土壤的腐蚀性评估

金属材料在土壤中的腐蚀速度与土壤电阻率
金属材料在土壤中的腐蚀速度与土壤电阻率有十分密切的关系。

一、金属材料在土壤中的腐蚀：
1.金属材料在土壤中普遍存在腐蚀问题，包括钢材，黄铜，锌，铝，铅等金属材料都会受到土壤环境的腐蚀。

2.金属材料在土壤中会受到氧化腐蚀、氢化腐蚀、电化学腐蚀等多种机理的作用，引起金属材料的降解，影响金属材料的性能和使用寿命。

二、金属材料腐蚀速度的动力学表达式：
1.实验表明，土壤中金属材料的腐蚀速度可以用以下动力学表达式表示：dmdt = Ja VLc−2，其中J为土壤电解质浓度，a为金属材料特定的活化能，V为溶液中金属离子浓度，L为溶质在溶液中的可溶性材料量，c
为金属材料的表面积。

2.从上式可以看出，土壤中金属材料的腐蚀速度与土壤电性环境有关，土壤电性环境好的情况下，金属材料的腐蚀会比较快，反之，相应的
腐蚀速度也会减慢。

三、调控金属材料在土壤中的腐蚀：
1.为了降低金属材料在土壤中的腐蚀，要考虑用不同的形式调控土壤电阻率，尽可能将土壤电性环境变为中性环境，从而减少金属材料的腐蚀速率。

2.为此，可以采用活性炭或活性石墨等表面活性剂，或者增加碱类物质的添加量，或者采用腐蚀抑制剂等实施腐蚀防护，从而达到减缓材料在土壤中的腐蚀速率的效果。

四、结论：
金属材料在土壤中的腐蚀速率与土壤电阻率有着密切的关系，采取相应的技术措施，可以有效地抑制金属材料在土壤环境中的腐蚀，保证金属材料正常使用。

解析ISO12944标准（⼆、腐蚀环境分类）参看解析ISO 12944标准（⼀、标准介绍）1．范围1.1 ISO 12944 这⼀部分研究钢结构所处的主要腐蚀环境的等级分类和这些环境的腐蚀性。

包括：—基于标准样本的质量损失和厚度损耗，定义了⼤⽓环境腐蚀性级别，也描述了钢结构所处的典型⾃然⼤⽓环境，对腐蚀性评估给出了建议。

—描述了钢结构浸泡在⽔中和埋于⼟壤中的不同腐蚀性级别。

—给出了⼀些会导致腐蚀加重的特殊腐蚀应⼒或空间的相关信息，这种情况下对防护涂料体系的性能要求更⾼。

特殊环境或特种腐蚀性类别下的腐蚀应⼒情况，是调整防护涂料体系选择的必要参数。

1.2这⼀部分的ISO 12944并不包含那些含有特殊⽓体（例如：化学品⼯⼚或冶炼⼚的周围）的⼤⽓环境分类。

2．参考的标准规范下列标准通过本标准的引⽤⽽成为标准不可缺少的⽂件。

在本标准出版时，这些引⽤的标准版本都是有效。

但所有的标准都会被修订，⿎励各⽅讨论这些标准的最新版本在ISO 12944继续引⽤的可能性。

IEC和ISO的成员对⽬前有效的国际标准保持着登记。

ISO 9223：1992，⾦属与合⾦腐蚀—⼤⽓腐蚀性—分类ISO 9226：1992，⾦属与合⾦腐蚀—⼤⽓腐蚀性—为了腐蚀性评价⽽进⾏的标准样本的腐蚀速率的测定ISO 12944-1：1998，⾊漆与清漆—防护涂料体系对钢结构的防腐蚀防护—第1部分：总则EN 12501-1：—⾦属材料的防腐蚀保护—⼟壤中的腐蚀可能性—第⼀部分：总则3．术语和定义在ISO 12944这部分中，除了ISO 12944-1已给出的⼀些，以下术语被应⽤。

