金屬腐蝕與防護課后習題答案

1、腐蝕與防護試題1化學腐蝕的概念、及特點答案：化學腐蝕：介質(zhì)與金屬直接發(fā)生化學反應而引起的變質(zhì)或損壞現(xiàn)象稱為金屬的化學腐蝕。 是一種純氧化-還原反應過程，即腐蝕介質(zhì)中的氧化劑直接與金屬表面上的原子相互作用而形成腐蝕產(chǎn)物。在腐蝕過程中，電子的傳遞是在介質(zhì)與金屬之間直接進行的，沒有腐蝕電流產(chǎn)生，反應速度受多項化學反應動力學控制。歸納化學腐蝕的特點在不電離、不導電的介質(zhì)環(huán)境下反應中沒有電流產(chǎn)生，直接完成氧化還原反應腐蝕速度與程度與外界電位變化無關2、金屬氧化膜具有保護作用條件，舉例說明哪些金屬氧化膜有保護作用，那些沒有保護作用，為什么？答案：氧化膜保護作用條件：氧化膜致密完整程度；氧化膜本身化學與物理

2、穩(wěn)定性質(zhì)；氧化膜與基體結(jié)合能力；氧化膜有足夠的強度氧化膜完整性的必要條件：PB原理：生成的氧化物的體積大于消耗掉的金屬的體積，是形成致密氧化膜的前提。PB原理的數(shù)學表示：反應的金屬體積：VM = m/r m-摩爾質(zhì)量氧化物的體積： VMO = m/ r 用j = VMO/ VM = m r /（ m r ） 當 j 1 金屬氧化膜具備完整性條件部分金屬的j值氧化物 j 氧化物 j 氧化物 j MoO3 3.4 WO3 3.4 V2O5 3.2Nb2O5 2.7 Sb2O5 2.4 Bi2O5 2.3Cr2O3 2.0 TiO2 1.9 MnO 1.8FeO 1.8 Cu2O 1.7 ZnO 1

3、.6Ag2O 1.6 NiO 1.5 PbO2 1.4SnO2 1.3 Al2O3 1.3 CdO 1.2MgO 1.0 CaO 0.7MoO3 WO3 V2O5 這三種氧化物在高溫下易揮發(fā)，在常溫下由于j值太大會使體積膨脹，當超過金屬膜的本身強度、塑性時，會發(fā)生氧化膜鼓泡、破裂、剝離、脫落。 Cr2O3 TiO2 MnO FeO Cu2O ZnO Ag2O NiO PbO2 SnO2 Al2O3 這些氧化物在一定溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定存在， j值適中。這些金屬的氧化膜致密、穩(wěn)定，有較好的保護作用。MgO CaO j值較小，氧化膜不致密，不起保護作用。3、電化學腐蝕的概念，與化學腐蝕的區(qū)別答案：電化學

4、腐蝕：金屬與介質(zhì)發(fā)生電化學反應而引起的變質(zhì)與損壞。與化學腐蝕比較：是“濕”腐蝕氧化還原發(fā)生在不同部位有電流產(chǎn)生與環(huán)境電位密切相關有次生產(chǎn)物4、解釋現(xiàn)象：試驗1：銅塊與鋅塊相互接觸，放入稀鹽酸介質(zhì)中，在銅塊一側(cè)有氫氣產(chǎn)生，而鋅塊逐漸溶解。試驗2：將銅塊與鋅塊不相互接觸，而在體系外用導線連接，若在導線間連接電流表。銅塊一側(cè)有氫氣產(chǎn)生，而鋅塊逐漸溶解，電流表針發(fā)生轉(zhuǎn)動。試驗3：將鋅塊置于稀鹽酸介質(zhì)中，可見鋅塊不斷溶解，氫氣不斷產(chǎn)生。答案：在電動序上，鋅比銅易失去電子，電子通過導線或與銅接觸面進入銅塊，在銅表面將電子傳遞給氫離子而形成氫氣。同時鋅離子進入溶液。Zn Zn2+2e 陽極 2H+2e(Cu

5、) H2 陰極鋅塊自身在鹽酸介質(zhì)之中的溶解問題的解釋：微觀動態(tài)腐蝕電池。結(jié)論：將兩種不同電極電位的金屬相互接觸（或用導線連接）放入同一種電解質(zhì)溶液中。 現(xiàn)象：電位較正的一端產(chǎn)生氣泡，較負的一端會逐漸溶解。5、解釋現(xiàn)象：試驗：3%NaCl水溶液1滴至光亮的鐵片上，加少量鐵氰化鉀（K3Fe(CN)6)和酚酞試劑，然后把鐵片置于磁場中?，F(xiàn)象：在液滴上逐漸產(chǎn)生藍紅相間的斑點，接著液滴中心變藍，邊緣便成粉紅，液滴緩慢旋轉(zhuǎn)。答案：解釋現(xiàn)象： 在液滴上，初期溶解氧一旦被還原，大氣中的氧優(yōu)先溶于液滴邊緣，使液滴中心相對貧氧，使整個液滴產(chǎn)生氧濃差。結(jié)果：液滴中心較負成為陽極，發(fā)生：Fe2e = Fe2+反應。

