论文部分内容阅读
摘要：通过土壤中埋地管道的腐蚀影响因素、土壤理化分析、实验过程和绘图分析研究了土壤中、、、阴离子和、阳离子对X80钢腐蚀的影响。结果表明：阴离子对X80钢腐蚀的影响比较显著，阳离子对X80钢腐蚀的影响相对较小；温度对X80钢腐蚀的影响也比较显著。
当土壤中分别添加、、阴离子时，随着离子浓度的增加，X80钢的腐蚀速率增大，在某一离子浓度时，腐蚀速率达到最大，然后腐蚀速率随着离子浓度的增加而减小；在有的土壤中，随着浓度的增大，土壤中X80钢的腐蚀速率增大。当土壤中分别添加、阳离子时，随着离子浓度的增加，X80钢的腐蚀速率减小，但变化程度不大，在某一离子浓度时，腐蚀速率达到最小，然后腐蚀速率随着离子浓度的增加而增加。
当改变温度时，随着温度的升高，腐蚀速率增大，当温度达到一定程度时，腐蚀速率达到一个较大值，随后腐蚀速率随着温度的升高逐渐降低；继续升高温度至某一值时，腐蚀速率又呈明显的增长趋势。
关键词：X80钢；腐蚀速率；土壤腐蚀；阴离子；阳离子
中图分类号：P756.2 文献标识码：A 文章编号：
1实验部分
土壤中可溶性盐分的浓度和组成决定了土壤的电导率，直接影响管道的腐蚀速率。在土壤可溶性盐分中，对X80钢其腐蚀作用的主要是、、、等阴离子和、等阳离子。由于野外自然埋藏实验所需时间较长，各种土壤环境影响因素错综复杂，要在较短时间内土壤可溶性盐对X80钢土壤腐蚀的规律是十分困难的，因此有必要在实验室进行土壤模拟腐蚀实验研究。根据土壤理化分析，在土壤中人工加入可溶性鹽，配成不同浓度的、、、、和的土壤系列，研究不同离子对X80钢的腐蚀行为，探讨土壤腐蚀规律。
实验结果及讨论
通过土壤理化分析得到各离子浓度如下表：
土壤中具有腐蚀性离子
离子浓度（）
2.1土壤溶液中氯离子对X80钢腐蚀的影响
图2-1 浓度的变化与腐蚀速率的关系曲线
随着土壤溶液中浓度的增大，土壤水分中的溶解氧减少，而土壤中X80钢的腐蚀受土壤中溶解氧控制，溶解氧减少使X80钢的腐蚀减弱。
2.2土壤溶液中碳酸氢根离子对X80钢腐蚀的影响
图2-2浓度的变化与腐蚀速率的关系曲线
碳酸氢盐体系是弱碱体系，在土壤溶液中，与少量的结合生成和，腐蚀速率变化不大，基本趋于稳定值；当浓度增大到一定程度时，与结合生成和，离子浓度增大，腐蚀速率随之增大；但碳酸盐是一种强碱弱酸盐，在水溶液中易水解，电离出和，电离出的与少量的结合生成和，腐蚀速率变化不大，又基本趋于一个稳定值。
2.3土壤溶液中碳酸根离子对X80钢腐蚀的影响
图2-3 浓度的变化与腐蚀速率的关系曲线
碳酸盐是一种强碱弱酸盐，在水溶液中易水解，电离出和，使得溶液中的浓度增大，碱性增强。但的水解过程是一个可逆的平衡反应，当浓度增大到一定程度时，又于生成和，因而PH值的增大是有限的。克舍等人认为，是参与腐蚀反应过程的，在中偏碱性的介质中，X80钢的腐蚀产物为和，在土壤中不溶解，在钢铁表面有较好的粘附性，因而可对X80钢的腐蚀起到一定的保护作用。
2.4土壤溶液中硫酸根离子对X80钢腐蚀的影响
图2-4浓度的变化与腐蚀速率的关系曲线
一般认为，在存在的土壤介质中，发生如下过程：
由于能够再生，残存在腐蚀孔内，使基体金属不断被腐蚀。
2.5土壤溶液中钙离子对X80钢腐蚀的影响
图2-5 浓度的变化与腐蚀速率的关系曲线
