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摘要：文章对储罐区接地体腐蚀现象、腐蚀机理和影响因素进行了分析，力求为提高接地体接地性能的稳定性和延长使用寿命的研究提供帮助。
关键词：土壤；接地体；防腐蚀
中图分类号：TG172.4 文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2012）09－0035－02
接地体长期埋在地下，水分和电解物质对接地体会产生腐蚀作用。接地体腐蚀通常呈现局部腐蚀形态，发生腐蚀后接地体材料变脆、起层、松散，甚至会多处发生断裂。无论是在盐碱性土壤还是在一般性土壤中，接地体的腐蚀都非常严重，呈现局部腐蚀形态，表面有许多局部腐蚀坑，试片边缘不完整。运行多年的接地网，由于腐蚀性土壤环境中的电化学腐蚀使得其接地体截面减小，甚至断裂。
1接地网的腐蚀机理
为减少接地体被腐蚀，可选用化学稳定性较好的铜，但铜的价格太贵，目前普遍使用镀锌钢件为接地体。由于土壤组成、结构和性质的不均匀性，钢件接地网在土壤中的腐蚀主要表现为局部腐蚀。土壤腐蚀是含有水分，腐蚀机理在本质上是电化学性质的。埋在土壤中的接地网，其表面的不同部位因接触介质理化性质的不同而形成了不同的电极电位。这种接地网金属构件上不同电位的差异就是引起接地网土壤腐蚀的根本原因。它通过土壤介质构成回路，形成腐蚀电池，电位较负的部位成为阳极区，进行金属的溶解反应，电位较正的部位是阴极区，进行阴极反应。
普通钢件接地网在土壤中腐蚀产物主要为铁的氧化物、氢氧化物及铁离子与土壤中的阴离子作用生成的不溶性物质。
1.1宏电池腐蚀
宏电池是由于土壤性质的差异，特别是埋地接地网不同部位上氧有效性的不同而导致的一种腐蚀形式。
1.1.1土壤不均匀性而产生的长线宏电池腐蚀
这种腐蚀形式主要发生在大型碳钢接地网材料上。在大的范围内，由于土壤类型、土壤质地、含盐量、松紧度、渗透率、地下水等的变化，在不同地段会引起接地网钢件材料自然腐蚀电位的差异，见图1。
图1碳钢材料在不同土壤中形成的浓差电池
长距离钢件材料通过组成、结构不同的土壤，在从土壤（Ⅰ）进入土壤（Ⅱ）的地方，便形成电池；钢土壤（Ⅰ）土壤（Ⅱ）钢。如果是因为氧的透气性不同而造成氧浓差电池，埋在密实、
潮湿的土壤（贫氧区）中的钢电位较低就倾向于作为阳极而受腐蚀，而富氧区的金属构件电位较高成为阴极而减缓腐蚀。如果是因为不同部分土壤中盐的含量不同而造成的盐浓差电池，那么在盐浓度高的部位电极电位较低成为阳极而加速腐蚀。另外，由于土壤温度的不同而引起的温差电池也属于长距离宏电池中的长线电池。
1.1.2土壤局部不均匀引起小距离宏电池腐蚀
在小范围内，如在导电良好，氧充足的环境中，若有无渗透性成分（砂石、砾石）与碳钢接地网表面接触，则可以产生点蚀。对于土壤中石块等夹杂物下面的钢件，夹杂物的透气性如果比土壤本身的透气性差，该区就成为腐蚀宏电池的阳极，并且生成的Fe2＋很快转化为Fe（OH）3，后者有胶粘作用，阻止了氧向夹杂物周围扩散，进一步提高了阳极活性，最终形成明显的蚀坑，而和土壤本体区域接触的碳钢就成为阴极。所以在埋设钢件接地体时，回填土壤的密度要均匀，不带夹杂物。
1.1.3新旧钢件材料接触而形成的宏电池腐蚀
埋设在地下的接地网，由于维修而去掉旧的锈蚀钢材而换上新的钢材，新旧钢材由于自然腐蚀电位不同，相接触便形成了电偶腐蚀宏电池，见图2。
图2新旧金属构件接触形成的电偶宏电池
由于电位不同而形成的电偶腐蚀还包括不同金属接触（如钢与铜的连接）的情况。这种宏电池腐蚀的后果表现为电位较负的新钢材加速腐蚀。