注意：有些定义是取之于ISO 8044：1989，⾦属和合⾦腐蚀—词汇中的说明。

3.1 腐蚀性（corrosivity）：在某个腐蚀体系中，环境造成腐蚀的能⼒[ISO 8044]。

3.2 腐蚀应⼒(corrosionstresses)：促进腐蚀的环境因素。

3.3 腐蚀体系(corrosionsystem)：由⼀种或多种⾦属和所有影响腐蚀的环境各部分因素组成的体系[ISO 8044]。

土壤的腐蚀的种类、防治手段土壤是一个由气、液、固三相物质构成的复杂系统，其中还生存着数量不等的若干种土壤微生物，土壤微生物的新陈代谢产物也会对材料产生腐蚀。

有时还存在杂散电流的腐蚀问题。

因此，在材料的土壤腐蚀研究领域中，土壤腐蚀这一概念是指土壤的不同组分和性质对材料的腐蚀，土壤使材料产生腐蚀的性能称土壤腐蚀性。

土壤的腐蚀性不能单独由土壤物理化学性能来决定，还与被测材料及两者相互作用的性质密切相关，因此，除注意土壤的性质分析外，还要注意被测试材料的性质，材料在土壤环境中的化学和电化学的反应，以及反应生成物的性质等。

（1）金属材料受到周围土壤介质的化学作用、电化学作用而产生的破坏，称为金属的土壤腐蚀。

在土壤中总含有一定的水分，因此，金属材料的土壤腐蚀属电化学腐蚀。

电化学反应包括氧化和还原反应。

例如：Zn→Zn+2e氧化反应（阳极反应2H++2e→H2↑还原反应（阴极反应）在阳极反应中，金属锌失去两个电子，表明是氧化反应。

在阴极反应中，氢获得两个电子，表明是还原反应。

以上两式说明金属土壤腐蚀的电化学过程。

（2）在金属/土壤界面上，与金属/溶液面上相类似，也会形成双电层，使金属与土壤介质之间产生电位差，这个电位差就称作该金属在土壤中的电极电位，或称自然腐蚀电位。

金属在土壤中的电极电位，取决于两个因素，一是金属的种类及表面的性质，另一个是土壤介质的物理化学性质。

由于土壤是一种不均匀的、相对固定的介质，因此，土壤的理化性质在不同的部位往往是不相同的。

这样在土壤中埋设的金属构件上，不同部件的电极电位也是不同的。

只要有两个不同电极电位系统，在土壤中就会形成腐蚀电池，电位较正的是阴极电位较负的是阳极（3）土壤中的常用结构金属是钢铁，在发生土壤腐蚀时，阴极过程是氧化还原，在阴极区域发生OH离子：O+2H2O+4e→40H-40H-只有在酸性很强的土壤中，才会发生氧的放电：2H++2e→H2在嫌气条件下的土壤中，在硫酸盐还原菌的参与下，硫酸根的还原也可作为土壤腐蚀的阴极过程：SO4+4H2O+8e→S2-+80H-金属离子的还原，当金属（M）高价离子获得电子变成低价电子，也是一种土壤腐蚀的阴极过程：M3++e→M2+实践证明，金属构件在土壤中的腐蚀，阴极过程是主要控制步骤，而这种控制过程受氧输送所控制。

场地水土环境对钢结构腐蚀性评价探析易少凤【摘要】摘要：本文通过对钢结构腐蚀机理的分析，根据钢结构所在有氧环境及水含量不同分三种环境，勘察期间可对三种环境的一种或几种分别进行勘察并评价其腐蚀性。

通过这种勘察方式，可更科学合理地建议基础型式的选用，减少不必要的损失。

【期刊名称】建材与装饰【年(卷),期】2015(000)019【总页数】3【关键词】土壤；地下水；腐蚀性；评价1 引言《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001，2009版）[1]水和土腐蚀性评价中取消了之前的地下水对钢结构腐蚀性评价，保留并更改了土对钢结构腐蚀性评价标准。

修订说明解释道“钢结构在土中腐蚀问题非常复杂，涉及因素很多，腐蚀途径多样，任务需要时宜专门论证或研究”。

但规范并未规定如何论证与研究。

实际工作中经常碰到诸如钢桩、预制管桩中的钢接头[2]等钢结构设施出现在基础工程中。

给从事岩土工程勘察工作的工程师造成困惑。

本文从钢结构腐蚀的机理出发，讨论土壤（含地下水）对钢结构腐蚀性判断的方法。

2 腐蚀机理钢铁的生成源于铁矿石与碳、氧的吸热反应[3]，简单描绘方程式如式（1）：该反应的发生需要吸收大量的热量，生成的最终产物铁或钢是不稳定的，当其暴露在潮湿及有氧环境中，铁将趋向于回复原来的形态，发生一系列方程式，综合如式（2）：该过程为电化学腐蚀过程，其本质是铁在腐蚀介质中通过电化学反应被氧化成正的化学介状态。