当加入钙离子盐时，钙离子首先与土壤溶液中的、等阴离子形成难容物质，减少了土壤溶液中的离子，从而降低了X80钢的腐蚀速率；当浓度增大到一定程度时，把形成难容物质的离子中和完全，继续增大浓度，此时土壤溶液中的对X80钢产生腐蚀，腐蚀速率随着离子浓度的增大而增大。
2.6土壤溶液中镁离子对X80钢腐蚀的影响
图2-6 浓度的变化与腐蚀速率的关系曲线
当加入镁离子盐时，镁离子首先与土壤溶液中的、、等阴离子形成难溶物质，减少了土壤溶液中的离子，从而降低了X80钢的腐蚀速率；当浓度增大到一定程度时，把形成难溶物质的离子中和完全，继续增大浓度，此时土壤溶液中的对X80钢产生腐蚀，腐蚀速率随着离子浓度的增大而增大。如果是土壤溶液中的镁盐是易溶性的镁盐，曲线变化比较明显；反之亦然。
2.7土壤溶液中温度对X80钢的腐蚀影响
图2-7温度的变化与腐蚀速率的关系曲线
在较低温度或低于室温的温度中，温度升高，土壤溶液中离子扩散能力增强，腐蚀速率增大。当温度增大到一定程度时，在试片的表面会形成一层氧化膜，起到保护作用，腐蚀速率降低。继续升高温度，当达到某一值时，氧化膜破坏，腐蚀速率随着温度的升高而增大，呈明显的增长趋势。
3结论
由于土壤介质的特殊性和复杂性，实验条件和时间的因素，使得本实验具有一定的局限性。所以，为了不断深化对金属材料在土壤中的腐蚀机理、腐蚀规律的认识，延长底下设施的使用寿命，避免环境污染和各类事故的发生，必须运用和改进现有的研究方法，进一步建立新的研究方法，同时，借助这些研究方法深入、系统地研究土壤腐蚀问题，完善和发展防止地下设施腐蚀地实用技术，也许是今后工作的重点。
参考文献
[1]祝馨. 长输管道的腐蚀与防护[M]. 石油化工腐蚀与防护. 2006：51-53.
[2]吴江. 地下钢质燃气管道腐蚀与防护[M]. 煤炭技术. 2004：17-18.
[3]刘树仁，任晓娟编著. 石油工业材料的腐蚀与防护[M]. 西北大学出版社. 2001：163-164.
[4]万德立，郜玉新，万家瑰编. 石油管道、储罐的防腐及其防护技术[M]. 石油工业出版社. 2006.
[5]赵玉昆 主编 王淑，杨德芹，刘东升 副主编. 油田金属管道、容器（储罐）腐蚀检测及防腐保温大修技术[M]. 石油工业出版社. 2003.
[6]寇杰，梁法春，陈婧编著. 油气管道腐蚀与防护[M]. 中国石化出版社. 2008：113-114.
[7] 白新德 主编. 材料腐蚀与控制[M] . 清华大学出版社. 2005：233-240.
[8] 初世宪，王洪仁 编著. 工程防腐蚀指南[M] . 化学工业出版社. 2006：69-79.
[9] 俞蓉蓉，蔡志章主编. 地下金属管道的腐蚀与防护[M] . 石油工业出版社. 2007：2-31.
[10] F.F Waters A-C Corrosion. Materials Protection, Vol.1.Nom.3 (1961)March.
[11] Trevor Layne. Evaluating Materials for Pump Construction. Plant Engineer. 1984：47-49.
[12] 柯伟 主编. 中国腐蚀调查报告[R] . 北京：中国科学院金属研究所. 2003.
[13] 康勇 编著. 油气管道工程[M] . 中国石化出版社. 2008.
[14] 胡士信. 阴极保护工程手册[Z]. 化学工业出版社，1999：35-36.
[15] 李久青，杜翠薇. 腐蚀实验方法及监测技术[M] . 中国石化出版社，2005：72-73.