1.2微电池腐蚀
微电池腐蚀是由于钢金属组成、结构、物理状态不均匀或表面膜不完整而产生的一种均匀腐蚀。在土壤性质均匀或金属构件尺寸较小的情况下，微电池腐蚀则被认为是主要的腐蚀形式。金属构件在密实和渗透率较小的黏土中腐蚀率低，而在疏松和透气性好的土壤中腐蚀率较高，土壤电阻率对微电池作用很小，但由于反应只在微观状态下进行，电池反应微弱，加上又是均匀腐蚀，一般不会造成严重的危害。
1.3杂散电流腐蚀
杂散电流是指在土壤介质中存在的一种大小、方向都不固定的电流，这种电流对材料的腐蚀称为杂散电流腐蚀，也可以简称为电腐蚀。杂散电流又分为直流杂散电流和交流杂散电流两类。直流杂散电流对金属的腐蚀机理同电解原理是一致的，即阳极为正极，阴极为负极，进行电化学反应。直流杂散电流造成的腐蚀很严重。
交流杂散电流一般为工频杂散电流，一般交流杂散电流腐蚀的危害性要比直流腐蚀小，在同样的电流密度下交流腐蚀量比直流的要小，但是交流电的集中腐蚀性强。
1.4微生物腐蚀
微生物自身对钢并不直接具有侵蚀作用，而是其生命活动的结果参与腐蚀的间接过程。主要表现为新陈代谢产物的腐蚀作用（微生物能产生一些具有腐蚀性的代谢产物，如硫酸、有机酸和硫化物等，增强了环境的腐蚀性）；微生物的活动影响电极的动力学过程（如硫酸盐还原细菌的存在，能促进腐蚀的阴极去极化过程）；改变了金属周围环境的状况（如氧浓度、盐浓度及pH值等），形成局部腐蚀电池；破坏保护性覆盖层的稳定性。微生物腐蚀多发生在地势较低的沼泽地带及有机质含量较高的土壤中。
2接地网腐蚀影响因素的分析
接地体金属材料的土壤腐蚀除了受钢材料本身的影响外，更多的是受土壤理化性质及其他一些外界因素的影响。土壤电阻率取决于含水量，而去极化性质则取决于透气性和微生物的作用，另外雨水、温度、空气流动和阳光等气候因素都能引起土壤性质的显著变化，进而直接影响到土壤中金属腐蚀速率，尤其是各种因素的相互作用使得金属的土壤腐蚀规律变得更复杂。
2.1土壤含水量
影响接地体腐蚀的土壤水分受当地的气候条件如日照、降雨量的影响，也与土壤本身的物理结构（土壤孔隙度）有关。局部微电池腐蚀几乎不受土壤湿度的影响，土壤湿度对宏腐蚀电池影响较大。土壤湿度极干或湿腐蚀速率极低，半干半湿时腐蚀速率一般均较高。土壤含水量对钢的腐蚀电位影响很大，当土壤处于较低含水量状态时，提高土壤的含水量能显著降低钢的电极电位，当土壤含水量接近饱和时，小幅度改变土壤含水量不会引起钢电位的显著变化。
2.2土壤pH值
当埋地金属腐蚀决定于微电池或距离不太长的宏腐蚀电池时，腐蚀主要为阴极过程控制，而绝大多数pH为6.5～9.0的土壤中阴极过程主要是氧的还原，与氢离子浓度无直接关系。土壤pH值在5～9范围内，pH不是影响腐蚀速率的因素。并且由于土壤具有缓冲性能，即使是pH为中性的土壤，有的腐蚀性仍较强，这与土壤总酸度（单位重量土壤中吸附氢离子的总量）有关。
2.3土壤含盐量
土壤含盐量一方面对土壤腐蚀介质导电过程起作用，另一方面参与碳钢的电化学反应，主要表现在阴离子的促进作用，如Cl－离子破坏金属表面钝化膜，促进阳极过程；SO42－离子促进钢的腐蚀；CO32－离子抑制钢的阳极过程。
2.4土壤电阻率
对于微腐蚀电池，土壤电阻率不影响腐蚀速率；对于宏腐蚀电池，特别是阴、阳极相距较远时，电阻率起着主导作用。
2.5气候条件
气候条件包括大温度、通风状况、降雨、蒸发等，是通过影响土壤理化性质及微生物活动来影响土壤腐蚀性的，所以土壤腐蚀性并不是恒定的，有周期性和季节性变化。
3结束语
