确定裸金属腐蚀可能性

  所谓腐蚀可能性是指在计划使用寿命里预期发生的腐蚀速率或者预期腐蚀影响的程度[14]。精确预测腐蚀速率是不可能的，因为人们无法全面了解该系统的参数，并且局部腐蚀的随机性是不确定的。图4-3所示为符合参考文献[15]中定义的细长物体(即埋地管道)不同腐蚀状态的图解。这些箭头表示在某一特定瞬间阳极和阴极分反应的电流密度。必须假定两个分开很窄的箭头会定期互换，这样它们在两个裂缝位置存在相同的时间。结果沿此表面连续发生腐蚀侵蚀。

图4-3(a)所示为自然腐蚀中混合电极的理想状态。在土壤或含水介质中不会发生这种情况。通常，侵蚀是局部发生的，是不均匀的「见图4-3(b)，沿此表面的小区域里电流平衡是不均等的。没有持续的腐蚀电池[14，基本上材料均匀损失的自然腐蚀依然就是这种情况。另一方面，图4-3(c)所示为分开有几公里的持续的腐蚀电池。通常在局部变化的土壤里才发生这样的情况。自然腐蚀电位取决于所在位置，没有任何单一的静电位(见图 2-6)。

假如把图4-3(c)所示的阳极区看做是与外界隔离的，那么在那段部位不再满足自然 腐蚀的条件(即均衡的电流平衡)。在不同类型土壤中管道的不同区域形成的电池就是这种情况[12]。这种情况与图4-3(d)所示外部阴极构筑物的形成电池原则上没有什么差别[2.3,14,16]，仅在后一种情况下，电池电压与电池电流才非常大。外部阴极构筑物包括接地装置和混凝土里的钢筋[17,18。伴随电池的形成，大多数发生点蚀和不均匀腐蚀。

  根据表 4-1所列出的土壤特性可以估计非合金的和低合金钢构筑物的特性腐蚀可能性。按照各个特性数据给出腐蚀评价等级2，再用腐蚀评价等级的总和做出进一步判断。

                                               Bo=Z1十Z2十Z3十Z十Zs十Z+Z十Z8十Z9   (4-7)

                                               B-B+Z10+Z11                                            (4-8)

                                               B≡B-(Z3十Z9)士Z12                                    (4-9)

  总和B反映了没有图4-3(b)那样的持续电池的物体腐蚀可能性。该值也表达了土壤等级的特征与所选用的管道涂层相关[16]。总和B说明有图4-3(c)所示的持续电池的物体腐蚀可能性。这表示在细长物体的情况下，并不充分了解土壤等级本身的情况。

  假如表面上覆盖的土壤组成发生了改变，有持续浓差电池的物体可以是有各自长度的管道和储罐。阳极区与阴极区之间的距离为几厘米至几公里不等。

总和Be只能在埋地物体上获得，并说明图4-3(d)所示那样通过形成电池发生阳极损坏的情况。得出优先形成阳极区还是优先形成阴极区以及它们具有怎样的活性的详细信息[3,14]

从表 4-1可见，仅从几项特征就能辨别出非常高的腐蚀速率(1b和1c)，而且可以清楚地看到焦炭起到良好充气的外部阴极的作用。此外，还能清楚地看到明显减缓了阳极损坏(如将管道铺设在高电阻率的砂质土壤中并均匀地填埋)。

在绝氧性土壤里，硫酸盐还原菌引起较高程度的腐蚀[20]。在此促成阳极分反应，形成的导电性硫化铁也有利于阴极分反应。

表4-2所列为现场实验结果[11]与土壤等级的关系示例。总的说来，当t>4a时，腐蚀速率与时间的相关性可以用下式表达:

                                                                                   [ Δs（t）/μm]-[Δs4/μm]+(ωlin/μm*a负一次方)[（t/a)-4]

表4-2列出了四年里金属厚度减薄的平均值和线性腐蚀速率。此外，由于人们对埋地物体腐蚀可能性颇有兴趣，所以还推断出50年和100年后的腐蚀速率。从这些结果可以看出，在I类土壤中产生膜的形成。在Ⅱ类土壤中，腐蚀速率随时间推移略有减小。在Ⅲ类土壤中，随时间推移减小依然十分小。

  在表4-2中推测的50年和100年后金属厚度减薄值关系到结构部件的预测寿命(如道路的埋地基础和钢质挡土墙)。假如材料厚度损失太大而危及它们的强度，这些结构件就会失去它们的功效。

  现场试验中用的试件[11]只有几平方厘米大。在这些试件上只能形成图4-3(b)那样的微电池。但是在表4-3中的最大穿孔速率比预期的平均厚度减薄速率大。用砂土和黏十做的电池实验也获得类似的结果[12]。只有在表面积比值S。/S。大于10时，才发生电池作用0.)、在砂质士中，含盐量影响的电导率起了比较重要的作用[21]。在估计管道与储罐的寿命时，可以采用表43中的最大穿孔速率。如果因为浅蚀坑或点蚀而发生泄漏，这些部件就失去了功效。

表4-1的数据表明土壤电阻率的影响很大，特别在2、7、10这几项指标里。从采用焊接接头或导电性承插连接的管道沿线的土壤电阻率分布曲线很容易辨别出阳极区，因此很容易查明腐蚀加剧部位所在位置。它们几乎与有较高电阻的更大区域里的电阻最小值是一致的[22]

  对非合金的铁类金属(如低碳钢、铸铁)的评估意见一般也适用于热浸镀锌钢。腐蚀产物表面膜在限制锌的腐蚀方面起着有利的作用。这极大减缓了阳极区的形成与发展。从

腐蚀评价等级的总和也能估算出是否形成表面膜[3,14]假如超过了点蚀电位，不锈钢在土壤里就会受到点蚀侵害(见图2-16)。与非合金钢接触所提供的相当的阴极保护为UH<0.2V。铜材也非常耐腐蚀，只在酸性很强或者污染严重的土壤里才会发生腐蚀。这些材料的特性详见参考文献[3]与[14]。4.2.2 在含水介质中的腐蚀

  依据腐蚀评价等级评估含水介质中的腐蚀敏感性[3.14]，它们与土壤里的情况有所不同。普遍发现只在飞溅区才有腐蚀增强的可能性。在潮汐带能发生特别严重的局部腐蚀:因为锈蚀部分增强了阴极作用[23,24]。由于在这些地方无法实施阴极保护，在飞溅区惟一可行的防腐措施是增加防腐层的厚度(见第16章)。与在土壤中的特性相反，水平向电池实际上没有什么意义。