接地装置腐蚀及防护接地装置腐蚀及防护 讲稿讲稿§ § 接地装置的腐蚀主要是属于自然环境下的腐接地装置的腐蚀主要是属于自然环境下的腐 蚀；按腐蚀机理分主要属于化学腐蚀和电化蚀；按腐蚀机理分主要属于化学腐蚀和电化 学腐蚀学腐蚀7.1 7.1 接地装置的腐蚀机理分析接地装置的腐蚀机理分析§ § 一、化学腐蚀一、化学腐蚀 § § 化学腐蚀是指金属表面与非电解质直接发生纯化学化学腐蚀是指金属表面与非电解质直接发生纯化学 作用而引起的破坏其反应过程的特点是金属表面作用而引起的破坏其反应过程的特点是金属表面 的原子与非电解质中的氧化剂直接发生氧化还原反的原子与非电解质中的氧化剂直接发生氧化还原反 应，形成腐蚀产物应，形成腐蚀产物 § § 腐蚀过程中电子的传递是在金属与氧化剂之间直接腐蚀过程中电子的传递是在金属与氧化剂之间直接 进行的，因而没有电流产生进行的，因而没有电流产生 § § 纯化学腐蚀的情况不多主要为金属在无水的有纯化学腐蚀的情况不多主要为金属在无水的有 机液体和气体中的腐蚀以及在干燥气体中的腐蚀，机液体和气体中的腐蚀以及在干燥气体中的腐蚀， 对接地装置来说．主要是接地线在空气中的腐蚀。
对接地装置来说．主要是接地线在空气中的腐蚀二、电化学腐蚀二、电化学腐蚀§ §电化学腐蚀是指金属表面与离子导电的介质电化学腐蚀是指金属表面与离子导电的介质( (电解质电解质) )发生电化学反应而引发生电化学反应而引 起的破坏起的破坏§ §任何以电化学机理进行的腐蚀反应至少包含有一个阳极反应和一个阴极反任何以电化学机理进行的腐蚀反应至少包含有一个阳极反应和一个阴极反 应．并以流过金属内部的电子流和介质中的离子流形成回路应．并以流过金属内部的电子流和介质中的离子流形成回路§ §阳极反应阳极反应是氢化过程，即金属离子从金属转移到介质中并放出电子；是氢化过程，即金属离子从金属转移到介质中并放出电子；§ §阴极反应阴极反应为还原过程，即介质中的氧化剂组分吸收来自阳极的电子过程为还原过程，即介质中的氧化剂组分吸收来自阳极的电子过程例如，碳钢在酸性溶液中腐蚀时，在阳极区铁被氧化为Fe²’离子，所放出 的电子由阳极(Fe)流至钢中的阴极()上被H’离子吸收而还原成氢气，即由于在被腐蚀的金属表面存在着在空间或时间上分开的阳极区和阴极区，腐蚀反应过 程中电子的传递可通过金属从阳极区流向阴极区，其结果必有电流产生。
§ § 由上述电化学腐蚀机理可知，金属的电化学由上述电化学腐蚀机理可知，金属的电化学 腐蚀实质上是短路的电偶电池作用的结果，腐蚀实质上是短路的电偶电池作用的结果， 这种原电池称为腐蚀电池这种原电池称为腐蚀电池 § § 电化学腐蚀是最普遍、最常见的腐蚀金属电化学腐蚀是最普遍、最常见的腐蚀金属 在大气、海水、土壤和各种电解质溶液中的在大气、海水、土壤和各种电解质溶液中的 腐蚀都属于此类腐蚀都属于此类三、腐蚀电池的电极过程三、腐蚀电池的电极过程§ § 1 1，阳极过程，阳极过程 § § 腐蚀电池中负极性的金属为阳极腐蚀电池中负极性的金属为阳极 § § 因此，阳极过程就是阳极金属发生电化学溶解或阳因此，阳极过程就是阳极金属发生电化学溶解或阳 极化的过程极化的过程即金属表面晶格中的金属阳离子，在极化水分子作用下进入溶 液，变成水化阳离子，而电子在阴、阳极间电位差的作用下移 向阴极．将进一步促进上述阳极反应的进行2 2．阴极过程．阴极过程§ § 腐蚀电池的阴极过程指电解质溶液中的氧化剂与金属阳极溶腐蚀电池的阴极过程指电解质溶液中的氧化剂与金属阳极溶 解后释放出来，并转移到阴极区的电子相结合的反应过程。