6、Fe2+ 與K3Fe(CN)6作用，形成藍色。 液滴邊緣部位較正，成為陰極，發(fā)生：O2H2O4e 4OH反應。 OH與酚酞作用，形成粉紅色。 又由于液滴中心的Fe2+ 向邊緣擴散， OH向中心擴散，使在鐵片內(nèi)部的電子流向液滴邊緣而形成磁場，在外磁場的相互作用下，使液滴發(fā)生旋轉(zhuǎn)。6、舉例說明氧濃差腐蝕答案：例：金屬在土壤中（與土接觸點為貧氧，為負極，金屬腐蝕；與空氣接觸點為富氧，為正極，金屬不腐蝕。）船的吃水線附近（水下為貧氧區(qū)，為負極，金屬腐蝕；水上為富氧區(qū)，金屬不腐蝕。攪拌桿與液面接觸處（同上）。7、解釋現(xiàn)象：試驗：一根銅絲一端置于0.1mol/LCuSO4溶液中，另一端置于1mol/LCu

7、SO4溶液中。發(fā)現(xiàn)，銅絲置于0.1mol/LCuSO4溶液中的一端發(fā)生腐蝕（不斷溶解）。答案：解釋：由于兩種濃度的鹽通過銅絲組成了同一體系：高濃度一端銅離子有沉積的趨勢，低濃度的一端銅有溶解的趨勢，則，低濃度一端溶解給出的電子沿銅片流向另一端（高濃度一端），以滿足沉積銅所需要的電子。只所以發(fā)生電子流動，是因為在兩端鹽濃差使銅絲兩端產(chǎn)生電位差。8、解釋現(xiàn)象：試驗：一根鐵絲一端置于高溫溶液中，另一端置于低溫溶液中。發(fā)現(xiàn)，鐵絲置于高溫溶液中的一端發(fā)生腐蝕（不斷溶解）。答案：解釋：高溫部位金屬活性強，易脫離金屬表面而氧化，低溫區(qū)或性弱。這樣形成高溫區(qū)的金屬氧化，產(chǎn)生的電子由鐵絲流向低溫一端，是低溫一端

8、的金屬離子沉積。各種熱交換器、燃燒器等已發(fā)生溫差腐蝕9、繪出FeH2O的EpH圖，指出保護區(qū)、腐蝕區(qū)、鈍化區(qū)和過鈍化區(qū)。并舉例說明該圖的應用。答案：金屬的EpH圖的應用預計一定條件下的金屬腐蝕行為反應金屬自發(fā)腐蝕熱力學傾向指明金屬實施保護的可能性與方向總結(jié)EpH圖的規(guī)律：上腐蝕、下穩(wěn)定、兩邊（左右）腐蝕、中間鈍化。 常見金屬在中性介質(zhì)中都比較穩(wěn)定。應用舉例：如圖1，當環(huán)境條件在紅點處時，通過調(diào)整酸度可使其進入鈍化區(qū)；實行陰極保護可使其進入保護區(qū)。10、理論電位pH圖的局限性？答案：一些局限性： 1由于金屬的理論電位pH圖是一種以熱力學為基礎的電化學平衡圖，因此它只能預示金屬腐蝕傾向的大小，而不

9、能預測腐蝕速度的大小。 2圖中的各條平衡線，是以金屬與其離子之間或溶液中的離子與含有該離子的腐蝕產(chǎn)物之間建立的平衡為條件的，但在實際腐蝕情況下，可能偏離這個平衡條件。 3電位pH圖只考慮了OH-這種陰離子對平衡的影響。但在實際腐蝕環(huán)境中，往往存在Cl-、SO42-、P032-等陰離子，它們可能因發(fā)生一些附加反應而使問題復雜化。 4理論電位pH圖中的鈍化區(qū)并不能反映出各種金屬氧化物、氫氧化物等究竟具有多大的保護性能。 5繪制理論電位pH圖時，往往把金屬表面附近液層的成分和PH大小等同于整體的數(shù)值。實際腐蝕體系中，金屬表面附近和局部區(qū)域內(nèi)的pH值與整體溶液的pH值其數(shù)值往往并不相同。 因此，應用電

10、位pH圖時，必須針對具體情況，進行具體分析，過分夸大或貶低電位pH圖的作用都是不對的。11、舉例說明有哪些可能的陰極去極化劑?當有幾種陰極去極化劑同時存在時，如何判斷哪一種發(fā)生還原的可能性最大?自然界中最常見的陰極去極化反應是什么?答案：（1）氫離子還原反應或析氫反應（電極反應式）；（2）溶液中溶解氧的還原反應；（3）溶液中高價離子的還原反應；（4）溶液中貴金屬離子的還原反應。判斷：（G）T，P= nFE（G）T，P= nF（EC - EA）其中：EC 為氧化劑電位； EA為還原劑電位。因此，E越負， 反應可能性越最大；有些情況下可利用氧化劑的平衡電極電位EC來粗略判斷陰極去極化反應的可能性大

