001 70.011 40.011 4新疆新疆新疆新疆棕漠土棕漠土棕漠土棕漠土8.58.539.639.60.669 00.669 00.009

8、20.009 20.132 20.132 20.323 60.323 6大港大港大港大港海滨盐土海滨盐土海滨盐土海滨盐土8.68.60.420.421.966 91.966 90.020 70.020 71.094 51.094 50.112 00.112 0金属在酸性土壤中的腐蚀机理金属在酸性土壤中的腐蚀机理n n金属在土壤中的腐蚀金属在土壤中的腐蚀,绝大多数是电化学腐蚀绝大多数是电化学腐蚀.金属在酸性土壤介质金属在酸性土壤介质中也必然和在其它土壤介质一样同时存在阴极和阳极两个过程中也必然和在其它土壤介质一样同时存在阴极和阳极两个过程,两个两个过程以相等的速度进行过程以相等的速度进行,但不在

9、同一区域但不在同一区域.为了研究金属材料在酸性为了研究金属材料在酸性土壤中的腐蚀规律土壤中的腐蚀规律,必须了解金属发生电化学腐蚀的基本理论必须了解金属发生电化学腐蚀的基本理论n n阴极过程阴极过程:n n金属在酸性土壤中腐蚀金属在酸性土壤中腐蚀,阴极过程是控制步骤阴极过程是控制步骤.当当pH 4 pH 4 时时,这个过这个过程受氧输送控制程受氧输送控制,氧向地下金属构件表面扩散氧向地下金属构件表面扩散,是一个非常缓慢的过是一个非常缓慢的过程程,与传统电解液的腐蚀不同与传统电解液的腐蚀不同,就在于氧的进入不仅受到紧靠着阴极就在于氧的进入不仅受到紧靠着阴极表面的电解质的限制表面的电解质的限制,而且

10、还受到阴极周围土层的阻碍而且还受到阴极周围土层的阻碍.阴极过程为阴极过程为:n nOO2 2+2H+2H2 2O+4e 4OHO+4e 4OHn n当当pH 4 pH 4,pH 4,也就是阴极主要以也就是阴极主要以氧气扩散为主氧气扩散为主.n n阳极过程阳极过程:n n阳极金属发生溶解阳极金属发生溶解,在酸性较强的土壤中在酸性较强的土壤中,Fe,Fe以离子状态以离子状态存在于土壤中存在于土壤中n nFe Fe FeFe +2e+2en n当当pH 4 pH 4 时时,Fe,Fe+2OH+2OH Fe(OH)2Fe(OH)2n n2Fe(OH)2+1/2O2+H2O 2Fe(OH)32Fe(OH

11、)2+1/2O2+H2O 2Fe(OH)3n nFe(OH)3 Fe(OH)3 不稳定不稳定,转变为更稳定的产物转变为更稳定的产物n nFe(OH)3 Fe(OH)3 FeOOHFeOOH（碱式氧化亚铁（碱式氧化亚铁 ）+H2O+H2O影响酸性土壤腐蚀的因素影响酸性土壤腐蚀的因素n n影响酸性土腐蚀影响酸性土腐蚀,有多种因素有多种因素,其中主要有其中主要有:n n(1)(1)交换性铝交换性铝 (2)(2)ClCl 和和so4so4 (3)(3)土壤电阻率土壤电阻率 (4)(4)含含n n水量水量 (5)pH(5)pH 值值 n n1.1.交换性铝交换性铝 金属在强酸性土壤中金属在强酸性土壤中,

12、受到很强的腐蚀受到很强的腐蚀.但在有机但在有机质和有机酸含量很高的缓冲性能较强的土壤中质和有机酸含量很高的缓冲性能较强的土壤中,即使即使pH pH 呈中性呈中性,对对金属也有较大的腐蚀性金属也有较大的腐蚀性,这是因为有机酸与铝的络合促进了铝的溶解这是因为有机酸与铝的络合促进了铝的溶解,随着有机酸浓度的增加随着有机酸浓度的增加,这种促进作用加强这种促进作用加强.pH 5 .pH 300(300 欧欧米米),),腐蚀却很严重腐蚀却很严重.这与土壤其他成分因这与土壤其他成分因素有关素有关n n4.4.含水量含水量含水量含水量 n n水分是使土壤成为电解质水分是使土壤成为电解质,造成电化学腐蚀的先决条

13、件造成电化学腐蚀的先决条件.当含水量低时当含水量低时,腐蚀腐蚀速率随含水量的增加而增加速率随含水量的增加而增加;达到某一含水量时达到某一含水量时,材料的腐蚀率最大材料的腐蚀率最大;再增加再增加含水量含水量,其腐蚀反而下降如果将土壤介质中的金属腐蚀看作一个腐蚀电池的其腐蚀反而下降如果将土壤介质中的金属腐蚀看作一个腐蚀电池的话话,在含水量较低时在含水量较低时,含水量的增加含水量的增加,使腐蚀电池回路中的电阻变小使腐蚀电池回路中的电阻变小,腐蚀性腐蚀性增加增加,直到某一临界值直到某一临界值,土壤中可溶盐全部溶解土壤中可溶盐全部溶解,回路电阻达到最小回路电阻达到最小,进一步进一步提高含水量提高含水量,