解后释放出来，并转移到阴极区的电子相结合的反应过程 溶液中能在阴极区吸收电子而发生还原反应的氧化物质．在溶液中能在阴极区吸收电子而发生还原反应的氧化物质．在 腐蚀学上称为阴极去极化剂，如果溶液中没有这些去极化剂腐蚀学上称为阴极去极化剂，如果溶液中没有这些去极化剂 存在，即使金属表面上存在着众多的微电池，也不可能发生存在，即使金属表面上存在着众多的微电池，也不可能发生 电化学腐蚀因此．发生电化学腐蚀的基本条件是腐蚀电池电化学腐蚀因此．发生电化学腐蚀的基本条件是腐蚀电池 和去极化剂同时存在，或者说，阴极过程和阳极过程必须同和去极化剂同时存在，或者说，阴极过程和阳极过程必须同 时进行 此反应是负极的金属在酸性介质中腐蚀时常见的阴极去极化 反应Zn、Al、Fe等金属的电极电位低于氢的电极电位，因 此．这些金属在酸性介质中的腐蚀将伴随着氢气的析 出，叫做析氢腐蚀，腐蚀速度受阴极过程控制，且与析氢电 位的大小有关阴极过程为氧的还原反应的腐蚀，叫氧还原腐蚀，也 叫吸氧腐蚀这是最普遍的一种电化学腐蚀大多数 金属在大气、土壤、海水和中性盐溶液中的腐蚀主要 靠氧的阴极还原反应，其腐蚀速度通常受氧扩散控制 。
在含氧的酸性介质中腐蚀时有可能同时发生卜述H’ 离子和o2的两种还原反应§ § 总之，要发生电化学腐蚀，不但需要有作为阳极发总之，要发生电化学腐蚀，不但需要有作为阳极发 生溶解的金属，而且必须有腐蚀剂作为阴极去极化生溶解的金属，而且必须有腐蚀剂作为阴极去极化 剂来维持阴极过程的不断进行对于一个具体的腐剂来维持阴极过程的不断进行对于一个具体的腐 蚀体系来说，究竟哪种物质为阴极去极化剂，不但蚀体系来说，究竟哪种物质为阴极去极化剂，不但 要看介质中有哪些可发生阴极还原的物质．而且还要看介质中有哪些可发生阴极还原的物质．而且还 要看它们在阴极的放电电位还原反应的电位越高要看它们在阴极的放电电位还原反应的电位越高 ，越优先在阴极进行越优先在阴极进行 § § 由于腐蚀过程中阳极区释放出的电子进入邻近的由于腐蚀过程中阳极区释放出的电子进入邻近的 阴极区，如果阴极还原反应不能及时把这些电子吸阴极区，如果阴极还原反应不能及时把这些电子吸 收，则电子在阴极积累，使阴极区的电位偏离丁平收，则电子在阴极积累，使阴极区的电位偏离丁平 衡电位，向负方向变化，这就叫阴极极化可见，衡电位，向负方向变化，这就叫阴极极化。
可见， 阴极过程受到阻滞同样可妨碍金属的腐蚀阴极过程受到阻滞同样可妨碍金属的腐蚀7.27.2接地装置的腐蚀环境接地装置的腐蚀环境§ § 一、大气腐蚀一、大气腐蚀 § § 大气腐蚀指的是暴露在空气中金属的腐蚀．它概括了范围很大气腐蚀指的是暴露在空气中金属的腐蚀．它概括了范围很 宽广的一些条件宽广的一些条件 大气腐蚀基本上属于电化学性腐蚀范围，大气腐蚀基本上属于电化学性腐蚀范围， § § 它是一种液膜下的电化学腐蚀，和浸在电解质溶液内的腐蚀它是一种液膜下的电化学腐蚀，和浸在电解质溶液内的腐蚀 有所不同由于金属表面上存在着一层饱和了氧的电解液薄有所不同由于金属表面上存在着一层饱和了氧的电解液薄 膜，使大气腐蚀以优先的氧去极化过程进行腐蚀膜，使大气腐蚀以优先的氧去极化过程进行腐蚀 § § 另一方面在薄层电解液下很容易造成阳极钝化的适当条件．另一方面在薄层电解液下很容易造成阳极钝化的适当条件． 固体腐蚀产物也常以层状沉积在金属表面，因而带来一定的固体腐蚀产物也常以层状沉积在金属表面，因而带来一定的 保护性从腐蚀条件看，大气的主要成分是水和氧，而大气保护性从腐蚀条件看，大气的主要成分是水和氧，而大气 中的水气是决定大气腐蚀速度和历程的主要因素。