11、小。最常見的陰極去極化反應：析氫反應和吸氧反應12、何謂腐蝕極化圖?說明其應用。答案：一腐蝕電池，開路時，測得陰、陽極的電位分別為E0,C和E0,A。然后用可變電阻把二電極連接起來，依次使電阻R值由大變小，電流則由零逐漸變大，相應地測出各電流強度下的電極電位，繪出陰、陽極電位與電流強度的關系圖，就是腐蝕極化圖。因此，腐蝕極化圖是一種電位電流圖，它是把表征腐蝕電池特征的陰、陽極極化曲線畫在同一張圖上構(gòu)成的。腐蝕極化圖的應用（1）極化圖用于分析腐蝕速度的影響因素(a)腐蝕速度與腐蝕電池初始電位差的關系：腐蝕電池的初始電位差（EO,C- EO,A )，是腐蝕的原動力；（例氧化性酸對鐵的腐蝕；不同金屬

12、平衡電位對腐蝕電流的影響）(b)極化性能對腐蝕速度的影響：若腐蝕電池的歐姆電阻很小，則極化性能對腐蝕電流有很大的影響；（例鋼在非氧化酸中的腐蝕極化圖）(c)溶液中含氧且及絡合劑對腐蝕速度的影響；（例銅在含氧酸及氰化物中腐蝕極化圖）(d)其他影響腐蝕速度的因素，如陰、陽極面積比和溶液電阻等。（2）腐蝕速度控制因素：陽極控制、陰極控制、混合控制和歐姆控制。13、試用腐蝕極化圖說明電化學腐蝕的幾種控制因素以及控制程度的計算方法。答案：100%100%14、混合電位理論的基本假說是什么?答案：混合電位理論包含兩項基本假說：（1）任何電化學反應都能分成兩個或兩個以上的氧化分反應和還原分反應。（2）電化學

13、反應過程中不可能有凈電荷積累。根據(jù)混合電位理論，腐蝕電位是由同時發(fā)生的兩個電極過程，即金屬的氧化和腐蝕劑的還原過程共同決定的，是腐蝕體系的混合電位。因此，根據(jù)腐蝕極化圖很容易確定腐蝕電位并解釋各種因素對腐蝕電位的影響。而根據(jù)腐蝕電位的變化卻不能準確判斷腐蝕速度的大小或變化。必須測定相應的極化曲線，根據(jù)腐蝕極化圖或動力學方程式才能確定腐蝕速度，研究腐蝕動力學過程和機理。15、何謂差異效應?產(chǎn)生負差異效應的原因是什么？（1） 答案：差異效應現(xiàn)象和定義圖中開關又斷開的情況下，鋅試樣處于自腐蝕狀態(tài)，鋅上的析氫速度為V0。然后接通開關，使鋅試樣與同溶液中的電位正的金屬鉑連通，鋅上的析氫速度為V1，則（2

14、）差異效應的腐蝕極化圖解釋（3）負差異效應，及其形成原因16、為什么說防腐就是防水？（可從極化與去極化角度解釋）答案：在一般情況下，具備腐蝕電池條件后，腐蝕初始速度較大，但很快變慢，直至很小。此現(xiàn)象稱為極化現(xiàn)象。但當環(huán)境有水存在時，會發(fā)生：氫去極化腐蝕：氫離子還原為氫氣。酸性介質(zhì)中： 2H+2e H2 反應步驟如下： H+ H2 O H+ H2 O H+ M（e） MH MH MH H2 2M或 MH H+ M（e） H2 2M堿性介質(zhì)中： H2OM（OH-） OH-M(H2O ) M(H2O ) M（ H） OH-M（ H） M（ H） H2 2M氫離子小，得電子后變相，使反應不斷進行，去極

15、化能力強。氧去極化腐蝕氧分子在陰極上的還原反應(生成H2O、OH-)的電化學腐蝕稱為氧去極化腐蝕。由于氧分子的非離子化，氧分子在溶液中的溶解度較?。ǔ合伦罡邼舛燃s為 10-4mol/L）,所以，氧向金屬表面的輸送過程如下：通過空氣-溶液界面融入溶液，以對流或擴散方式通過溶液的主要厚度層，以擴散方式通過金屬表面的溶液靜止層而到達金屬表面。 一般認為步驟是傳質(zhì)最慢步驟。在酸性介質(zhì)中氧電極過程為：形成半價氧離子 O2 e O2-形成二氧化一氫 O2- H+ HO2形成二氧化一氫離子 HO2 e HO2- 形成過氧化氫 HO2- H+ H2O2形成水 H2O2 2H+ 2e 2H2O 或 H2O2

16、1/2 O2 H2O總反應 O2 4H+ 4e 2H2O 一般認為，第一步驟為控制步驟。氫離子小，來源廣泛，還原產(chǎn)物離開溶液。總的表現(xiàn)出氫去極化能力很強。氧在水中溶解有限，擴散速度較慢，但過電位較小?？偟谋憩F(xiàn)出氧去極化能力相對較小。結(jié)論：H+(H2O)和O2是防腐的主要敵人，防腐應該說就是防水、防酸和防氧。顯然，去濕，調(diào)整pH值，除氧是防腐的首要問題。17、金屬鈍化的概念及鈍化圖和應用答案：金屬在腐蝕過程中，由于極化，尤其是陽極極化，使腐蝕速度急劇下降，這在金屬防腐中有重要意義。要利用這一現(xiàn)象，即必須研究金屬極化的規(guī)律。由于陽極極化使金屬的腐蝕減緩，因此，把陽極極化稱為金屬的鈍化。鈍化過程可劃

