金屬腐蝕與防護(hù)課后習(xí)題答案

1、腐蝕與防護(hù)試題1化學(xué)腐蝕的概念、及特點(diǎn)答案：化學(xué)腐蝕：介質(zhì)與金屬直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的變質(zhì)或損壞現(xiàn)象稱為金屬的化學(xué)腐 蝕。是一種純氧化-還原反應(yīng)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(jìn)行的，沒有腐蝕電流產(chǎn)生，反應(yīng)速度受多項(xiàng)化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)控制。歸納化學(xué)腐蝕的特點(diǎn)在不電離、不導(dǎo)電的介質(zhì)環(huán)境下反應(yīng)中沒有電流產(chǎn)生，直接完成氧化還原反應(yīng)腐蝕速度與程度與外界電位變化無關(guān)2、金屬氧化膜具有保護(hù)作用條件，舉例說明哪些金屬氧化膜有保護(hù)作用，那些沒有保護(hù)作用，為什么？答案：氧化膜保護(hù)作用條件： 氧化膜致密完整程度； 氧化膜本身化學(xué)

2、與物理穩(wěn)定性質(zhì)；氧化膜與基體結(jié)合能力；氧化膜有足夠的強(qiáng)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(xué)表示：反應(yīng)的金屬體積：Vm = m/ P m-摩爾質(zhì)量氧化物的體積：V mo= m/ P 用 = V MO V M = m P/（ m P ）當(dāng)申 1金屬氧化膜具備完整性條件部分金屬的值氧化物氧化物氧化物Mo(33.4WO33.4V2O53.2Nb2O52.7Sb2O52.4Bi2O52.3Cr2O32.0TiO21.9MnO1.8FeO1.8Cu2O1.7ZnO1.6Ag2。1.6NiO1.5PbO21.4SnQ1.3Al2

3、O31.3CdO1.2MgO1.0CaO0.7MoO WO 3 V 2C5這三種氧化物在高溫下易揮發(fā)，在常溫下由于值太大會(huì)使體積膨脹，當(dāng)超過金屬膜的本身強(qiáng)度、塑性時(shí)，會(huì)發(fā)生氧化膜鼓泡、破裂、剝離、脫落。Cr2C3 TiO 2 MnO FeO Cu 2O ZnO Ag 2O NiO PbO 2 SnO 2 Al 2O3 這些氧化 物在一定溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定存在，值適中。這些金屬的氧化膜致密、穩(wěn)定，有較好的保護(hù)作用。MgO CaO值較小，氧化膜不致密，不起保護(hù)作用。3、電化學(xué)腐蝕的概念，與化學(xué)腐蝕的區(qū)別答案：電化學(xué)腐蝕：金屬與介質(zhì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而引起的變質(zhì)與損壞。與化學(xué)腐蝕比較： 是“濕”腐蝕 氧化還

4、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(guān) 有次生產(chǎn)物4、解釋現(xiàn)象：試驗(yàn) 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(yàn) 2：將銅塊與鋅塊不相互接觸，而在體系外用導(dǎo)線連接，若在導(dǎo)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(dòng)。試驗(yàn) 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(dòng)序上， 鋅比銅易失去電子， 電子通過導(dǎo)線或與銅接觸面進(jìn)入銅塊，在銅表面將 電子傳遞給氫離子而形成氫氣。同時(shí)鋅離子進(jìn)入溶液。Zn t Zn 2+ 2e陽極2H + + 2e（Cu） tH2T 陰極 鋅塊自身在鹽酸介質(zhì)之中的溶解

5、問題的解釋：微觀動(dòng)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(dǎo)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(fù)的一端會(huì)逐漸溶解。5、 解釋現(xiàn)象：試驗(yàn)：3%NaCI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(lán)紅相間的斑點(diǎn)，接著液滴中心變藍(lán)，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(gè)液滴產(chǎn)生氧濃差。結(jié)果：液滴中心較負(fù)成為陽極，發(fā)生：FeT2e = Fe2+反應(yīng)。Fe 2+與K3Fe（CN

