材料防腐蝕技術(shù)與工程-作業(yè)答案

1、犧牲陽(yáng)極保護(hù)方法特點(diǎn)犧牲陽(yáng)極保護(hù)方法特點(diǎn)1)1)不需外加電源不需外加電源，用于無(wú)電源和小規(guī)模、分散的保護(hù)對(duì)象。，用于無(wú)電源和小規(guī)模、分散的保護(hù)對(duì)象。2)2)驅(qū)動(dòng)電壓低驅(qū)動(dòng)電壓低，輸出功率低，保護(hù)電流小且不可調(diào)節(jié)。陽(yáng)極，輸出功率低，保護(hù)電流小且不可調(diào)節(jié)。陽(yáng)極 有效保護(hù)距離小，使用范圍受介質(zhì)電阻率的限制。有效保護(hù)距離小，使用范圍受介質(zhì)電阻率的限制。3)3)陽(yáng)極數(shù)量較多陽(yáng)極數(shù)量較多，電流分布比較均勻。但陽(yáng)極重量大，會(huì)增，電流分布比較均勻。但陽(yáng)極重量大，會(huì)增 加結(jié)構(gòu)重量，且保護(hù)時(shí)間受犧牲陽(yáng)極壽命的限制。加結(jié)構(gòu)重量，且保護(hù)時(shí)間受犧牲陽(yáng)極壽命的限制。 4) 4) 施工簡(jiǎn)單，單次投資費(fèi)用低施工簡(jiǎn)單，單次投資

2、費(fèi)用低，不需專人管理。，不需專人管理。 外加電流陰極保護(hù)方法特點(diǎn)外加電流陰極保護(hù)方法特點(diǎn)1)1)需要外部直流電源需要外部直流電源。 2)2)驅(qū)動(dòng)電壓高驅(qū)動(dòng)電壓高，輸出功率和保護(hù)電流大，能人為調(diào)節(jié)、控制，輸出功率和保護(hù)電流大，能人為調(diào)節(jié)、控制 陰極保護(hù)電流，陽(yáng)極有效保護(hù)半徑大。因此在惡劣的腐蝕陰極保護(hù)電流，陽(yáng)極有效保護(hù)半徑大。因此在惡劣的腐蝕 條件或高電阻率的環(huán)境中也適用。但有可能造成過(guò)保護(hù)，條件或高電阻率的環(huán)境中也適用。但有可能造成過(guò)保護(hù)， 也可能對(duì)附近金屬設(shè)施造成干擾。也可能對(duì)附近金屬設(shè)施造成干擾。 3)3)陽(yáng)極數(shù)量少陽(yáng)極數(shù)量少，系統(tǒng)重量輕，結(jié)構(gòu)重量增加不多。難溶和不，系統(tǒng)重量輕，結(jié)構(gòu)重量增

3、加不多。難溶和不 溶性輔助陽(yáng)極消耗低、壽命長(zhǎng)，可作長(zhǎng)期的陰極保護(hù)。溶性輔助陽(yáng)極消耗低、壽命長(zhǎng)，可作長(zhǎng)期的陰極保護(hù)。4)4)在惡劣環(huán)境中，系統(tǒng)易受損傷在惡劣環(huán)境中，系統(tǒng)易受損傷。設(shè)備安裝、施工、維護(hù)較。設(shè)備安裝、施工、維護(hù)較 復(fù)雜，一次投資費(fèi)用高。復(fù)雜，一次投資費(fèi)用高。 2.4.2 常用犧牲陽(yáng)極材料常用犧牲陽(yáng)極材料 犧牲陽(yáng)極的性能主要由材料的化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu)決犧牲陽(yáng)極的性能主要由材料的化學(xué)成分和組織結(jié)構(gòu)決定。對(duì)鋼鐵結(jié)構(gòu)，能滿足以上要求的犧牲陽(yáng)極材料主要是定。對(duì)鋼鐵結(jié)構(gòu)，能滿足以上要求的犧牲陽(yáng)極材料主要是純鎂及鎂合金、純鋅及鋅合金和鋁合金。純鎂及鎂合金、純鋅及鋅合金和鋁合金。 鎂陽(yáng)極：純鎂、鎂陽(yáng)

4、極：純鎂、Mg-Mn、Mg-Al-Zn-Mn三類。三類。鎂陽(yáng)極化學(xué)成分鎂陽(yáng)極化學(xué)成分() 種類種類AlZnMnFeNiCuSiMg純純 鎂鎂Mg-MnMg-Al-Zn-Mn0.010.015.3 6.50.030.032.5 3.50.010.05 1.300.15 0.600.0030.0030.0050.0010.0010.0030.0010.020.020.010.0599.95余量余量余量余量鎂陽(yáng)極的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)鎂陽(yáng)極的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：a. 工作電位很負(fù)，可保護(hù)鋼鐵，也可保護(hù)鋁合金等。工作電位很負(fù)，可保護(hù)鋼鐵，也可保護(hù)鋁合金等。 b. 密度小，單位質(zhì)量發(fā)生電量較鋅陽(yáng)極大。密度小，單位

