加速金属的腐蚀。因此砂土比粘土的腐蚀性要强，原因是砂土的透气性好。 3. pH值影响
土壤可分为酸性土壤（pH=3～6）、中性土壤（pH=6～7.5）和碱性土壤(pH=7.5～9.5)。一般情况下，pH值越低，土壤的腐蚀性越大，原因是氢离子的阴极去极化作用加速了阴极反应的结果。 4. 温度
随温度上升，离子运动加快，电解液导电性提高，氧的渗透、扩散加快，腐蚀速度增大。 5. 微生物的影响
微生物参与并协同土壤腐蚀，使土壤腐蚀加剧。其中最重要的是硫酸盐还原菌、硫杆菌和铁杆菌。微生物主要以四种方式参与土壤腐蚀过程：
⑴ 微生物新陈代谢产物的腐蚀作用（如有机酸、无机酸、硫化物和氨等）。
⑵ 参与土壤腐蚀的电化学过程，如硫酸盐还原菌能消耗阴极区的氢离子，促进腐蚀过程中的阴极去极化反应，并生成硫化物而加速金属的腐蚀。
⑶ 改变了金属周围的氧浓度、盐浓度、酸度值等，形成局部腐蚀电池。
⑷ 破坏金属表面的保护性覆盖层或缓蚀剂的稳定性。 二、土壤腐蚀腐蚀电池及电极过程 ㈠ 土壤中的腐蚀电池
土壤腐蚀和其它介质中的电化学腐蚀过程一样，都是因金属和介质的电化学不均匀性所形成的腐蚀原电池所致，这是腐蚀发生的根本原因。但因土壤介质具有多相性及不均匀性等特点，所以除了有可能生成和金属组织不均匀性有关的腐蚀微电池外，土壤介质的宏观不均一性所引起的宏观腐蚀电池，在土壤腐蚀中所起的作用更大。
1．微观腐蚀电池
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金属构件较小时，可以认为金属构件周围的土壤结构、水分、盐分、含氧量、酸度等比较均匀，这时发生微电池腐蚀，表现出全面腐蚀的特征。此时，阳极反应为金属的溶解，而阴极反应则较为复杂，通常为氧的去极化反应，强酸性土壤中也有氢的去极化。
在潮湿土壤中，阳极过程无明显的阻滞，腐蚀过程强烈地为阴极过程所控制，而在疏松干燥的土壤中，腐蚀控制类型转变为阳极控制为主，接近于大气腐蚀。
2．宏观腐蚀电池
长距离的埋地管线由于通过不同的组成和结构的土壤，可能由于氧的渗透性不同而造成氧浓差电池（如图4-3）；土壤的局部不均匀性所引起的宏观腐蚀电池，如土壤中石块夹杂物等的透气性如果比土壤本体的透气性差，则该区域的金属就成为腐蚀宏电池的阳极，而和土壤本体区域接触的金属就成为阴极；在均匀的土壤中，由于埋设深度不同也会造成氧浓差电池，埋地管线往往离地面较深的部位腐蚀厉害就是这个原因；金属所处状态的差异引起的腐蚀宏观电池，如由于土壤中异种金属的接触、温差、应力及金属表面状态的不同形成的腐蚀电池，造成局部腐蚀。图4-4为新旧管线连接埋于土壤中形成的腐蚀电池。
图4-3 管道在结构不同的土壤中形成的氧浓差电池 图4-4 新旧管线引起的腐蚀电池
㈡ 土壤腐蚀的电极过程 1．阳极过程
钢铁在潮湿土壤中的阳极过程和在溶液中腐蚀时相类似，阳极过程没有明显的阻碍。在干燥且透气性良好的土壤中，阳极进行的方式接近于铁在大气中的阳极行为。也就是说，阳极过程因钝化现象及离子水化的困难而发生很大的极化作用。根据金属在潮湿、透气不良且含有氯离子的土壤中的阳极极化行为，可把它们分成四类。
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⑴ 阳极溶解时没有显著阳极极化的金属。Mg、Zn、Al、Mn和Sn等。
⑵ 阳极溶解的极化率较低，并决定于金属离子化反应的过电位。如铁、碳钢、铜和铅。
⑶ 因阳极钝化而具有较高的起始极化率的金属。在更高的阳极电位下，阳极钝化又因土壤中存有氯离子而受到破坏。这些金属是铬、锆、含铬或铬镍不锈钢。
⑷ 在土壤条件不发生阳极溶解的金属。如钛、钽是完全钝化稳定的。
2．阴极过程