6、）6作用，形成藍(lán)色。液滴邊緣部位較正，成為陰極，發(fā)生：O2+ H2C 4e t40HT反應(yīng)。0H_與酚酞作用，形成粉紅色。又由于液滴中心的 Fe2+向邊緣擴(kuò)散，0H向中心擴(kuò)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(diǎn)為貧氧，為負(fù)極，金屬腐蝕；與空氣接觸點(diǎn)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(fù)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(yàn)：一根銅絲一端置于0.1moI/LCuS04 溶液中，另一端置于 1moI/LCuS0

7、4 溶液中。發(fā)現(xiàn)，銅絲置于 0.1moI/LCuS0 4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(dòng)，是因?yàn)樵趦啥他}濃差使銅絲兩 端產(chǎn)生電位差。8、解釋現(xiàn)象：試驗(yàn)：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(qiáng)，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

8、向低溫一端，是低溫一端的金屬離子沉積。各種熱交換器、燃燒器等已發(fā)生溫差腐蝕9、繪出Fe H2C的E pH圖，指出保護(hù)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(yīng)用。答案：金屬的E pH圖的應(yīng)用預(yù)計(jì)一定條件下的金屬腐蝕行為反應(yīng)金屬自發(fā)腐蝕熱力學(xué)傾向指明金屬實(shí)施保護(hù)的可能性與方向總結(jié)E pH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(yīng)用舉例：如圖1,當(dāng)環(huán)境條件在紅點(diǎn)處時(shí)，通過調(diào)整酸度可使其進(jìn)入鈍化區(qū)；實(shí)行陰極保 護(hù)可使其進(jìn)入保護(hù)區(qū)。10、理論電位一pH圖的局限性？答案：一些局限性：1 由于金屬的理論電位一 pH圖是一種以熱力學(xué)為基礎(chǔ)的電化學(xué)平衡圖

9、，因此它只能預(yù) 示金屬腐蝕傾向的大小，而不能預(yù)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(shí)際腐蝕情況下，可能偏離這個(gè)平衡條件。3 .電位一pH圖只考慮了 0H-這種陰離子對平衡的影響。但在實(shí)際腐蝕環(huán)境中，往往存 在Cl-、SQ2-、P032-等陰離子，它們可能因發(fā)生一些附加反應(yīng)而使問題復(fù)雜化。4 .理論電位一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(hù)性能。5 .繪制理論電位一pH圖時(shí)，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(shí)際腐蝕體系中，金屬表面附近和局部區(qū)

10、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(yīng)用電位 pH 圖時(shí)，必須針對具體情況，進(jìn)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(dāng)有幾種陰極去極化劑同時(shí)存在時(shí)，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(yīng)是什么?答案：（1）氫離子還原反應(yīng)或析氫反應(yīng)（電極反應(yīng)式）；（2）溶液中溶解氧的還原反應(yīng)；（3）溶液中高價(jià)離子的還原反應(yīng)；（4）溶液中貴金屬離子的還原反應(yīng)。判斷：（“ G） T, P= nF E（“ 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(fù)，反

11、應(yīng)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(yīng)的可能性大小。最常見的陰極去極化反應(yīng)：析氫反應(yīng)和吸氧反應(yīng)12、何謂腐蝕極化圖 ?說明其應(yīng)用。答案：一腐蝕電池，開路時(shí)，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(yīng)地測出各電流強(qiáng)度下的電極電位,繪出陰、陽極電位與電流強(qiáng)度的關(guān)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(yīng)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(guān)

12、系：腐蝕電池的初始電位差（EQ,C- EQ,A ） ,是腐蝕的原動(dòng)力； （例氧化性酸對鐵的腐蝕；不同金屬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(luò)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(xué)腐蝕的幾種控制因素以及控制程度的計(jì)算方法。 答案：圖g詣不同控制ia素的席蝕極代圖w陰段控制b w陽極

13、控制$住混合控制宗3麻姆控制.$匕=毀-C Vc+x 100%x 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(xiàng)基本假說：（1）任何電化學(xué)反應(yīng)都能分成兩個(gè)或兩個(gè)以上的氧化分反應(yīng)和還原分反應(yīng)。（2）電化學(xué)反應(yīng)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(shí)發(fā)生的兩個(gè)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(zhǔn)確判斷腐蝕速度的大小或變化。必須測定相應(yīng)的極化曲線，根據(jù)腐蝕極化圖或動(dòng)力學(xué)方程式才能確定腐蝕速度， 研究腐蝕動(dòng)力學(xué)過程和