17、為四個階段I E0E1E4E3E2I1 I2 I3-4 活化溶解區(qū)：隨電位升高值E1,電流密度由I1逐漸增加至I2,電位達到E2就不再增加。稱E1為初始電位，稱I1為初始電流密度， E2為致鈍電位， I2為致鈍電流密度。 人們稱E1E2區(qū)為活化溶解區(qū)?；罨g化過渡區(qū)：電位到達E2之后阻隔陽極過程的氧化膜不但生成和溶解，隨著電位的升高，氧化膜越來越完整。這段電流測得的是上下抖動的虛線。但電位到達E3時，電流密度穩(wěn)定一較小值I3 。人們稱E3對應的電流密度I3為維鈍電流密度，稱E2E3區(qū)為活化鈍化過渡區(qū)。鈍化區(qū)：電位到達E3后，隨電位升至E4時，電流密度始終維持在I3 。 在E3E4電位區(qū)間內(nèi)，當

18、電流密度小于I3時，金屬就會再度腐蝕。這對陽極實施電化學保護有重要意義。人們稱E3E4電位區(qū)間為鈍化區(qū)。過鈍化區(qū)：當電位到達E4后繼續(xù)升高，形成的氧化膜物質(zhì)可能被氧化成更高價陽離子或變成可溶性陰離子或升華，或再更高的為電場作用下，氧化膜的半導體性質(zhì)已不能夠保護金屬的進一步氧化。從而使腐蝕再度開始并加劇。人們稱大于E4電位為過鈍化區(qū)。結(jié)論：由金屬鈍化過程IE曲線可知，具有意義的是鈍化區(qū)。這一區(qū)域可使金屬處于保護。要達到這一區(qū)域，金屬充當陽極時的外電位與電流密度必須控制到這一區(qū)域。若不是外加電壓和電流，金屬與鈍化劑及環(huán)境要有較好的對應和選擇。顯然，鈍化區(qū)的E3越低，E4越高，其鈍化能力越強。越易實

19、現(xiàn)陽極保護。18、關于金屬鈍化的解釋有幾種理論？簡述各理論并比較？（1）成相膜理論這種理論認為，當金屬陽極溶解時，可以在金屬表面生成一層致密的、覆蓋得很好的固體產(chǎn)物薄膜。這層產(chǎn)物膜構(gòu)成獨立的固相膜層，把金屬表面與介質(zhì)隔離開來，阻礙陽極過程的進行，導致金屬溶解速度大大降低，使金屬轉(zhuǎn)入鈍態(tài)。（2）吸附理論吸附理論認為，金屬鈍化是由于表面生成氧或合氧粒子的吸附層，改變了金屬/溶液界面的結(jié)構(gòu)，并使陽極反應的活化能顯著提高的緣故。即由于這些粒子的吸附，使金屬表面的反應能力降低了，因而發(fā)生了鈍化。（3）兩種理論的比較共同點；差異點19、什么叫局部腐蝕？為什么說局部腐蝕比全面腐蝕更有害？答案：全面腐蝕：腐蝕

20、在整個金屬表面上進行。局部腐蝕：腐蝕集中在金屬表面局部，大部分幾乎不發(fā)生腐蝕。全面腐蝕的陰陽極尺寸微小且緊密靠攏、動態(tài)變化不定，在微觀上難以分辨，在宏觀上更不能區(qū)別。局部腐蝕的陰陽極區(qū)獨立存在，至少在微觀上可以分開。陽極區(qū)面積小，陰極區(qū)面積大。有人把全面腐蝕歸為化學腐蝕，把局部腐蝕歸為化學腐蝕。很明顯，全面腐蝕可以預測，易于觀察變化，容易預防和發(fā)現(xiàn)，危害較??；對于局部腐蝕，由于發(fā)生在局部，甚至發(fā)生在金屬的內(nèi)部，極具隱蔽性，不易觀察和發(fā)現(xiàn)，往往預測不到而毫無預兆突然發(fā)生，危害性較大。目前，由于局部腐蝕的預測和防止還存在困難，故局部腐蝕引發(fā)的突然災難事故，遠遠大于全面腐蝕帶來的事故。20、電偶腐蝕

21、的概念、因素、控制答案：電偶腐蝕的概念異金屬在同一介質(zhì)中接觸，由于腐蝕電位不相等有電偶電流通過，是電位較低的金屬加速溶解，造成接觸處的局部腐蝕；而電位較高的金屬，溶解速度反而減少。上述的本質(zhì)是兩種不同的金屬電極構(gòu)成宏觀原電池腐蝕，稱為電偶腐蝕，亦稱接觸腐蝕或雙金屬腐蝕。例一：沿海一硫酸廠，SO2冷凝器采用內(nèi)管石墨（走SO2 ），外管為碳鋼（走冷凝海水）。石墨與碳鋼在套接上有局部連接。使用半年后，局部腐蝕穿孔。例二：各種金屬管道中的連接處、轉(zhuǎn)彎處沉積的異金屬離子，都會構(gòu)成電偶腐蝕。例三：金屬連接的螺絲、鉚釘、焊接材料等等影響電偶腐蝕的因素兩種金屬的電偶序位置 兩種金屬的面積比：陽極的腐蝕速度u