其过程较复杂，但基本的电化学过程如式（3），经过该过程后生成Fe（OH）2，在经过一系列反应生成2Fe2O3·XH2O，脱水后形成氧化铁。

根据文献[4]分析，电化学腐蚀电池的形成至少需要以下条件：①在钢结构表面不同区域之间存在电位差；②钢结构表面接触湿气、水、酸雨、含盐分雾、液等；④钢结构表面接触氧气。

另外，在弱酸性条件下，铁与H+将发生置换反应，称析氢腐蚀，其反应方程式为式（4）：Fe2+再经过一系列的反应变成Fe3+，析出为氧化铁，如果在此环境下，其腐蚀速率较快。

影响土壤腐蚀的因素土壤的腐蚀性主要受到多种因素的影响。

1．含盐量土壤中含有多种矿物盐，其可溶盐的含量与成分是影响电解质溶液导电性的主要因素，甚至有些成分还参与电化学反应，从而对土壤腐蚀性产生一定的影响。

一般，土壤中可溶盐的含量都在2％以内，很少超过5％。

土壤中分布最广的是含镁、钾、钠、钙元素的盐类。

因为铁盐大都是可溶盐，所以氯离子和硫酸根离子含量越大，土壤腐蚀性越强。

2．含水量土壤中总是有一定量的水分，含水量不同，土壤的腐蚀性不同。

(1)土壤含水量很低时，腐蚀性一般不大；(2)含水量增加，电解质溶液增多，腐蚀原电池回路电阻减小，腐蚀速度增大；(3)含水量增加到一定程度，土壤中的可溶盐已全部溶解，随着含水量的增加，不再有新的盐分溶解，腐蚀速度不再有较大的变化。

