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镀锌钢-地下腐蚀

gyn9037/Shutterstock

埋在地下的钢铁产品是开放的各种各样的腐蚀性力量,这是相当不同于那些忍受在大气中。钢和镀锌钢在地面应用中的耐久性并没有被正确理解,就像在地面上所经历的那样。

在处理地下腐蚀方面进行了大量的研究,特别是在管道和相关服务方面。

腐蚀因素掩埋式

当钢和锌接触土壤时,它们会以各种方式发生反应。因此,当暴露在土壤中时,更好地了解这两种材料的性能使精确定义结构的使用寿命成为可能。欧洲杯足球竞彩

氧气、水分和溶解盐的存在将导致钢的腐蚀。如果没有这些因素,要么减缓腐蚀反应,要么完全阻止腐蚀反应。在酸性环境中,钢会很快腐蚀,但随着碱度的升高,腐蚀会减少。

为了使锌耐腐蚀,其表面应存在稳定的氧化膜。锌在中性pH环境中表现出理想的性能,即使它可以承受pH值在5.5到12之间的暴露。在没有空气的情况下,锌表面不会形成稳定的氧化膜。但在这种情况下,如果存在水分,腐蚀可能会加速。

因此,镀锌钢优先用于部分暴露在大气中且部分埋入地下的结构,因为钢在地面的性能不可预测,而锌在地面上提供耐久性。

土壤类型及腐蚀

金属腐蚀在土壤中是非常多变的,尽管土壤环境是复杂的,但对于土壤和腐蚀的类型可以作出一些概括。所有的土壤都是非均匀的,包括三个阶段。

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固相是由土壤颗粒组成的,这些颗粒的大小、化学成分和夹带的有机物质的水平各欧洲杯猜球平台不相同。水相是土壤的水分,它促进了持续的腐蚀。气相包括困在土壤孔隙中的空气。一部分空气会溶解在水相中。

的固相

土壤是根据其化学性质和平均粒径进行分类的。按照惯例,粒度为0.005 ~ 0.07 mm的颗粒被划分为欧洲杯猜球平台粉砂,0.07 mm ~ 2 mm的颗粒被划分为砂,0.005 mm及更小的颗粒被划分为粘土。土壤很少只存在于这些成分中的一种。

粘土由其快速吸水的潜力决定。因此,粘土比砂土具有更高的腐蚀风险。

水相的

土壤水分可分为三种类型:重力水、自由地下水和毛细水。

自由地下水

自由地下水受地下水位控制,范围从沼泽地区的地面到地表以下几米。这是确定腐蚀最不重要的因素,因为大多数埋地结构都在地下水位以上。如果地下水位较高,则会导致地下构筑物的行为与淹没环境类似。

重力水

重力水是由灌溉、凝结或降雨以其渗透性决定的速率渗入土壤而产生的。金属表面的湿润期将由接触频率来确定。在持续强降雨的地区,大量的可溶盐可能已经从土壤中滤出。

在降雨量较低的沙漠地区,盐分含量可能非常高,因此,与热带大气相比,这些地区对埋地金属的腐蚀性更强。

毛细水

毛细水是在毛孔和土壤颗粒表面根深蒂固的水。欧洲杯猜球平台虽然土壤保持水分的潜力对植物的生长至关重要,但毛管水是土壤中金属腐蚀的主要原因。

气相

土壤渗透性确定了土壤中的气体量。干燥土壤或粗粒土壤将允许更多氧气进入下表面,并增加与缺氧区域相关的钢腐蚀速率。

腐蚀速率和澳大利亚标准

AS/NZS 2041-1998埋地波纹金属结构标准包含大量表格上的有用信息,并使确定产品在地面的使用寿命成为可能。这些表格调查了土壤电阻率,这与土壤特性水平、溶解盐和ph值等相关问题有关。因此获得的信息与锌和钢在地面上的腐蚀速率有关。

总结

钢在土壤中的腐蚀速率,在有利条件下每年小于20µm,在极具腐蚀性的土壤中每年大于或等于200µm。同样,在温和的环境中,镀锌涂层可能在每年5µm以下分解,在恶劣的土壤中,可能在每年25µm以上分解。

当为特定应用确定这些腐蚀速率的范围时,可使用屏障涂层、腐蚀裕量或调节土壤建造埋地金属结构,以达到预期的设计寿命。在中等土壤环境中,额外1 mm的钢厚度可提供额外50年的使用寿命。

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