阴极过程主要是氧的去极化作用。在土壤中，氧的去极化也是氧与电子结合而生成氢氧根离子。但氧到达阴极过程比较复杂，进行的比较慢。空气中的氧，首先要通过相当厚的土层，然后再通过金属表面上的一层静止液层而到达阴极。因此土壤结构和湿度，对氧的流动有很大的影响。在干燥疏松的土壤中，氧的渗透和流动比较容易，金属的腐蚀就严重。在潮湿的粘性土壤中，氧的渗透和流动速度均较小，所以腐蚀过程主要受阴极过程控制。
注：我们已经讨论过的三种自然条件下的腐蚀，大气、海水、土壤腐蚀，其阴极过程都是氧的去极化作用，但在不同的腐蚀情况下，氧的传递速度和情况则不同：在大气腐蚀中，氧是透过电解质薄膜；在海水腐蚀中，氧是经过电解液本体；而在土壤腐蚀中，氧是透过固体的微孔电解质。因此，在大气中，氧到达腐蚀着的金属表面，主要决定于水膜的厚度；在液体里，主要决定于搅拌作用；而在土壤中，当土层的厚度相等时，则决定于土壤的结构和湿度。
三、杂散电流腐蚀
所谓杂散电流是指由原定的正常电路漏失而流入他处的电流。主要来源是应用直流电的大功率电气装置，如电气火车、有轨电车、电焊机、电解和电镀槽、电化学保护装置等。在不少情况下，杂散电流导致地下金属设施的严重腐蚀破坏。当杂散电流流过埋在土壤中的管道、电缆等时，在电流离开管线进入大地处
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的阳极端就会受到腐蚀。
图4-5 杂散电流腐蚀示意图
图4-5示出了土壤中因杂散电流而引起管道腐蚀的过程。正常情况下电流自电源的正极→经架空线→电力机车→路轨→返回到电源的负极。但是当路轨与土壤间绝缘不良时，就会有一部分电流从路轨漏到地下，再从管道的另一处流出，回到路轨。杂散电流从土壤进入管道的一端成为阴极区，此区内主要造成轨道的腐蚀，一般对管道没有什么严重的影响，只有当管道电位太负，导致大量析氢，可能破坏防腐绝缘层。电流离开管线进入大地处成为腐蚀电池的阳极区，而且其位置固定不变（阴极区随电车的移动位置不断发生变化）该区的金属遭到腐蚀破坏。腐蚀破坏的程度与杂散电流的电流强度成正比，电流强度愈大，腐蚀愈严重。杂散电流造成的腐蚀损失相当严重。计算表明，1A的电流流过一年就相当于使9Kg的铁发生了电化学溶解。杂散电流干扰比较严重的区域，8～9mm厚的钢管，只要2～3月就会腐蚀穿孔。杂散电流还能引起电缆铅皮的晶间腐蚀。
杂散电流腐蚀是外电流引起的宏观腐蚀电池，这种局部腐蚀可集中于阳极区的外绝缘涂层破损处。交流杂散电流也会引起金属腐蚀，只是破坏作用很小。
四、土壤腐蚀的控制
为了减轻土壤腐蚀，可采取以下措施： 1. 绝缘性保护层
包覆绝缘性保护层是保护地下金属构件的常用手段。广泛采用的绝缘性保护层是石油沥青和煤焦油沥青的覆盖层，一般用填料加固或用玻璃纤维布、石棉等把管道缠绕加固绝缘起来。近年来用性能更好的涂层，如环氧煤沥青涂层、环氧粉末涂层、泡沫塑料防腐保温层等。 2. 阴极保护
阴极保护现已广泛用于地下管道的保护，通常是将绝缘性保
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护层与阴极保护联合使用，效果较好。 3. 改良土壤
采用回填改土的方法，降低局部范围土壤的腐蚀性，如在酸性土壤中加入石灰，加强排水，以改善土壤环境，降低腐蚀性。 4. 控制微生物腐蚀
设法创造不利于菌类生长繁殖的环境，如投加杀菌剂等，降低微生物腐蚀的危害。
本 章 小 结
本章主要介绍了自然条件下金属的腐蚀与防护原理，通过对本章的学习应着重了解和掌握大气腐蚀、海水腐蚀及土壤腐蚀的机理、电化学过程、影响因素及防止措施。
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