3．含氧量如前所述，O2是金属腐蚀的去极化剂，其存在，可以加速金属的腐蚀。

土壤中含氧量增加，可以减小阴极反应所受阻力，增加腐蚀电池的腐蚀电流即提高腐蚀速度。

由此，可以认为氧的存在可以起到去极化作用。

土壤中含氧量的大小与土壤的深度、结构、渗透性、含水量、温度和生物活动等因素有关。

在通常情况下，干燥疏松的土壤，含氧量较高；沼泽土和粘性较强的土壤，含氧量较低。

4．细菌如前所述，一般情况下含氧量越大，土壤腐蚀性越强。

但是在某些缺氧的土壤中仍发现存在严重的腐蚀，这是因为有细菌参加了腐蚀过程。

土壤中与金属腐蚀有关的细菌主要是硫酸盐还原菌。

硫酸盐还原菌属于厌氧性细菌，即只有在缺氧或无氧的条件下才能生存。

如果土壤中非常缺氧，而且有不存在氧浓差电池及杂散电流等腐蚀大电池时，腐蚀过程是很难进行的。

但是，对于含有硫酸盐的土壤，如果有硫酸盐还原菌的存在，腐蚀不但能顺利进行，而且更加严重。

细菌腐蚀并非它本身对金属的侵蚀作用，而是细菌生命活动的结果间接地对金属腐蚀的电化学过程产生影响。

据（阿果石油论坛）主要有以下4种方式影响腐蚀过程。

(1)新陈代谢产物的腐蚀作用：硫酸盐还原菌新陈代谢过程中产生的硫化物，可以促进金属的腐蚀。

cct-1 腐蚀标准腐蚀是一种常见的现象，不仅在自然环境中普遍存在，也在工业领域中造成了许多问题。

腐蚀不仅造成了物质的损失，还可能导致安全事故和环境污染。

因此，对腐蚀进行标准化管理至关重要。

腐蚀是指物质与环境中的化学物质（如氧气、水）发生反应所导致的物质损失。

腐蚀可以发生在金属、合金、陶瓷、混凝土等材料上。

在自然环境中，腐蚀主要是由大气、水、土壤中的氧气、水分和其他化学物质引起的。

在工业环境中，腐蚀常常由于酸、碱、盐等强腐蚀性物质的存在而加剧。

腐蚀不仅会造成材料的物质损失，还会导致材料强度的下降，从而缩短其使用寿命。

在某些情况下，腐蚀还可能导致安全事故的发生，比如建筑物的腐蚀会引发结构破损，电气设备的腐蚀会导致短路和火灾。

此外，某些腐蚀物质对环境也具有危害性，它们可能渗入土壤和地下水中，造成环境污染。

鉴于腐蚀的严重影响，许多国家和国际组织已经制定了相应的腐蚀标准。

这些标准旨在规定材料的腐蚀性能和防腐措施，以保证材料的安全和可靠性。

以下是一些重要的腐蚀标准：1. ASTM G1 - 标准指南：选择对金属和非金属材料进行腐蚀试验的方法。

该标准描述了不同腐蚀试验方法的原理和适用范围，以及腐蚀试样的制备和评估方法。

2. ISO 9223 - 标准：建筑物和土木工程腐蚀环境的分类。

该标准将腐蚀环境分为不同的等级，根据环境条件的不同，建议采用相应的腐蚀防护措施。

3. NACE TM0109 - 标准试验方法：采用电化学极化曲线测定金属的腐蚀速率。

该标准描述了测量金属腐蚀速率的实验方法，以及数据分析和结果评估的程序。

4. GB/T 6461 - 标准：金属和合金腐蚀试验方法。

该标准规定了金属和合金腐蚀试验的实验条件和方法，包括腐蚀试样的制备和评估方法。

腐蚀标准的制定和实施对于防止腐蚀事故的发生具有重要意义。

它们为相关行业提供了一个技术参考框架，帮助人们评估材料的腐蚀风险，采取适当的腐蚀防护措施。

例如，在石油工业中，合适的腐蚀标准可以帮助设计和选择抗腐蚀材料，以确保油气管道的安全和可靠运行。

埋地钢质管道外腐蚀直接检测与评价郑满荣【摘要】The complete external anticorrosion coating of buried steel pipelines can effectively slow down the corrosion of the pipelines. The direct detection of the external corrosion of the buried steel pipelines is carried out regularly, and the integrity of the corrosion protection system of the pipelines is mastered timely, which is of great signiifcance to the protection of the safe operation of the pipelines. This paper introduces the methods and instruments for the detection of corrosion protection system for buried steel pipelines, and the method of comprehensive evaluation for pipelines corrosion protection system based on the detected results.%埋地钢质管道完整的外防腐层能有效地减缓管道腐蚀的发生。

定期开展埋地钢质管道外腐蚀直接检测，及时掌握管道腐蚀防护系统的完整性情况，对于保障管道的安全运行具有重要意义。

本文主要介绍了开展埋地钢质管道腐蚀防护系统检测项目的方法和仪器的选择，以及基于检测结果进行管道腐蚀防护系统综合评价的方法。

材料土壤腐蚀试验规程材料土壤腐蚀试验规程【起草单位】国家材料环境腐蚀站网综合研究中心【关键词】土壤腐蚀【编号】ecorr-03【发布日期】2008【归档日期】2008-04-13【摘要】第一部分国家材料环境腐蚀试验站网材料环境腐蚀试验总则1前言1.1 目的为确保我国材料（制品）环境腐蚀试验研究的科学性、规范性和可靠性，统一现有材料环境腐蚀试验的试样制备、投样、取样、试验、检测及评价等方法，特制定本总则。

