確定裸金屬腐蝕可能性

所謂腐蝕可能性是指在計劃使用壽命里預期發(fā)生的腐蝕速率或者預期腐蝕影響的程度[14]。精確預測腐蝕速率是不可能的，因為人們無法全面了解該系統(tǒng)的參數(shù)，并且局部腐蝕的隨機性是不確定的。圖4-3所示為符合參考文獻[15]中定義的細長物體(即埋地管道)不同腐蝕狀態(tài)的圖解。這些箭頭表示在某一特定瞬間陽極和陰極分反應的電流密度。必須假定兩個分開很窄的箭頭會定期互換，這樣它們在兩個裂縫位置存在相同的時間。結果沿此表面連續(xù)發(fā)生腐蝕侵蝕。

圖4-3(a)所示為自然腐蝕中混合電極的理想狀態(tài)。在土壤或含水介質(zhì)中不會發(fā)生這種情況。通常，侵蝕是局部發(fā)生的，是不均勻的[見圖4-3(b)]，沿此表面的小區(qū)域里電流平衡 是不均等的。沒有持續(xù)的腐蝕電池[14]，基本上材料均勻損失的自然腐蝕依然就是這種情況。另一方面，圖4-3(c)所示為分開有幾公里的持續(xù)的腐蝕電池。通常在局部變化的土 壤里才發(fā)生這樣的情況。自然腐蝕電位取決于所在位置，沒有任何單一的靜電位(見圖 2-6)。

假如把圖4-3(c)所示的陽極區(qū)看做是與外界隔離的，那么在那段部位不再滿足自然腐蝕的條件(即均衡的電流平衡)。在不同類型土壤中管道的不同區(qū)域形成的電池就是這種情況[12]。這種情況與圖4-3(d)所示外部陰極構筑物的形成電池原則上沒有什么差別[2,3,14,16]，僅在后一種情況下，電池電壓與電池電流才非常大。外部陰極構筑物包括接地裝置和混凝土里的鋼筋[17,18]。伴隨電池的形成，大多數(shù)發(fā)生點蝕和不均勻腐蝕。

 4.2.1 土壤腐蝕

  根據(jù)表 4-1所列出的土壤特性可以估計非合金的和低合金鋼構筑物的特性腐蝕可能性。按照各個特性數(shù)據(jù)給出腐蝕評價等級Z，再用腐蝕評價等級的總和做出進一步判斷。                                             Bo-Z1十Z:十Z:十Z4+Z5+Zs+Z十Z8+Zg                (4-7)

                                       B=B+Z1o+Z11                                                     (4-8)

                                        B?≡B-(Z十Z)+Z12                                                   (4-9)

  總和Bo反映了沒有圖4-3(b)那樣的持續(xù)電池的物體腐蝕可能性。該值也表達了土壤等級的特征與所選用的管道涂層相關[16]?？偤虰說明有圖4-3(c)所示的持續(xù)電池的物體腐蝕可能性。這表示在細長物體的情況下，并不充分了解土壤等級本身的情況。

  假如表面上覆蓋的土壤組成發(fā)生了改變，有持續(xù)濃差電池的物體可以是有各自長度的管道和儲罐。陽極區(qū)與陰極區(qū)之間的距離為幾厘米至幾公里不等。

總和Be只能在埋地物體上獲得，并說明圖4-3(d)所示那樣通過形成電池發(fā)生陽極損壞的情況。得出優(yōu)先形成陽極區(qū)還是優(yōu)先形成陰極區(qū)以及它們具有怎樣的活性的詳紙信息

從表4-1可見，僅從幾項特征就能辨別出非常高的腐蝕速率(1b和1c)，而日可以清楚地看到焦炭起到良好充氣的外部陰極的作用。此外，還能清楚地看到明顯減緩了陽極損壞(如將管道鋪設在高電阻率的砂質(zhì)土壤中并均勻地填埋)。

  在絕氧性土壤里，硫酸鹽還原菌引起較高程度的腐蝕[20]。在此促成陽極分反應，形成的導電性硫化鐵也有利于陰極分反應。表 4-2所列為現(xiàn)場實驗結果[11]與土壤等級的關

系示例?？偟恼f來，當t>4a時，腐蝕速率與時間的相關性可以用下式表達:

[^*]-[^?“^]+( “…-)[(÷)-4]   um(4-10)

  表4-2列出了四年里金屬厚度減薄的平均值和線性腐蝕速率。此外，由于人們對埋地物體腐蝕可能性頗有興趣，所以還推斷出50年和100年后的腐蝕速率。從這些結果可以看出，在I類土壤中產(chǎn)生膜的形成。在Ⅱ類土壤中，腐蝕速率隨時間推移略有減小。在三類土壤中，隨時間推移減小依然十分小。

在表4-2中推測的50年和100年后金屬厚度減薄值關系到結構部件的預測壽命(如道路的埋地基礎和鋼質(zhì)擋土墻)。假如材料厚度損失太大而危及它們的強度，這些結構件就會失去它們的功效。醋

  現(xiàn)場試驗中用的試件[11]只有幾平方厘米大。在這些試件上只能形成圖4-3(b)那的微電池。但是在表4-3中的最大穿孔速率比預期的平均厚度減薄速率大。用砂土和黏土做的電池實驗也獲得類似的結果[12]。只有在表面積比值S。/S。大于10時，才發(fā)生電池作用I)。在砂質(zhì)士中，含鹽量影響的電導率起了比較重要的作用[1。在估計管道與儲镚的壽命時，可以采用表43中的最大穿孔速率。如果因為淺蝕坑或點蝕而發(fā)生泄漏，這些部件就失去了功效。

表4-1的數(shù)據(jù)表明土壤電阻率的影響很大，特別在2、7、10這幾項指標里。從采用焊接接頭或?qū)щ娦猿胁暹B接的管道沿線的土壤電阻率分布曲線很容易辨別出陽極區(qū)，因此很容易查明腐蝕加劇部位所在位置。它們幾乎與有較高電阻的更大區(qū)域里的電阻最小值是一致的[22]

對非合金的鐵類金屬(如低碳鋼、鑄鐵)的評估意見一般也適用于熱浸鍍鋅鋼。腐蝕產(chǎn)物表面膜在限制鋅的腐蝕方面起著有利的作用。這極大減緩了陽極區(qū)的形成與發(fā)展。從腐蝕評價等級的總和也能估算出是否形成表面膜[3,14]

假如超過了點蝕電位，不銹鋼在土壤里就會受到點蝕侵害(見圖2-16)。與非合金鋼接觸所提供的相當?shù)年帢O保護為U<0.2V。銅材也非常耐腐蝕，只在酸性很強或者污染嚴重的土壤里才會發(fā)生腐蝕。這些材料的特性詳見參考文獻[3]與[14]。

4.2.2 在含水介質(zhì)中的腐蝕

  依據(jù)腐蝕評價等級評估含水介質(zhì)中的腐蝕敏感性[3,14].同。普遍發(fā)現(xiàn)只在飛濺區(qū)才有腐蝕增強的可能性。在潮汐帶能發(fā)生特別嚴重的局部腐蝕，它們與土壤里的情況有所不因為銹蝕部分增強了陰極作用[23,24]。由于在這些地方無法實施陰極保護，在飛濺區(qū)惟一可行的防腐措施是增加防腐層的厚度(見第16章)。與在土壤中的特性相反，水平向電池實際上沒有什么意義。