14、機(jī)理。15、何謂差異效應(yīng)？產(chǎn)生負(fù)差異效應(yīng)的原因是什么？（1）答案：差異效應(yīng)現(xiàn)象和定義圖中開關(guān)又?jǐn)嚅_的情況下，鋅試樣處于自腐蝕狀態(tài)，鋅上的析氫速度為 Vo 然后接通開關(guān)，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B(2) 差異效應(yīng)的腐蝕極化圖解釋(3) 負(fù)差異效應(yīng)，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(dāng)環(huán)境有水存在時(shí)，會(huì)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 t H 2反應(yīng)步驟如下：H+H2 O t H + +

15、 H2 O+H+ M (e)T MHMH+ MHtH 2 + 2M或 MH + H+ + M (e)tH2 + 2M堿性介質(zhì)中：h2o+ m( oH)tOH+ M(巧O )M(H2O ) tM(H) + oHM ( H) + M ( H )tH2 + 2M氫離子小，得電子后變相，使反應(yīng)不斷進(jìn)行，去極化能力強(qiáng)。 氧去極化腐蝕氧分子在陰極上的還原反應(yīng) (生成H2O OH)的電化學(xué)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小(常壓下最高濃度約為10-4 mol/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(kuò)散方式通過溶液的主要厚度層，

16、 以擴(kuò)散方式通過金屬表面的溶液靜止層而到達(dá)金屬表面。一般認(rèn)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(jià)氧離子02+e T O 2 +形成二氧化一氫02+ H T H02形成二氧化一氫離子H0t H02形成過氧化氫H0+ h t H2q形成水22+2H+ 2e t 2H2O或 H 2O2 T 1/2 O 2 + H2O總反應(yīng)O2 + 4H+ + 4e t 2H2O一般認(rèn)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?？偟谋憩F(xiàn)出氫去極化能力很強(qiáng)。氧在水中溶解有限，擴(kuò)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 02是防腐的主要敵人，防

17、腐應(yīng)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(yīng)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。鈍化過程可劃為四個(gè)階段活化溶解區(qū)：隨電位升高值E1,電流密度由I 1逐漸增加至12,電位達(dá)到 E就不再增加。 稱Ei為初始電位，稱I i為初始電流密度，E2為致鈍電位，I 2為致鈍電流密度。 人們稱 E1 B區(qū)為活化溶解區(qū)。活化鈍化過渡區(qū)：電位到達(dá) E2 之后阻隔陽極過程的氧化膜不但生

18、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(dòng)的虛線。但電位到達(dá)E3 時(shí)，電流密度穩(wěn)定一較小值13。人們稱E3對應(yīng)的電流密度13為維鈍電流密度，稱 E2 E3區(qū)為 活化鈍化過渡區(qū)。鈍化區(qū)：電位到達(dá) E3后，隨電位升至 E4時(shí)，電流密度始終維持在 13 。在E3E4電 位區(qū)間內(nèi)，當(dāng)電流密度小于 I 3時(shí)，金屬就會(huì)再度腐蝕。這對陽極實(shí)施電化學(xué)保護(hù)有重要意 義。人們稱 E3 E4 電位區(qū)間為鈍化區(qū)。過鈍化區(qū)：當(dāng)電位到達(dá) 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(jià)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(dǎo)體性質(zhì)已不能夠保護(hù) 金屬的進(jìn)一步

19、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log I E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(hù)。 要達(dá)到這一區(qū)域， 金屬充當(dāng)陽極時(shí)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(yīng)和選擇。顯然，鈍化區(qū)的 E3越低，E4越高，其鈍化能力越強(qiáng)。越易實(shí)現(xiàn)陽極保護(hù)。18、關(guān)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(rèn)為， 當(dāng)金屬陽極溶解時(shí)， 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(dú)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

20、的進(jìn)行，導(dǎo)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(rèn)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(yīng)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(yīng)能力降低了，因而發(fā)生了鈍化。（3）兩種理論的比較共同點(diǎn)；差異點(diǎn)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：腐蝕在整個(gè)金屬表面上進(jìn)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(dòng)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(dú)立存在，至少在微觀上可以分開