1.2 适用范围本总则作为国家材料环境腐蚀试验和结果评定的指导原则，适用于各种材料的大气环境、水环境和土壤环境腐蚀试验及结果评定。

根据实际需要，可以在该总则下分别制定大气腐蚀、水环境腐蚀和土壤腐蚀试验规程的通则和细则。

2 试样2.1 试验材料用于环境腐蚀试验的材料，应选择自然环境中的常用材料和在技术上、经济上有发展前途的新材料，同时必须有统一的标准或基准材料以便对比分析。

用于环境腐蚀试验的材料，原则上应该由中心组织购买，试样按照统一的标准进行统一制备。

同一批试样，其材料规格、化学成分、制造和热处理工艺以及表面状态应相同，并有完整记录，最好选用同一生产批号的材料。

2.2 试样的形状、尺寸和表面状态试样的形状、尺寸和表面状态视试验材料种类、环境类型和试验目的而定，具体细节见相关国家标准和试验规程细则。

2.3 试样数量用于同一试验目的的平行试样数量，不得少于三个。

对于标准材料，应再增加两个。

试样的总数量与试验周期有关。

如果需要性能测试，尤其是破坏性测试，试样应相应增加。

2.4 试样的标识为便于中心对原始数据的管理，所有试样尽量采取统一标识。

试样编号内容建议包含如下信息：材料种类、试验地点（和/或曝露方式）、试验周期、试片序列号等。

试样标识方法由细则确定，应保证试样标识在试验和评定过程中清晰可辨。

2.5 空白试样各种试验材料均应预留适当数量的空白试样，并放在清洁的干燥器中储存，以备在结果评定时比较之用。

2.6 参比试样当试验新材料、改进材料或改进工艺时，采用原有（已知）材料、工艺制作的参比试样进行对比试验，参比试样应与新材料试样在相近位置同时进行试验。

目次前言 (II)1 范围 (1)2 规范性引用文件 (1)3 术语和定义 (1)4 符号 (2)5 一般规定 (2)6 土壤视电阻率 (3)7 土壤pH值 (4)8 土壤氧化还原电位 (4)9 土壤极化电流密度 (6)10 质量损失 (7)附录A（规范性）土壤视电阻率测试方法 (9)水利水电工程土壤对钢结构腐蚀性检测技术规范1 范围本文件规定了水利水电工程土壤对钢结构腐蚀性检测项目为视电阻率、pH值、氧化还原电位、极化电流密度及质量损失。

本文件适用于水利水电工程土壤对钢结构腐蚀性检测，其他行业土壤对钢结构腐蚀性检测可参照本文件执行。

2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。

凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB 50021-2001（2009版）岩土工程勘察规范GB/T 19285-2014 埋地钢质管道腐蚀防护工程检验HJ 746-2015 土壤氧化还原电位的测定电位法SL 326 水利水电工程物探规程3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件3.1土壤电阻率 soil resistivity单位长度的土壤电阻的平均值与截面面积乘积，单位是Ω·m。

3.2土壤视电阻率 soil apparent resistivity在地下介质电阻率不均匀的情况下，用均匀介质的电阻率理论表达式计算得到的等效电阻率值。

其数值与介质电阻率、介质形态和观测条件有关，单位是Ω·m。

3.3氧化还原电位 redox potential惰性电极置于含有氧化剂或还原剂的湿润土壤中，在它的氧化态与还原态之间建立平衡时的电位，单位是mV。

3.4参比电极 reference electrode在湿润土壤中，具有稳定可再现电位的电极，在测量其他电极电位值时用以作为参照。

3.5电极电位 electrode potential与同一电解质接触的电极和参比电极间，在外电路中测得的电压，单位是mV。

碳钢在土壤介质中的腐蚀测量方法对比分析钢铁材料的腐蚀是一种不可避免的自然现象。

有的人为了使金属不发生腐蚀而采取加保护层的方法，但往往造成一些危害。

因此，怎样减缓腐蚀速度，并提出测量钢铁在土壤介质中腐蚀程度的方法，成为当前国际上备受关注的问题。

一、国外碳钢在土壤介质中的腐蚀测量方法1、我们先来看看国外在碳钢在土壤介质中腐蚀测量方法上的研究概况。

国外碳钢在土壤介质中腐蚀测量方法的研究，是随着石油、化工等行业的发展而开展起来的，早期主要采用测量埋藏深度的方法进行腐蚀速率的测量。

但由于这种方法存在许多不足，主要体现在：（ 1）由于土壤特性及地层结构复杂，地层倾斜的影响，以及土壤含水量的影响，都可能造成不能准确判断其实际埋藏深度。

（ 2）即使能准确测定埋藏深度，但是在确定安全深度时，又存在许多困难。

（ 3）除此之外，还受到埋藏深度范围内土壤的物理和化学性质的影响。

通过近几十年的研究与实践，许多国家的标准化委员会制定了测量土壤介质中钢铁的腐蚀速度的方法，目前广泛应用的有两种方法：一种是利用电化学的方法；另一种是直接用仪表测量被测钢材的电流，再由公式换算出埋藏深度。

美国、日本、俄罗斯、法国等国均采用直接用仪表测量被测钢材的电流，再由公式换算出埋藏深度的方法。

这种方法已经为许多国家的标准化委员会所采纳。

它具有下列优点：（ 1）测量结果直观、可靠，由于被测钢材被埋在土壤中，所以可以直接用仪表测量钢材的腐蚀速度，从而代替了埋藏深度，避免了在较大范围内重新布设埋藏深度测点的麻烦。

（ 2）无需考虑土壤中含水量的影响，以及土壤中土质结构的影响。

（ 3）使用简便、快捷，能够做到即插即测，省去了繁琐的地面作业过程。

2、由于试验条件不同，两种方法也存在一些差异。

1）试验样品、数量及土壤性质不同。

根据我们在石油、化工厂以及一些实验室中所积累的资料来看，测量埋藏深度时所用土壤一般是高塑性粘土或粉砂等。

测量腐蚀速度时所用土壤则是有机质含量低的疏松沙壤土，这种土壤往往不能承受住测量后的钢铁腐蚀速度的变化。