[16] 于天仁，王振权. 土壤分析化学[M] . 科学出版社，1988：263-291.
[17] 四川大学化工学院. 分析化学实验[M] . 高等教育出版社，2002：93-97.
当土壤中分别添加、、阴离子时，随着离子浓度的增加，X80钢的腐蚀速率增大，在某一离子浓度时，腐蚀速率达到最大，然后腐蚀速率随着离子浓度的增加而减小；在有的土壤中，随着浓度的增大，土壤中X80钢的腐蚀速率增大。当土壤中分别添加、阳离子时，随着离子浓度的增加，X80钢的腐蚀速率减小，但变化程度不大，在某一离子浓度时，腐蚀速率达到最小，然后腐蚀速率随着离子浓度的增加而增加。
当改变温度时，随着温度的升高，腐蚀速率增大，当温度达到一定程度时，腐蚀速率达到一个较大值，随后腐蚀速率随着温度的升高逐渐降低；继续升高温度至某一值时，腐蚀速率又呈明显的增长趋势。
关键词：X80钢；腐蚀速率；土壤腐蚀；阴离子；阳离子
中图分类号：P756.2 文献标识码：A 文章编号：
1实验部分
土壤中可溶性盐分的浓度和组成决定了土壤的电导率，直接影响管道的腐蚀速率。在土壤可溶性盐分中，对X80钢其腐蚀作用的主要是、、、等阴离子和、等阳离子。由于野外自然埋藏实验所需时间较长，各种土壤环境影响因素错综复杂，要在较短时间内土壤可溶性盐对X80钢土壤腐蚀的规律是十分困难的，因此有必要在实验室进行土壤模拟腐蚀实验研究。根据土壤理化分析，在土壤中人工加入可溶性鹽，配成不同浓度的、、、、和的土壤系列，研究不同离子对X80钢的腐蚀行为，探讨土壤腐蚀规律。
实验结果及讨论
通过土壤理化分析得到各离子浓度如下表：
土壤中具有腐蚀性离子
离子浓度（）
2.1土壤溶液中氯离子对X80钢腐蚀的影响
图2-1 浓度的变化与腐蚀速率的关系曲线
随着土壤溶液中浓度的增大，土壤水分中的溶解氧减少，而土壤中X80钢的腐蚀受土壤中溶解氧控制，溶解氧减少使X80钢的腐蚀减弱。
2.2土壤溶液中碳酸氢根离子对X80钢腐蚀的影响
图2-2浓度的变化与腐蚀速率的关系曲线
碳酸氢盐体系是弱碱体系，在土壤溶液中，与少量的结合生成和，腐蚀速率变化不大，基本趋于稳定值；当浓度增大到一定程度时，与结合生成和，离子浓度增大，腐蚀速率随之增大；但碳酸盐是一种强碱弱酸盐，在水溶液中易水解，电离出和，电离出的与少量的结合生成和，腐蚀速率变化不大，又基本趋于一个稳定值。
2.3土壤溶液中碳酸根离子对X80钢腐蚀的影响
图2-3 浓度的变化与腐蚀速率的关系曲线
碳酸盐是一种强碱弱酸盐，在水溶液中易水解，电离出和，使得溶液中的浓度增大，碱性增强。但的水解过程是一个可逆的平衡反应，当浓度增大到一定程度时，又于生成和，因而PH值的增大是有限的。克舍等人认为，是参与腐蚀反应过程的，在中偏碱性的介质中，X80钢的腐蚀产物为和，在土壤中不溶解，在钢铁表面有较好的粘附性，因而可对X80钢的腐蚀起到一定的保护作用。
2.4土壤溶液中硫酸根离子对X80钢腐蚀的影响
图2-4浓度的变化与腐蚀速率的关系曲线
一般认为，在存在的土壤介质中，发生如下过程：
由于能够再生，残存在腐蚀孔内，使基体金属不断被腐蚀。
2.5土壤溶液中钙离子对X80钢腐蚀的影响
图2-5 浓度的变化与腐蚀速率的关系曲线
当加入钙离子盐时，钙离子首先与土壤溶液中的、等阴离子形成难容物质，减少了土壤溶液中的离子，从而降低了X80钢的腐蚀速率；当浓度增大到一定程度时，把形成难容物质的离子中和完全，继续增大浓度，此时土壤溶液中的对X80钢产生腐蚀，腐蚀速率随着离子浓度的增大而增大。