因此，根中的水气是决定大气腐蚀速度和历程的主要因素因此，根 据腐蚀金属表面的潮湿程度可把大气腐蚀分为据腐蚀金属表面的潮湿程度可把大气腐蚀分为“ “干的干的” ”、、“ “潮的潮的 ” ”和和“ “湿的湿的” ”三种类型三种类型二、土壤腐蚀二、土壤腐蚀§ § 土壤腐蚀是一种电化学腐蚀，土壤中含水分、盐类和氧土壤腐蚀是一种电化学腐蚀，土壤中含水分、盐类和氧 § § 大多数土壤是中性的，也有些土壤是碱性的砂质粘土和盐碱大多数土壤是中性的，也有些土壤是碱性的砂质粘土和盐碱 土，土，pHpH值在值在7 7．．5—95—9．．5 5也有的土壤是酸性腐殖土和沼泽也有的土壤是酸性腐殖土和沼泽 土，土，PHPH值在值在3—63—6土壤中含有固体颗粒砂子、灰泥渣和植土壤中含有固体颗粒砂子、灰泥渣和植 物腐烂后的腐殖土物腐烂后的腐殖土 § § 土壤是无机和有机胶质混合颗粒的集合，是由土粒、水、空土壤是无机和有机胶质混合颗粒的集合，是由土粒、水、空 气所组成，是一复杂的多相结构土壤颗粒间形成大量毛细气所组成，是一复杂的多相结构土壤颗粒间形成大量毛细 管微孔或孔隙，孔隙中充满空气和水，常形成胶体体系，是管微孔或孔隙，孔隙中充满空气和水，常形成胶体体系，是 一种离子导体。
一种离子导体 § § 溶解有盐类和其他物质的土壤水，则是电解质溶液溶解有盐类和其他物质的土壤水，则是电解质溶液 § § 土壤的导电性与土壤的干湿程度及含盐量有关土壤的导电性与土壤的干湿程度及含盐量有关 § § 土壤的性质和结构是不均匀的、多变的，土壤的固体部分对土壤的性质和结构是不均匀的、多变的，土壤的固体部分对 埋设在土壤中的接地体的金属表面来说，是固定不动的，而埋设在土壤中的接地体的金属表面来说，是固定不动的，而 土壤中的气、液则可作相对有限运动土壤中的气、液则可作相对有限运动 § § 土壤的这些物理化学性质，尤其是电化学特性直接影响着土土壤的这些物理化学性质，尤其是电化学特性直接影响着土 壤的腐蚀过程的特点土壤组成和性质的复杂多变性使不同壤的腐蚀过程的特点土壤组成和性质的复杂多变性使不同 的土境腐蚀性相差很大的土境腐蚀性相差很大1 1．土壤腐蚀的电极过程及控制因素．土壤腐蚀的电极过程及控制因素§ §土壤腐蚀与在电解液中腐蚀一样，是一种电化学腐蚀大多数金属在土壤腐蚀与在电解液中腐蚀一样，是一种电化学腐蚀大多数金属在 土壤中的腐蚀是属于氧的去极化腐蚀，只有在强酸性土壤中．才发生氢土壤中的腐蚀是属于氧的去极化腐蚀，只有在强酸性土壤中．才发生氢 去极化腐蚀。
去极化腐蚀§ §土壤腐蚀的条件极为复杂、使腐蚀过程的控制因素差别也较大，大致有土壤腐蚀的条件极为复杂、使腐蚀过程的控制因素差别也较大，大致有 如下几种控制特征：如下几种控制特征：§ §对于大多数土壤来说，当腐蚀决定于腐蚀微电池或距离不太长的宏观腐对于大多数土壤来说，当腐蚀决定于腐蚀微电池或距离不太长的宏观腐 蚀电池时，腐蚀主要为阴极过程控制与全浸在静止电解液中中的情况蚀电池时，腐蚀主要为阴极过程控制与全浸在静止电解液中中的情况 相似§ §在疏松、干燥的土壤中．随着氧渗透率的增加．腐蚀则转变为阳极控制在疏松、干燥的土壤中．随着氧渗透率的增加．腐蚀则转变为阳极控制* * 此时腐蚀过程的控制特征近于潮的大气腐蚀此时腐蚀过程的控制特征近于潮的大气腐蚀§ §对于由长距离宏观电池作用下的土壤腐蚀，如水平接地体经过透气性不对于由长距离宏观电池作用下的土壤腐蚀，如水平接地体经过透气性不 同的土壤形成氧浓度差腐蚀电池时，土壤的电阻成为主要的腐蚀控制因同的土壤形成氧浓度差腐蚀电池时，土壤的电阻成为主要的腐蚀控制因 素，或阴极一电阻混合控制素，或阴极一电阻混合控制2 2．土壤腐蚀的类型．土壤腐蚀的类型 § § (1(1）微电池和宏观电池引起的土壤腐蚀。
微电池和宏观电池引起的土壤腐蚀 § § 对于比较短小的金属构件来说，可以认为周围土壤对于比较短小的金属构件来说，可以认为周围土壤 结构、水分、盐分、含氧量等是均匀的，这时发生结构、水分、盐分、含氧量等是均匀的，这时发生 和金属组织不均匀性有关的和金属组织不均匀性有关的微电池腐蚀微电池腐蚀§ §对于长的金属构件，因对于长的金属构件，因 各部分氧渗透率、粘土和各部分氧渗透率、粘土和 砂土等结构及埋设深度不砂土等结构及埋设深度不 同．引起氧浓差电池和盐同．引起氧浓差电池和盐 分浓差电池．分浓差电池．这类宏观电这类宏观电。