21、。 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(xué)腐蝕，把局部腐蝕歸為化學(xué)腐蝕。 很明顯， 全面腐蝕可以預(yù)測，易于觀察變化，容易預(yù)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(yù)測不到而毫無預(yù)兆突然發(fā)生，危害性較大。目前， 由于局部腐蝕的預(yù)測和防止還存在困難，故局部腐蝕引發(fā)的突然災(zāi)難事故，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于全面腐蝕帶來的事故。20、電偶腐蝕的概念、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

22、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（走冷凝一海水）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(huì)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：與陰極的面積大小有關(guān)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 / S a。陽極的腐蝕速度有：.=k Sk / S a在氫去極化腐蝕時(shí)， 陰極面積相對較大時(shí)，

23、 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(shí)，陰極面積相對較大時(shí)，對陽極腐蝕速度影響相對于氫去極化腐蝕較 小，但還是會(huì)加劇陽極腐蝕。介質(zhì)的電導(dǎo)率：介質(zhì)是電化學(xué)腐蝕的離子導(dǎo)體，異金屬共處于同一介質(zhì)中接觸處為電子導(dǎo)體。當(dāng)電子導(dǎo)體電阻很小時(shí)，離子導(dǎo)體的導(dǎo)電能力決定腐蝕速度。當(dāng)介質(zhì)有較強(qiáng)的導(dǎo)電能力時(shí)（強(qiáng)電解質(zhì)溶液）陽極的表面（四面八方）都可發(fā)生腐蝕（偶 電流可分散到遠(yuǎn)離接觸點(diǎn)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(yù)防。當(dāng)介質(zhì)有較弱的導(dǎo)電能力時(shí) （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

24、流不能分散到遠(yuǎn)離接觸點(diǎn)的陽極表面上去），容易在接觸點(diǎn)附近發(fā)生腐蝕，結(jié)果相當(dāng)于縮小了陽極面積， 加大了接觸點(diǎn)的腐蝕速度，且腐蝕點(diǎn)隱藏在不易觀察的接觸面上，不以預(yù)防，危害較大。電偶腐蝕的控制 在設(shè)計(jì)設(shè)備與部件時(shí)，避免異金屬腐蝕 必需異金屬接觸時(shí)，選用電偶序相近的異金屬 必需異金屬接觸時(shí)，采用大陽極小陰極的結(jié)構(gòu) 必需異金屬接觸時(shí)，采用非金屬絕緣 必需異金屬接觸時(shí)，要進(jìn)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(diǎn)蝕。具有自鈍化的金屬（含合金），如不銹鋼、鋁、

25、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?數(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(dǎo)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(dòng)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(guān)系：18-8 不銹鋼 E b= - 0.088 噸:Cl + 0.108鋁

26、 E b= - 0.124 log : Cl - 0.0504人們稱Cl是小孔腐蝕的“激發(fā)劑”。但介質(zhì)中有FeCI3、CuCI2、HgCI2時(shí)，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(huì)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(dòng)的介質(zhì)帶走了金屬表面的沉積物，除去了小孔腐蝕的封閉環(huán)境，減少了小孔腐蝕的機(jī)會(huì)。實(shí)驗(yàn)：將1Cr13不銹鋼片置于50C、流速0.13m/s的海水中，1個(gè)月后發(fā)生小孔腐蝕并 穿孔；當(dāng)海水流速增

27、加到 2.5m/s時(shí)，13個(gè)月后無小孔腐蝕；當(dāng)流速到形成湍流，鈍化膜經(jīng) 不起沖刷而破壞，產(chǎn)生另一類腐蝕一一磨損腐蝕。經(jīng)驗(yàn)使我們會(huì)看到：不銹鋼設(shè)備經(jīng)常運(yùn)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(yù)鈍化外加陰極電流保護(hù)22、縫隙腐蝕的概念、特點(diǎn)與控制。縫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

28、不透風(fēng)的覆蓋物下面等?？p隙腐蝕的特點(diǎn)：縫隙大小約在0.0250.1mm之間（肉眼不易分辨）。當(dāng)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?？p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(shè)計(jì)上防止形成縫隙：腐蝕程度 金屬之間鏍桿（栓）連接 疊（加）焊（接） 對（齊）焊（接）。 對縫隙用固體填實(shí)。采用電化學(xué)保護(hù) 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(diǎn) 起源不同：小孔腐蝕起源于金