2.6土壤溶液中镁离子对X80钢腐蚀的影响
图2-6 浓度的变化与腐蚀速率的关系曲线
当加入镁离子盐时，镁离子首先与土壤溶液中的、、等阴离子形成难溶物质，减少了土壤溶液中的离子，从而降低了X80钢的腐蚀速率；当浓度增大到一定程度时，把形成难溶物质的离子中和完全，继续增大浓度，此时土壤溶液中的对X80钢产生腐蚀，腐蚀速率随着离子浓度的增大而增大。如果是土壤溶液中的镁盐是易溶性的镁盐，曲线变化比较明显；反之亦然。
2.7土壤溶液中温度对X80钢的腐蚀影响
图2-7温度的变化与腐蚀速率的关系曲线
在较低温度或低于室温的温度中，温度升高，土壤溶液中离子扩散能力增强，腐蚀速率增大。当温度增大到一定程度时，在试片的表面会形成一层氧化膜，起到保护作用，腐蚀速率降低。继续升高温度，当达到某一值时，氧化膜破坏，腐蚀速率随着温度的升高而增大，呈明显的增长趋势。
3结论
由于土壤介质的特殊性和复杂性，实验条件和时间的因素，使得本实验具有一定的局限性。所以，为了不断深化对金属材料在土壤中的腐蚀机理、腐蚀规律的认识，延长底下设施的使用寿命，避免环境污染和各类事故的发生，必须运用和改进现有的研究方法，进一步建立新的研究方法，同时，借助这些研究方法深入、系统地研究土壤腐蚀问题，完善和发展防止地下设施腐蚀地实用技术，也许是今后工作的重点。
参考文献
[1]祝馨. 长输管道的腐蚀与防护[M]. 石油化工腐蚀与防护. 2006：51-53.
[2]吴江. 地下钢质燃气管道腐蚀与防护[M]. 煤炭技术. 2004：17-18.
[3]刘树仁，任晓娟编著. 石油工业材料的腐蚀与防护[M]. 西北大学出版社. 2001：163-164.
[4]万德立，郜玉新，万家瑰编. 石油管道、储罐的防腐及其防护技术[M]. 石油工业出版社. 2006.
[5]赵玉昆 主编 王淑，杨德芹，刘东升 副主编. 油田金属管道、容器（储罐）腐蚀检测及防腐保温大修技术[M]. 石油工业出版社. 2003.
[6]寇杰，梁法春，陈婧编著. 油气管道腐蚀与防护[M]. 中国石化出版社. 2008：113-114.
[7] 白新德 主编. 材料腐蚀与控制[M] . 清华大学出版社. 2005：233-240.
[8] 初世宪，王洪仁 编著. 工程防腐蚀指南[M] . 化学工业出版社. 2006：69-79.
[9] 俞蓉蓉，蔡志章主编. 地下金属管道的腐蚀与防护[M] . 石油工业出版社. 2007：2-31.
[10] F.F Waters A-C Corrosion. Materials Protection, Vol.1.Nom.3 (1961)March.
[11] Trevor Layne. Evaluating Materials for Pump Construction. Plant Engineer. 1984：47-49.
[12] 柯伟 主编. 中国腐蚀调查报告[R] . 北京：中国科学院金属研究所. 2003.
[13] 康勇 编著. 油气管道工程[M] . 中国石化出版社. 2008.
[14] 胡士信. 阴极保护工程手册[Z]. 化学工业出版社，1999：35-36.
[15] 李久青，杜翠薇. 腐蚀实验方法及监测技术[M] . 中国石化出版社，2005：72-73.
[16] 于天仁，王振权. 土壤分析化学[M] . 科学出版社，1988：263-291.
[17] 四川大学化工学院. 分析化学实验[M] . 高等教育出版社，2002：93-97.