接地体埋设在地下，对接地体的翻修改造相当困难，费用也是巨大的。如何改善接地性能的稳定性，延长接地体的使用寿命是有待探讨的课题。
（编辑：王昕敏）
关键词：土壤；接地体；防腐蚀
中图分类号：TG172.4 文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2012）09－0035－02
接地体长期埋在地下，水分和电解物质对接地体会产生腐蚀作用。接地体腐蚀通常呈现局部腐蚀形态，发生腐蚀后接地体材料变脆、起层、松散，甚至会多处发生断裂。无论是在盐碱性土壤还是在一般性土壤中，接地体的腐蚀都非常严重，呈现局部腐蚀形态，表面有许多局部腐蚀坑，试片边缘不完整。运行多年的接地网，由于腐蚀性土壤环境中的电化学腐蚀使得其接地体截面减小，甚至断裂。
1接地网的腐蚀机理
为减少接地体被腐蚀，可选用化学稳定性较好的铜，但铜的价格太贵，目前普遍使用镀锌钢件为接地体。由于土壤组成、结构和性质的不均匀性，钢件接地网在土壤中的腐蚀主要表现为局部腐蚀。土壤腐蚀是含有水分，腐蚀机理在本质上是电化学性质的。埋在土壤中的接地网，其表面的不同部位因接触介质理化性质的不同而形成了不同的电极电位。这种接地网金属构件上不同电位的差异就是引起接地网土壤腐蚀的根本原因。它通过土壤介质构成回路，形成腐蚀电池，电位较负的部位成为阳极区，进行金属的溶解反应，电位较正的部位是阴极区，进行阴极反应。
普通钢件接地网在土壤中腐蚀产物主要为铁的氧化物、氢氧化物及铁离子与土壤中的阴离子作用生成的不溶性物质。
1.1宏电池腐蚀
宏电池是由于土壤性质的差异，特别是埋地接地网不同部位上氧有效性的不同而导致的一种腐蚀形式。
1.1.1土壤不均匀性而产生的长线宏电池腐蚀
这种腐蚀形式主要发生在大型碳钢接地网材料上。在大的范围内，由于土壤类型、土壤质地、含盐量、松紧度、渗透率、地下水等的变化，在不同地段会引起接地网钢件材料自然腐蚀电位的差异，见图1。
图1碳钢材料在不同土壤中形成的浓差电池
长距离钢件材料通过组成、结构不同的土壤，在从土壤（Ⅰ）进入土壤（Ⅱ）的地方，便形成电池；钢土壤（Ⅰ）土壤（Ⅱ）钢。如果是因为氧的透气性不同而造成氧浓差电池，埋在密实、
潮湿的土壤（贫氧区）中的钢电位较低就倾向于作为阳极而受腐蚀，而富氧区的金属构件电位较高成为阴极而减缓腐蚀。如果是因为不同部分土壤中盐的含量不同而造成的盐浓差电池，那么在盐浓度高的部位电极电位较低成为阳极而加速腐蚀。另外，由于土壤温度的不同而引起的温差电池也属于长距离宏电池中的长线电池。
1.1.2土壤局部不均匀引起小距离宏电池腐蚀
在小范围内，如在导电良好，氧充足的环境中，若有无渗透性成分（砂石、砾石）与碳钢接地网表面接触，则可以产生点蚀。对于土壤中石块等夹杂物下面的钢件，夹杂物的透气性如果比土壤本身的透气性差，该区就成为腐蚀宏电池的阳极，并且生成的Fe2＋很快转化为Fe（OH）3，后者有胶粘作用，阻止了氧向夹杂物周围扩散，进一步提高了阳极活性，最终形成明显的蚀坑，而和土壤本体区域接触的碳钢就成为阴极。所以在埋设钢件接地体时，回填土壤的密度要均匀，不带夹杂物。
1.1.3新旧钢件材料接触而形成的宏电池腐蚀
埋设在地下的接地网，由于维修而去掉旧的锈蚀钢材而换上新的钢材，新旧钢材由于自然腐蚀电位不同，相接触便形成了电偶腐蚀宏电池，见图2。
图2新旧金属构件接触形成的电偶宏电池
由于电位不同而形成的电偶腐蚀还包括不同金属接触（如钢与铜的连接）的情况。这种宏电池腐蚀的后果表现为电位较负的新钢材加速腐蚀。
1.2微电池腐蚀