22、與陰極的面積大小有關陰極的面積越大，腐蝕速度越快。陰極面積Sk ,陽極面積Sa,二者之比為： Sk / Sa。陽極的腐蝕速度有： u=k Sk / Sa 在氫去極化腐蝕時，陰極面積相對較大時，陰極電密度相對較小，使陰極上的氫過電位變小，氫去極化的能力就越大，使陽極的腐蝕速度增加。在氧去極化腐蝕時，陰極面積相對較大時，對陽極腐蝕速度影響相對于氫去極化腐蝕較小，但還是會加劇陽極腐蝕。介質(zhì)的電導率：介質(zhì)是電化學腐蝕的離子導體，異金屬共處于同一介質(zhì)中接觸處為電子導體。當電子導體電阻很小時，離子導體的導電能力決定腐蝕速度。當介質(zhì)有較強的導電能力時(強電解質(zhì)溶液）陽極的表面（四面八方）都可發(fā)生腐蝕（偶電流

23、可分散到遠離接觸點的陽極表面上去，陽極所受腐蝕較為均勻），容易觀察到表面的腐蝕痕跡。容易預防。當介質(zhì)有較弱的導電能力時(弱電解質(zhì)溶液）陽極的大部分表面（四面八方）不發(fā)生腐蝕（偶電流不能分散到遠離接觸點的陽極表面上去），容易在接觸點附近發(fā)生腐蝕，結(jié)果相當于縮小了陽極面積，加大了接觸點的腐蝕速度，且腐蝕點隱藏在不易觀察的接觸面上，不以預防，危害較大。電偶腐蝕的控制在設計設備與部件時，避免異金屬腐蝕必需異金屬接觸時，選用電偶序相近的異金屬必需異金屬接觸時，采用大陽極小陰極的結(jié)構(gòu)必需異金屬接觸時，采用非金屬絕緣必需異金屬接觸時，要進行較好的表面處理21、小孔腐蝕的概念、特征、因素與控制答案：小孔腐蝕的

24、概念：在金屬的局部地區(qū)，出現(xiàn)向深部發(fā)展的腐蝕小孔，其余地區(qū)不腐蝕或腐蝕輕微，這種腐蝕形態(tài)稱為小孔腐蝕，簡稱孔蝕或稱點蝕。具有自鈍化的金屬（含合金），如不銹鋼、鋁、鋁合金，鈦或鈦合金等，碳鋼在氧化皮或繡層有孔隙的情況下，在含有氯離子的介質(zhì)中，經(jīng)常發(fā)生小孔腐蝕。金屬小孔腐蝕的特征蝕孔小，直徑約為數(shù)10微米；蝕孔深：深度一般大于孔徑；疏密不等，多少不一?？湛诙鄶?shù)有腐蝕產(chǎn)物覆蓋。腐蝕開始到暴露（肉眼可見）一般要經(jīng)歷200天以上。（誘導期較長）孔蝕沿重力方向發(fā)展，一旦形成蝕孔，具有“向下深挖”的動力。一些蝕孔在外界影響下，可能停止發(fā)展，留下一些蝕坑；少數(shù)蝕孔繼續(xù)發(fā)展，甚至穿透金屬。影響小孔腐蝕的因素金屬

25、性質(zhì)的因素：自鈍化金屬敏感介質(zhì)中離子的影響：尤利格等人確定氯離子濃度與電位的關系: 18-8不銹鋼 Eb= - 0.088 aCl + 0.108 鋁 Eb= - 0.124 aCl - 0.0504 人們稱Cl是小孔腐蝕的“激發(fā)劑”。 但介質(zhì)中有FeCl3 、CuCl2、HgCl2時，不僅具備了氯離子條件，還具備了氧化劑條件，即使在缺氧條件下也會發(fā)生小孔腐蝕。為什么？溫度和酸度：影響不明顯。（條件環(huán)境是使金屬鈍化，非鈍化環(huán)境條件不是這里討論的問題）介質(zhì)流速影響 介質(zhì)的流速對對小孔腐蝕有雙重作用：流速增加，加大溶解氧向金屬表面?zhèn)魉?，使鈍化膜易形成；流動的介質(zhì)帶走了金屬表面的沉積物，除去了小孔腐

26、蝕的封閉環(huán)境，減少了小孔腐蝕的機會。 實驗：將1Cr13不銹鋼片置于50 、流速0.13m/s的海水中， 1個月后發(fā)生小孔腐蝕并穿孔；當海水流速增加到2.5m/s時，13個月后無小孔腐蝕；當流速到形成湍流，鈍化膜經(jīng)不起沖刷而破壞，產(chǎn)生另一類腐蝕磨損腐蝕。 經(jīng)驗使我們會看到：不銹鋼設備經(jīng)常運轉(zhuǎn)，小孔腐蝕較輕，長期不使用易發(fā)生小孔腐蝕。金屬的表面狀態(tài)：平整程度、清潔程度、焊渣、傷痕等小孔腐蝕的控制選用耐小孔腐蝕的材料：降低介質(zhì)中氯離子濃度加入緩蝕劑預鈍化外加陰極電流保護22、縫隙腐蝕的概念、特點與控制?？p隙腐蝕與小孔腐蝕的區(qū)別？答案：縫隙腐蝕的概念：金屬在腐蝕介質(zhì)中，由于金屬與金屬或金屬與非金屬之