29、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小 （半閉塞滇 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；小孔腐蝕一旦形成， 新的時(shí)孔不再發(fā)生，縫隙腐蝕將不斷發(fā)生新的腐蝕點(diǎn)。23、晶間腐蝕的概念、特點(diǎn)、因素與控制

30、。舉一個(gè)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(diǎn)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(jī)械強(qiáng)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(huì)碎成細(xì)粒，并可見細(xì)粒表面 發(fā)生顏色改變（銹跡斑斑） 。此種腐蝕隱蔽性很強(qiáng)，易造成設(shè)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(dāng)電焊后沒有及時(shí)淬火或穩(wěn)定化處理可能引起晶間腐蝕。24、應(yīng)力腐蝕的概念、特征與控制。答案：

31、 應(yīng)力腐蝕的概念：是指金屬材料在固定應(yīng)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(qiáng)度鋼等，在特定介質(zhì)中都可能產(chǎn)生 應(yīng)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(kuò)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(yīng)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(yù)兆。顯然，應(yīng)力腐蝕破裂是局部腐蝕最具 危險(xiǎn)的腐蝕。應(yīng)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(yīng)力腐蝕能力強(qiáng)：例 1Cr10Ni10 雙相鋼 42%MgC2l 沸騰介質(zhì)中， 2000 小時(shí)無 應(yīng)

32、力腐蝕破裂；而奧氏體不銹鋼 1 小時(shí)內(nèi)材料破裂?？刂茟?yīng)力：在制備和裝配構(gòu)件時(shí)，應(yīng)使構(gòu)件具有最小的殘余應(yīng)力。正確進(jìn)行熱處理，消 除構(gòu)件的內(nèi)應(yīng)力?？刂平橘|(zhì)：采用電化學(xué)保護(hù)25、疲勞腐蝕的概念、機(jī)理和控制。概念：金屬材料在循環(huán)應(yīng)力或脈動(dòng)應(yīng)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(jī)理： 交變應(yīng)力、 脈動(dòng)應(yīng)力使金屬表面形成滑移， 由于擠壓效應(yīng)， 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(hù)等等。26、（磨損腐蝕）水輪機(jī)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)生這種腐蝕的原因。答案 ：由于水輪機(jī)

33、葉片、船螺旋槳的背面與介質(zhì)（水）的相對運(yùn)動(dòng)使其表面遭受介質(zhì)（水） 的磨損腐蝕。機(jī)理是：金屬構(gòu)件與介質(zhì)做高速相對運(yùn)動(dòng)，使金屬背面（迎流體面的反面）產(chǎn) 生負(fù)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(hù)的方法答案： 研究腐蝕機(jī)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(guān)因素，主要目 的就是指出高效簡便、切實(shí)可行的防止金屬材料或設(shè)備腐蝕的得力措施，達(dá)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(shè)備使

34、用壽命。由于腐蝕本身的復(fù) 雜性，腐蝕防護(hù)技術(shù)涉及范圍很廣，內(nèi)容十分豐富。實(shí)踐中應(yīng)用最廣的腐蝕防護(hù)措施有，（1）正確選材和合理設(shè)計(jì)。（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(xué)保護(hù)。 陽極保護(hù)、陰極保護(hù)、聯(lián)合保護(hù)（4）表面保護(hù)。 鈍化、電鍍、涂層28、防腐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)答案： 合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對于腐蝕控制十分重要， 因?yàn)榧词惯x用了性能良好的耐蝕材料， 也會(huì) 由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理而造成水分和其它腐蝕介質(zhì)的積存、 局部過熱、應(yīng)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(yán)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(shè)計(jì)主要是

35、為控制材料的局部腐 蝕。防腐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(huì)引起并加速有關(guān)部位的局部腐 蝕，因此應(yīng)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(shè)計(jì)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(diǎn)。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(dāng)然對于別的連接方式，

36、 只要采取可靠的對應(yīng)措 施，也可以避免或減輕發(fā)生局部腐蝕的趨勢， 故針對具體情況， 合理選擇連接方式并輔之以 相應(yīng)的防腐措施是防腐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(huì)形成多種宏觀腐蝕電池， 導(dǎo)致陽極區(qū)的局部金屬發(fā)生嚴(yán)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(shè)計(jì)中， 應(yīng)當(dāng)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(shè)計(jì)合理與否， 與發(fā)生多種