微电池腐蚀是由于钢金属组成、结构、物理状态不均匀或表面膜不完整而产生的一种均匀腐蚀。在土壤性质均匀或金属构件尺寸较小的情况下，微电池腐蚀则被认为是主要的腐蚀形式。金属构件在密实和渗透率较小的黏土中腐蚀率低，而在疏松和透气性好的土壤中腐蚀率较高，土壤电阻率对微电池作用很小，但由于反应只在微观状态下进行，电池反应微弱，加上又是均匀腐蚀，一般不会造成严重的危害。
1.3杂散电流腐蚀
杂散电流是指在土壤介质中存在的一种大小、方向都不固定的电流，这种电流对材料的腐蚀称为杂散电流腐蚀，也可以简称为电腐蚀。杂散电流又分为直流杂散电流和交流杂散电流两类。直流杂散电流对金属的腐蚀机理同电解原理是一致的，即阳极为正极，阴极为负极，进行电化学反应。直流杂散电流造成的腐蚀很严重。
交流杂散电流一般为工频杂散电流，一般交流杂散电流腐蚀的危害性要比直流腐蚀小，在同样的电流密度下交流腐蚀量比直流的要小，但是交流电的集中腐蚀性强。
1.4微生物腐蚀
微生物自身对钢并不直接具有侵蚀作用，而是其生命活动的结果参与腐蚀的间接过程。主要表现为新陈代谢产物的腐蚀作用（微生物能产生一些具有腐蚀性的代谢产物，如硫酸、有机酸和硫化物等，增强了环境的腐蚀性）；微生物的活动影响电极的动力学过程（如硫酸盐还原细菌的存在，能促进腐蚀的阴极去极化过程）；改变了金属周围环境的状况（如氧浓度、盐浓度及pH值等），形成局部腐蚀电池；破坏保护性覆盖层的稳定性。微生物腐蚀多发生在地势较低的沼泽地带及有机质含量较高的土壤中。
2接地网腐蚀影响因素的分析
接地体金属材料的土壤腐蚀除了受钢材料本身的影响外，更多的是受土壤理化性质及其他一些外界因素的影响。土壤电阻率取决于含水量，而去极化性质则取决于透气性和微生物的作用，另外雨水、温度、空气流动和阳光等气候因素都能引起土壤性质的显著变化，进而直接影响到土壤中金属腐蚀速率，尤其是各种因素的相互作用使得金属的土壤腐蚀规律变得更复杂。
2.1土壤含水量
影响接地体腐蚀的土壤水分受当地的气候条件如日照、降雨量的影响，也与土壤本身的物理结构（土壤孔隙度）有关。局部微电池腐蚀几乎不受土壤湿度的影响，土壤湿度对宏腐蚀电池影响较大。土壤湿度极干或湿腐蚀速率极低，半干半湿时腐蚀速率一般均较高。土壤含水量对钢的腐蚀电位影响很大，当土壤处于较低含水量状态时，提高土壤的含水量能显著降低钢的电极电位，当土壤含水量接近饱和时，小幅度改变土壤含水量不会引起钢电位的显著变化。
2.2土壤pH值
当埋地金属腐蚀决定于微电池或距离不太长的宏腐蚀电池时，腐蚀主要为阴极过程控制，而绝大多数pH为6.5～9.0的土壤中阴极过程主要是氧的还原，与氢离子浓度无直接关系。土壤pH值在5～9范围内，pH不是影响腐蚀速率的因素。并且由于土壤具有缓冲性能，即使是pH为中性的土壤，有的腐蚀性仍较强，这与土壤总酸度（单位重量土壤中吸附氢离子的总量）有关。
2.3土壤含盐量
土壤含盐量一方面对土壤腐蚀介质导电过程起作用，另一方面参与碳钢的电化学反应，主要表现在阴离子的促进作用，如Cl－离子破坏金属表面钝化膜，促进阳极过程；SO42－离子促进钢的腐蚀；CO32－离子抑制钢的阳极过程。
2.4土壤电阻率
对于微腐蚀电池，土壤电阻率不影响腐蚀速率；对于宏腐蚀电池，特别是阴、阳极相距较远时，电阻率起着主导作用。
2.5气候条件
气候条件包括大温度、通风状况、降雨、蒸发等，是通过影响土壤理化性质及微生物活动来影响土壤腐蚀性的，所以土壤腐蚀性并不是恒定的，有周期性和季节性变化。
3结束语
接地体埋设在地下，对接地体的翻修改造相当困难，费用也是巨大的。如何改善接地性能的稳定性，延长接地体的使用寿命是有待探讨的课题。
（编辑：王昕敏）