27、間形成特別小的縫隙，使縫隙內(nèi)介質(zhì)處于滯留狀態(tài)，引起縫隙內(nèi)金屬加劇腐蝕。典型例子：法蘭連接面，螺母壓緊面，焊縫氣孔或虛焊面，銹層，長期密不透風的覆蓋物下面等。縫隙腐蝕的特點：縫隙大小約在0.025 0.1mm之間（肉眼不易分辨）。當縫隙寬度大于0.1mm后，縫隙內(nèi)的介質(zhì)不易滯留，不易發(fā)生縫隙腐蝕。 縫隙腐蝕的金屬比小孔腐蝕更為普遍，除易鈍化金屬易發(fā)生外，其他金屬也發(fā)生縫隙腐蝕?？p隙腐蝕的介質(zhì)比小孔腐蝕更為普遍，幾乎所有的介質(zhì)環(huán)境下都可發(fā)生縫隙腐蝕，而在活潑性陰離子的中性介質(zhì)中最易發(fā)生?？p隙腐蝕的控制選材上采用耐蝕合金：結(jié)構(gòu)設計上防止形成縫隙： 腐蝕程度 金屬之間鏍桿（栓）連接 疊（加）焊（接）

28、對（齊）焊（接）。對縫隙用固體填實。采用電化學保護金屬表面的狀態(tài)：光潔度、整潔度縫隙腐蝕與小孔腐蝕的異同點起源不同：小孔腐蝕起源于金屬表面的孔蝕核，縫隙腐蝕起源于金屬表面的特小縫隙；材料、介質(zhì)條件不同：小孔腐蝕，易鈍化金屬，只在含有Cl離子的介質(zhì)中發(fā)生，縫隙腐蝕可在任何金屬、介質(zhì)中發(fā)生；腐蝕過程不同：小孔腐蝕是慢慢形成閉塞電池，縫隙腐蝕由于先有縫隙的存在而是閉塞電池形成較快；小孔腐蝕往往沿重力方向發(fā)展，孔直徑小而形成全封閉的閉塞電池，而縫隙腐蝕各種方向都有發(fā)展，縫隙相對于小孔較寬，形成的閉塞電池的程度較小孔要?。ò腴]塞滇池）。腐蝕的形態(tài)不同：小孔腐蝕的孔窄而深，縫隙腐蝕的蝕坑是廣而淺；小孔腐蝕

29、一旦形成，新的時孔不再發(fā)生，縫隙腐蝕將不斷發(fā)生新的腐蝕點。23、 晶間腐蝕的概念、特點、因素與控制。舉一個晶間腐蝕的例子。答案：晶間腐蝕的概念：腐蝕沿著金屬或合金的晶粒（體）邊界或它的鄰近區(qū)域發(fā)展，晶粒本身腐蝕很輕微。晶間腐蝕的特點與危害：腐蝕使晶粒間的結(jié)合力大大削弱，直至使金屬的機械強度完全尚失。遭受腐蝕的不銹鋼，表面看來還很光亮，但輕輕敲打，就會碎成細粒，并可見細粒表面發(fā)生顏色改變（銹跡斑斑）。此種腐蝕隱蔽性很強，易造成設備的突然破壞，危害性極大。晶間腐蝕敏感性高的材料：不銹鋼 鎳基合金 鋁合金 鎂合金等。晶間腐蝕的控制重新固溶處理鈍化處理穩(wěn)定化處理采用低碳鋼、雙相鋼電焊。當電焊后沒有及時

30、淬火或穩(wěn)定化處理可能引起晶間腐蝕。24、 應力腐蝕的概念、特征與控制。答案：應力腐蝕的概念：是指金屬材料在固定應拉力和特定介質(zhì)的共同作用下引起的破裂。SCC。特征：工程上常用的材料，如不銹鋼、銅合金、碳鋼、高強度鋼等，在特定介質(zhì)中都可能產(chǎn)生應力腐蝕破裂。在腐蝕的過程中材料先出現(xiàn)微觀腐蝕裂紋，然后再擴展為宏觀裂紋；微觀裂紋一旦生成，其發(fā)展速度比其他類型局部腐蝕快得多。例，碳鋼在海水中的應力腐蝕速度是小孔腐蝕的106，而且材料在破裂前沒有明顯的預兆。顯然，應力腐蝕破裂是局部腐蝕最具危險的腐蝕。應力腐蝕的控制選用耐蝕的材料：海水中、鹽水中碳鋼好 雙相鋼港應力腐蝕能力強：例 1Cr10Ni10雙相鋼4