14、则可溶盐浓度降低则可溶盐浓度降低,土壤胶粒膨胀土壤胶粒膨胀,空隙变小空隙变小,阴极过程受阻阴极过程受阻,土壤腐蚀性降低土壤腐蚀性降低 5.pH 5.pH 值值值值 n n土壤酸碱性是土壤的很多化学性质土壤酸碱性是土壤的很多化学性质,特别是盐基状况的综合反应特别是盐基状况的综合反应.土土壤的酸碱度包括酸性强度壤的酸碱度包括酸性强度(pH)(pH)和容量和容量(酸度总量、缓冲性能酸度总量、缓冲性能)两方两方面面.土壤酸碱性对金属腐蚀的影响是多途径的土壤酸碱性对金属腐蚀的影响是多途径的.在强酸性土壤中在强酸性土壤中,H+,H+的去极化过程的去极化过程,直接影响阴极极化直接影响阴极极化.随着随着pH

15、pH 的降低的降低,氢的去极化电极氢的去极化电极电位增加电位增加,阴极电位升高阴极电位升高,腐蚀电流增加腐蚀电流增加,腐蚀速度加快腐蚀速度加快.随着随着pHpH的的升高升高,氧开始参与阴极反应氧开始参与阴极反应,当当pH pH 升高到一定值时升高到一定值时,阴极以氧放电为阴极以氧放电为主主.当腐蚀决定于微电池或距离不太长的宏电池时当腐蚀决定于微电池或距离不太长的宏电池时,腐蚀主要为阴极腐蚀主要为阴极过程来控制过程来控制.而绝大多数而绝大多数pH pH 为为4.5 9.0 4.5 9.0 的土壤中阴极去极化过程的土壤中阴极去极化过程是氧的还原是氧的还原,与氢离子浓度无直接关系与氢离子浓度无直接关

16、系.只有在只有在pH 4.5 pH 4.5 的强酸性的强酸性土壤中土壤中,阴极去极化过程才是氢离子的放电阴极去极化过程才是氢离子的放电.我们已经了解了红壤的成分特点及腐蚀钢的主要因素，但是我们已经了解了红壤的成分特点及腐蚀钢的主要因素，但是对于不同钢种各个因素起到的作用大小不同对于不同钢种各个因素起到的作用大小不同n n常见钢种分类常见钢种分类n n碳素结构钢碳素结构钢n n合金结构钢合金结构钢n n弹簧钢弹簧钢n n滚动轴承钢滚动轴承钢n n碳素工具钢碳素工具钢n n合金工具钢合金工具钢n n不锈钢不锈钢n n耐热钢耐热钢n n其他钢种其他钢种下面以碳素结构钢，不锈钢及合金钢为例n n碳素结

17、构钢Q235钢n n该钢种主要受到含水量的影响n n 腐蚀前腐蚀前 10%H10%H2 2OO20%H2O 30%H2O20%H2O 30%H2O1Cr18Ni9Ti 不锈钢n n不锈钢在酸性及中性土壤中腐蚀轻微不锈钢在酸性及中性土壤中腐蚀轻微,在高盐碱性土壤中在高盐碱性土壤中腐蚀比中酸性土壤稍微严重些腐蚀比中酸性土壤稍微严重些,而且出现点蚀现象而且出现点蚀现象;土壤土壤中中ClCl及及SO4 SO4 是影响不锈钢腐蚀的最主要因素是影响不锈钢腐蚀的最主要因素,随着土壤随着土壤ClCl及及SO4 SO4 增多增多,不锈钢的腐蚀失重近似线性增大不锈钢的腐蚀失重近似线性增大;土壤土壤pH pH 值也

18、是影响不锈钢腐蚀的主要因素值也是影响不锈钢腐蚀的主要因素,土壤土壤pH pH 值增加值增加,腐腐蚀失重缓慢增大蚀失重缓慢增大,当土壤当土壤pH pH 值达到值达到8.5 8.5 以上时以上时,腐蚀失腐蚀失重急剧增大重急剧增大;自然腐蚀电位能大致上反映不锈钢在土壤中自然腐蚀电位能大致上反映不锈钢在土壤中的腐蚀行为的腐蚀行为,腐蚀电位较正腐蚀电位较正,腐蚀轻微腐蚀轻微,腐蚀电位较负腐蚀电位较负,腐腐蚀较严重蚀较严重.合金材料合金材料n n在具有高土壤电阻率、低可溶盐含量及高含水率的酸性红在具有高土壤电阻率、低可溶盐含量及高含水率的酸性红壤中壤中,碳钢与碳钢与Ly11Ly11铝合金腐蚀得严重铝合金腐

19、蚀得严重,铅与铅与H60 H60 黄铜腐黄铜腐蚀得也较重蚀得也较重,1Cr13,1Cr13 不锈钢腐蚀得较微。不锈钢腐蚀得较微。总结n n1.1.酸性土壤的腐蚀机理为电化学腐蚀酸性土壤的腐蚀机理为电化学腐蚀n n2.2.酸性红壤的质地含水率、酸性红壤的质地含水率、pH pH 值及可溶盐含量主要决定值及可溶盐含量主要决定 着对土壤中金属的腐蚀行为着对土壤中金属的腐蚀行为n n3.3.不同钢种在酸性土壤中腐蚀的程度及腐蚀因素不同不同钢种在酸性土壤中腐蚀的程度及腐蚀因素不同n n4.4.我们因该根据不同地区的土壤成分差异选择钢种，尽量我们因该根据不同地区的土壤成分差异选择钢种，尽量 使经济损失最低使经济损失最低讲解结束 谢谢大家 08012414 李欢欢