37、形式的局部腐蝕有密切的關(guān)系， 諸如電偶腐蝕、 縫隙腐 蝕，應(yīng)力腐蝕、湍流腐蝕等都可能由于不合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而引發(fā)。29、防腐工藝設(shè)計(jì)無數(shù)事實(shí)表明， 金屬材料的加工制造和裝配與腐蝕事故的發(fā)生關(guān)系密切， 許多腐蝕問題 是由于不合理的工藝過程留下的嚴(yán)重隱患造成的，因此必須高度重視防腐工藝設(shè)計(jì)。下面就加工環(huán)節(jié)中應(yīng)考慮到的防腐措施作一扼要介紹。(一) 機(jī)械加工(1) 金屬材料進(jìn)行機(jī)械加工成型工藝時(shí)應(yīng)保證較小的殘余應(yīng)力。(2) 金屬材料經(jīng)過機(jī)械成型加工后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行消除應(yīng)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(jī)械加工表面光潔度，特別是在應(yīng)力集中處。(5) 機(jī)械加工中使用的切削

38、冷卻液，應(yīng)對加工材料無腐蝕性。(6) 對某些零件應(yīng)采取必要的工序間防銹措施。(二) 熱處理(1) 應(yīng)防止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(yīng)加熱處理或 使用熱處理保護(hù)涂料。(2) 對有氫脆敏感性的材料如高強(qiáng)鋼、超高強(qiáng)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(yīng)力腐蝕的材料， 應(yīng)避開敏感的熱處理溫度， 并嚴(yán)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(yīng)及時(shí)清除腐蝕性殘留物。(S)對于可產(chǎn)生較大殘余拉應(yīng)力的熱處理，在最終熱處理后，須采取消除應(yīng)力措施。(6) 表面淬火、化學(xué)熱處理等有助于提高材料耐蝕性，若有條件或可能時(shí)，應(yīng)盡量采用。(三) 鍛造和擠

39、壓(1) 應(yīng)控制鍛件流線末端的外露。(2) 對有較大殘余應(yīng)力的鍛件應(yīng)采取消除應(yīng)力措施。(3) 某些鍛造工藝對提高耐蝕性有利，如對高強(qiáng)度鋁合金來說， 自由鍛比模鍛更有利于提 高鍛件的抗應(yīng)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(yīng)盡量除去鑄件表面的多孔層或進(jìn)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(diǎn)焊好，若有可能，最好以粘接 代替焊接。(2) 焊材成分應(yīng)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

40、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(yīng)采取必要的保護(hù)措施。(4) 焊接后，焊縫處的殘?jiān)鼞?yīng)及時(shí)清理干凈，以免殘?jiān)鹁植扛g。(5) 點(diǎn)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(yīng)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(dāng)也會(huì)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(yīng)慎重處理。(2) 電鍍，氧化處理后要及時(shí)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(jìn)行表面處理

41、，然后聯(lián)結(jié)或組合。(5) 對于破損的表面處理層應(yīng)及時(shí)返工或修補(bǔ)。(6) 對高強(qiáng)、超高強(qiáng)度鋼、鋁、鎂、鈦合金等，應(yīng)嚴(yán)格遵守相應(yīng)的要求和規(guī)定。(七) ，裝配(1) 裝配前應(yīng)檢查和核實(shí)零件的鍍層是否正確， 保護(hù)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(shí)注意不要造成過大的裝配應(yīng)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(yīng)及時(shí)進(jìn)行清理檢查， 除去灰塵， 金屬屑等殘留物， 并檢查通風(fēng)孔、 排水孔等孔口，使之不被堵塞，以便腐蝕性介質(zhì)及時(shí)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(jī)理。 答案：緩蝕劑是一種當(dāng)它以適當(dāng)?shù)臐舛然蛐问酱嬖谟诮橘|(zhì)中時(shí)， 可以防止和減緩腐蝕的化學(xué) 物質(zhì)或復(fù)合物質(zhì)。緩蝕劑的分類：(1) 按化學(xué)結(jié)構(gòu)分為無機(jī)緩蝕劑和有機(jī)緩蝕劑。(2) 按使用介質(zhì)的pH值分為酸性介質(zhì)(pH 1012)緩蝕劑。(3) 按介質(zhì)性質(zhì)分為油溶性緩蝕劑、水溶性緩蝕劑和氣相緩蝕劑。