31、2%MgCl2沸騰介質(zhì)中，2000小時無應力腐蝕破裂；而奧氏體不銹鋼1小時內(nèi)材料破裂?？刂茟Γ涸谥苽浜脱b配構(gòu)件時，應使構(gòu)件具有最小的殘余應力。正確進行熱處理，消除構(gòu)件的內(nèi)應力?？刂平橘|(zhì)：采用電化學保護25、 疲勞腐蝕的概念、機理和控制。概念：金屬材料在循環(huán)應力或脈動應力和介質(zhì)的聯(lián)合作用下，引起的斷裂腐蝕形態(tài)。疲勞腐蝕機理：交變應力、脈動應力使金屬表面形成滑移，由于擠壓效應，使局部產(chǎn)生高溫、裂縫而形成裂紋源，最后發(fā)展成為宏觀腐蝕疲勞紋。直至斷裂。腐蝕疲勞的控制：選材、表面處理、陽極保護等等。26、 （磨損腐蝕）水輪機葉片、船螺旋槳的背面（迎流體面的反面），常出現(xiàn)孔蝕坑。請正確解釋產(chǎn)生這種腐蝕的

32、原因。答案：由于水輪機葉片、船螺旋槳的背面與介質(zhì)（水）的相對運動使其表面遭受介質(zhì)（水）的磨損腐蝕。機理是：金屬構(gòu)件與介質(zhì)做高速相對運動，使金屬背面（迎流體面的反面）產(chǎn)生負壓，局部表面產(chǎn)生渦流和氣泡，氣泡在不斷生成與破滅，破滅的氣泡產(chǎn)生的壓力不斷拍打著金屬的表面而使金屬表面產(chǎn)生腐蝕，產(chǎn)生類似湍流腐蝕的孔蝕坑。這種腐蝕稱為空泡腐蝕，有稱空穴腐蝕或汽蝕。27、金屬腐蝕防護的方法答案：研究腐蝕機理，探討腐蝕規(guī)律，了解發(fā)生腐蝕的原因及影響腐蝕的相關因素，主要目的就是指出高效簡便、切實可行的防止金屬材料或設備腐蝕的得力措施，達到防蝕，減蝕、緩蝕、免蝕的目的，以控制腐蝕造成的破壞，延長材料或設備使用壽命。由

33、于腐蝕本身的復雜性，腐蝕防護技術(shù)涉及范圍很廣，內(nèi)容十分豐富。實踐中應用最廣的腐蝕防護措施有， (1)正確選材和合理設計。 (2)改善腐蝕環(huán)境。調(diào)整酸度、濕度、添加緩蝕劑等 (3)電化學保護。 陽極保護、陰極保護、聯(lián)合保護 (4)表面保護。 鈍化、電鍍、涂層 28、防腐結(jié)構(gòu)設計答案：合理的結(jié)構(gòu)設計對于腐蝕控制十分重要，因為即使選用了性能良好的耐蝕材料，也會由于結(jié)構(gòu)設計不合理而造成水分和其它腐蝕介質(zhì)的積存、局部過熱、應力集中、流體渦流等，從而引發(fā)多種形態(tài)的局部腐蝕，加速構(gòu)件的腐蝕破壞，造成嚴重的腐蝕后果?？梢赃@樣講：合理選材主要側(cè)重于控制材料的全面腐蝕，而合理的結(jié)構(gòu)設計主要是為控制材料的局部腐蝕。

34、防腐結(jié)構(gòu)設計主要從下述方面考慮： 盡量避免水分及塵粒的積存，水溶性介質(zhì)及塵粒的積存會引起并加速有關部位的局部腐蝕，因此應盡量避免可能使水分及塵粒積存的結(jié)構(gòu)。正確選擇連接方式結(jié)構(gòu)設計中，同種材料或異種材料的連接是不可避免的，各種連接方式都可能引發(fā)縫隙腐蝕或電偶腐蝕，因此必須重視正確選擇連接方式。常用的連接方式有配合尺寸連接、螺紋連接，鉚接，焊接，粘結(jié)和法蘭盤連接等，各種連接方式都有各自的特點。從防腐角度看，粘結(jié)不僅無縫隙，而且粘接劑多為絕緣體，粘結(jié)劑形成膜可隔絕被連接件的直接接觸，有利于防止電偶腐蝕，所以是最佳的連接方式。當然對于別的連接方式，只要采取可靠的對應措施，也可以避免或減輕發(fā)生局部腐蝕

35、的趨勢，故針對具體情況，合理選擇連接方式并輔之以相應的防腐措施是防腐結(jié)構(gòu)設計中的重要內(nèi)容。 防止環(huán)境差異引起的腐蝕由于環(huán)境差異會形成多種宏觀腐蝕電池，導致陽極區(qū)的局部金屬發(fā)生嚴重腐蝕。比如由于溫度差形成溫差電池，由于通氣差異形成氧濃差電池；由于濃度差形成鹽濃差電池等，它們都屬于環(huán)境差異電池，基于這類因素造成的腐蝕，都屬于環(huán)境差異腐蝕。在結(jié)構(gòu)設計中，應當注意避免局部金屬之間的環(huán)境差異，比如將加熱器安置于溶液的中間，防止形成環(huán)境差異電池，減輕或消除由于環(huán)境差異造成的腐蝕。防止各種局部腐蝕結(jié)構(gòu)設計合理與否，與發(fā)生多種形式的局部腐蝕有密切的關系，諸如電偶腐蝕、縫隙腐蝕，應力腐蝕、湍流腐蝕等都可能由于不

