经过国内外科学工作者长期的研究与实践，试验与分析手段逐步向着多元化发展。金属土壤腐蚀的研究方法概括分为：室外现场埋设方法和室内模拟及加速方法。

 

    文/杜翠薇 北京科技大学

 

    本文主要介绍了土壤腐蚀的主要研究方法。

 

    土壤腐蚀研究通常有两个目的：一是确定金属材料在指定土壤或一组类似的土壤中的耐蚀性；二是确定一系列不同土壤对指定金属或一组金属的腐蚀性。经过国内外科学工作者长期的研究与实践，试验与分析手段逐步向着多元化发展。金属土壤腐蚀的研究方法概括分为：室外现场埋设方法和室内模拟及加速方法。

 

    室外埋设实验

 

    土壤室外现场埋设试验是指在选取的土壤环境中，埋设所要研究的材料及制品， 然后按一定埋设周期挖掘，确定试件的腐蚀形态、腐蚀产物及腐蚀速率。在试验过程中还需定期测取土壤的物理、化学参数，记录气候数据，以及相应的电化学测量结果，以便建立材料、环境因素和腐蚀速度之间的相互关系。这是一种简单也是最可靠的确定土壤中金属腐蚀的方法，是土壤腐蚀试验中的基本方法。

 

    土壤室外现场埋设试验一般包括小试片试验和长尺寸试件试验。针对全面腐蚀， 通过实际失重率的测量可以知道试件的腐蚀速率。对于点蚀、晶间腐蚀等，还需要测定点蚀深度、蚀孔间距等参数，以对腐蚀状况作出全面的分析。详细可参见国家材料环境腐蚀平台制定的材料土壤腐蚀试验规程。

 

    土壤室外现场埋设试件的失重和土壤理化性质的分析方法已经成为确定土壤中金属腐蚀速度、评价土壤腐蚀性的经典方法。在此基础上建立和发展起来的原位测量技术、加速试验和统计分析等方法，以及土壤腐蚀性评价的新方法，已经成为土壤腐蚀试验研究工作的重要组成内容。

 

           

库尔勒土壤试验站                                                                                                                鹰潭土壤试验站

   
室内模拟及加速实验

 

    土壤室内模拟及加速方法主要包括： 室内模拟试验和室内加速试验。

 

    通常土壤室内模拟试验又分为室内土壤埋设试验及模拟溶液实验。室内土壤埋设试验是指将所研究的材料制成试片在实验室中埋设到从现场取来的土壤中，进行腐蚀实验。而模拟溶液实验是指将所研究的材料制成试片在实验室中埋设到根据现场土壤的理化分析数据配制的模拟溶液中进行腐蚀实验。室内试验除了传统的失重方法外，近年来极化曲线测试技术、交流阻抗测试技术以及电化学噪声技术也逐渐开始应用于金属材料腐蚀室内研究。

 

    腐蚀加速试验是一种人为控制试验条件而加速腐蚀的试验方法，力求在较短的时间内，确定金属材料发生某种腐蚀的倾向、材料的耐蚀性或介质侵蚀性强弱。一种恰当的加速试验方法应具有足够的“侵蚀性”和良好的“鉴别性”，其具体要求是：①加速条件下的腐蚀产物应与工作环境中的腐蚀产物相同；②反应机理应与实际发生的腐蚀机理相同或相似；③有较高的加速比，即在较短时间内达到的腐蚀效果可相当于实际环境中较长时间的效果。关于土壤腐蚀，目前常用的加速方法有：强化介质法、电偶加速法、电解加速法和间断极化法及冷热交替及干湿交替法等。

 

    1）强化介质法

 

    强化介质法是通过改变土壤介质的理化性质（如加入Cl－、SO42-、Fe2+、CO2、空气、以及加入酸碱改变土壤的pH值等）来改变土壤腐蚀性，加速材料在土壤中的腐蚀。这种方法的优点是无外加电场的影响，土壤溶液中离子浓度基本可控，增加离子浓度降低了土壤电阻率，增加了土壤腐蚀性。

 

    2）电偶加速法

 

    电偶加速试验是在不改变土壤理化性质条件下加速腐蚀的有效办法，它是利用碳-铁或铜-铁等电偶对在土壤中短接，组成电偶腐蚀电池，加大钢铁试片在土壤介质中的腐蚀速率。在电偶加速试验中，除了要考虑通常对单一金属腐蚀的影响因素外， 还要考虑异金属间的电位差、金属电极的极化、阴阳极面积比和电偶电路的内阻、外阻等因素。其优点是加速试验简单、易操作、加速比大，但由于引入电偶电流的作用，对土壤腐蚀行为有较大影响。

 

    3）电解失重法

 

    电解失重是通过控制外加电流或电压，阴、阳极面积比，阴、阳极距离等条件使金属材料在土壤中电解，使阳极电流流过被加速腐蚀的试样，使其阳极极化，加速了其腐蚀进程。其基本原理是在研究电极和辅助电极间加以外电压，使其形成一个电解池，电源的正极接研究电极，负极接辅助电极。电解加速法适用于多数土壤，但不能用于酸性土壤。值得指出的是电解法是通过使研究电极阳极极化来加速腐蚀的，因此其结果及腐蚀机理与金属在土壤中的腐蚀（开路电位下的腐蚀）还是有本质的区别的，目前不倾向于使用此种方法。

 

    4）间断极化法

 

    间断极化法的加速原理与电解法相类似，它是通过间歇式的外加电流使研究电极极化，从而缩短腐蚀诱导期，使金属迅速进入活化区后停止极化，从而增大腐蚀速率的一种方法。

 

    5）冷热交替和干湿交替加速试验

 

    利用实际土壤，不引入其它离子，控制土壤的含水量、温度变化，适当通入空气，进行冷热交替和干湿交替来加速碳钢在土壤中的腐蚀。该方法没有改变土壤性质， 也不是在外电压强制作用下进行，模拟了自然环境中不同季节的温度和含水量变化，同时还包括土壤干裂或强对流天气引起的空气扩散速率加快的作用，是一种相关性较好的模拟加速方法。