接地装置的腐蚀及防护

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1、第七章接地装置的腐蚀及防护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学腐蚀7.1接地装置的腐蚀机理分析一、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。二、电化学腐蚀电

2、化学腐蚀是指金属表面与离子导电的介质(电解质)发生电化学反应而引起的破坏。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

3、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。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腐蚀都属于此类。三、腐蚀电池的电极过程1，阳极过程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

4、进上述阳极反应的进行。2．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，

5、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。对于一个具体的腐蚀体系来说

6、，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。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，阴极过程受到阻滞同样可妨碍金属的腐蚀。7.2接地装置的腐蚀环境一、大气腐蚀大气腐蚀指的是暴露在空气中金属的腐蚀．它概括了范围很宽广的一些条件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

7、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．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“干的”、“潮的”和“湿的”三种类型。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。大多数土壤是中性的，也有些土壤是碱性的砂

8、质粘土和盐碱土，pH值在7．5—9．5。也有的土壤是酸性腐殖土和沼泽土，PH值在3—6。土壤中含有固体颗粒砂子、灰泥渣和植物腐烂后的腐殖土。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，则是电解质溶液土壤的导电性与土壤的干湿程度及含盐量有关。土壤的