36、合理的結(jié)構(gòu)設計而引發(fā)。 29、防腐工藝設計無數(shù)事實表明，金屬材料的加工制造和裝配與腐蝕事故的發(fā)生關系密切，許多腐蝕問題是由于不合理的工藝過程留下的嚴重隱患造成的，因此必須高度重視防腐工藝設計。 下面就加工環(huán)節(jié)中應考慮到的防腐措施作一扼要介紹。 (一)機械加工(1)金屬材料進行機械加工成型工藝時應保證較小的殘余應力。(2)金屬材料經(jīng)過機械成型加工后應及時進行消除應力熱處理。(3)磨光、拋光及噴丸處理有助于提高材料耐蝕性。(4)保證機械加工表面光潔度，特別是在應力集中處。 (5)機械加工中使用的切削冷卻液，應對加工材料無腐蝕性。 (6)對某些零件應采取必要的工序間防銹措施。(二)熱處理(1)應防止

37、金屬高溫氧化和脫碳，最好采用真空熱處理、可控氣氛熱處理、感應加熱處理或使用熱處理保護涂料。(2)對有氫脆敏感性的材料如高強鋼、超高強鋼及鈦合金，不能在含氫氣氛中加熱。(3)對易產(chǎn)生沿晶腐蝕和應力腐蝕的材料，應避開敏感的熱處理溫度，并嚴格遵守工藝規(guī)程。(4)對于在腐蝕性介質(zhì)中處理的工件，應及時清除腐蝕性殘留物。(S)對于可產(chǎn)生較大殘余拉應力的熱處理，在最終熱處理后，須采取消除應力措施。(6)表面淬火、化學熱處理等有助于提高材料耐蝕性，若有條件或可能時，應盡量采用。(三)鍛造和擠壓 (1)應控制鍛件流線末端的外露。 (2)對有較大殘余應力的鍛件應采取消除應力措施。(3)某些鍛造工藝對提高耐蝕性有利

38、，如對高強度鋁合金來說， 自由鍛比模鍛更有利于提高鍛件的抗應力腐蝕能力。(四)鑄造 (1)盡量采用精密鑄造工藝，減少鑄件的孔洞、砂眼。 (2)若有可能應盡量除去鑄件表面的多孔層或進行封孔處理。(3)避免鑄件上鑲嵌件與鑄件之間較大的電位差，減輕電偶腐蝕的危害。 (五)焊接 (1)從防腐角度看，對接焊比搭接焊好，連續(xù)焊比斷續(xù)焊和點焊好，若有可能，最好以粘接代替焊接。 (2)焊材成分應與基體成分相近，或焊條材料電位比基體更正一些，避免大陰極(基體)，小陽極(焊縫)的不良腐蝕組合。(3)焊縫處的熱影響區(qū)容易發(fā)生局部腐蝕，應采取必要的保護措施。(4)焊接后，焊縫處的殘渣應及時清理干凈，以免殘渣引起局部腐

39、蝕。(5) 點焊件、斷續(xù)焊件及單面搭接焊件，宜采用涂漆或噴涂金屬等方法。(6)焊接和表面處理二者在工序上應有合理全排。 (六)表面處理許多零件或構(gòu)件都要經(jīng)過電鍍、氧化、涂漆等各種表面處理，這些工序雖然屬防腐措施，但若處理不當也會腐蝕工件或留下腐蝕隱患。(1) 脫脂、酸洗等表面處理工序可能產(chǎn)生過腐蝕或滲氫，應慎重處理。(2) 電鍍，氧化處理后要及時清理殘留的各種腐蝕性介質(zhì)。(3) 酸洗、電鍍后要考慮除氫處理。(4) 聯(lián)結(jié)件或組合件一般先進行表面處理，然后聯(lián)結(jié)或組合。 (5) 對于破損的表面處理層應及時返工或修補。 (6) 對高強、超高強度鋼、鋁、鎂、鈦合金等，應嚴格遵守相應的要求和規(guī)定。 (七)

40、，裝配 (1)裝配前應檢查和核實零件的鍍層是否正確，保護層是否有損傷，零件是否已發(fā)生腐蝕等。 (2) 易于發(fā)生腐蝕的零件，不允許赤手裝配，防止手汗對零件的腐蝕。 (3)裝配時注意不要造成過大的裝配應力。 (4)對不宜接觸的材料不能裝配在一起。(5)對有密封要求的部位，在裝配中要保證密封質(zhì)量。(6)裝配中及裝配結(jié)束后應及時進行清理檢查，除去灰塵，金屬屑等殘留物，并檢查通風孔、排水孔等孔口，使之不被堵塞，以便腐蝕性介質(zhì)及時排除。30、何為緩蝕劑？緩蝕劑的分類？簡要介紹不同緩蝕劑的作用機理。答案：緩蝕劑是一種當它以適當?shù)臐舛然蛐问酱嬖谟诮橘|(zhì)中時，可以防止和減緩腐蝕的化學物質(zhì)或復合物質(zhì)。緩蝕劑的分類： (1)按化學結(jié)構(gòu)分為無機緩蝕劑和有機緩蝕劑。 (2)按使用介質(zhì)的pH值分為酸性介質(zhì)(pH 14)緩蝕劑、中性介質(zhì)(pH 5