5、質(zhì)量發(fā)生電量較鋅陽(yáng)極大。 c. 工作電流密度大，可達(dá)工作電流密度大，可達(dá)1 4mAcm-2。 d.陽(yáng)極極化率小，溶解比較均勻。陽(yáng)極極化率小，溶解比較均勻。 e. 可用于電阻率較高介質(zhì)可用于電阻率較高介質(zhì)(如土壤和淡水如土壤和淡水)中金屬設(shè)施中金屬設(shè)施 的保護(hù)。的保護(hù)。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：a. 鎂陽(yáng)極自腐蝕強(qiáng)，電流效率只有鎂陽(yáng)極自腐蝕強(qiáng)，電流效率只有50左右，消耗快。左右，消耗快。 b. 與鋼鐵有效電位差大，容易造成過(guò)保護(hù)。與鋼鐵有效電位差大，容易造成過(guò)保護(hù)。 c. 與鋼結(jié)構(gòu)撞擊時(shí)容易誘發(fā)火花。與鋼結(jié)構(gòu)撞擊時(shí)容易誘發(fā)火花。 d. 使用過(guò)程中析出氫氣。使用過(guò)程中析出氫氣。 因此在油輪等有爆炸危險(xiǎn)的場(chǎng)合是嚴(yán)禁

6、使用的。因此在油輪等有爆炸危險(xiǎn)的場(chǎng)合是嚴(yán)禁使用的。鋅合金陽(yáng)極的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)鋅合金陽(yáng)極的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn) 鋅及鋅合金陽(yáng)極開(kāi)路電位較正，不會(huì)造成過(guò)保護(hù)鋅及鋅合金陽(yáng)極開(kāi)路電位較正，不會(huì)造成過(guò)保護(hù)。鋅陽(yáng)。鋅陽(yáng)極自腐蝕輕、電流效率高。極自腐蝕輕、電流效率高。 該類陽(yáng)極與鋼鐵構(gòu)件撞擊時(shí)，沒(méi)有誘發(fā)火花的危險(xiǎn)。但該類陽(yáng)極與鋼鐵構(gòu)件撞擊時(shí)，沒(méi)有誘發(fā)火花的危險(xiǎn)。但由于鋅及鋅合金陽(yáng)極的有效電位差小，密度大，發(fā)生電流量由于鋅及鋅合金陽(yáng)極的有效電位差小，密度大，發(fā)生電流量小，故實(shí)際應(yīng)用時(shí)個(gè)數(shù)多、分布密、重量大，且不適合于電小，故實(shí)際應(yīng)用時(shí)個(gè)數(shù)多、分布密、重量大，且不適合于電阻較高的土壤和淡水中。阻較高的土壤和淡水中。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)

7、：1)理論發(fā)生電量大?？梢灾圃扉L(zhǎng)壽命的陽(yáng)極。理論發(fā)生電量大?？梢灾圃扉L(zhǎng)壽命的陽(yáng)極。 2)在海水及其他含氯離子環(huán)境中，鋁合金陽(yáng)極性能良在海水及其他含氯離子環(huán)境中，鋁合金陽(yáng)極性能良 好（溶解均勻）。好（溶解均勻）。 3)鋁的資源豐富，鋁合金陽(yáng)極對(duì)鋁純度要求不很高。鋁的資源豐富，鋁合金陽(yáng)極對(duì)鋁純度要求不很高。 4)密度小，安裝方便。密度小，安裝方便。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 1)電流效率比鋅陽(yáng)極低，在污染海水中性能下降。在電流效率比鋅陽(yáng)極低，在污染海水中性能下降。在 高阻介質(zhì)高阻介質(zhì)(如土壤如土壤)中陽(yáng)極效率很低，性能不穩(wěn)定。中陽(yáng)極效率很低，性能不穩(wěn)定。 2)溶解性能差。溶解性能差。 3)與鋼結(jié)構(gòu)撞擊有誘發(fā)火

8、花的可能。與鋼結(jié)構(gòu)撞擊有誘發(fā)火花的可能。 鋁合金陽(yáng)極廣泛用于海洋環(huán)境和含氯離子的介質(zhì)中，用鋁合金陽(yáng)極廣泛用于海洋環(huán)境和含氯離子的介質(zhì)中，用于保護(hù)海上鋼鐵構(gòu)筑物及海灣、河口的鋼結(jié)構(gòu)。于保護(hù)海上鋼鐵構(gòu)筑物及海灣、河口的鋼結(jié)構(gòu)。 (1) 選擇性：選擇性： 指某種緩蝕劑只在特定的材料指某種緩蝕劑只在特定的材料-介質(zhì)體系才具備一定介質(zhì)體系才具備一定的緩蝕能力。的緩蝕能力。(2) 配伍性：配伍性： 當(dāng)緩蝕劑和其它藥劑共同存在于介質(zhì)中時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生當(dāng)緩蝕劑和其它藥劑共同存在于介質(zhì)中時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生沉淀、分層、交聯(lián)等不利現(xiàn)象，也不降低緩蝕劑和其沉淀、分層、交聯(lián)等不利現(xiàn)象，也不降低緩蝕劑和其它藥劑的效率。它藥劑的效率

9、。(3) 協(xié)同效應(yīng)：協(xié)同效應(yīng)： 在腐蝕介質(zhì)中添加兩種或兩種以上的緩蝕劑，其緩蝕在腐蝕介質(zhì)中添加兩種或兩種以上的緩蝕劑，其緩蝕效果比單獨(dú)使用時(shí)，不僅用量少，而且緩蝕效果更好。效果比單獨(dú)使用時(shí)，不僅用量少，而且緩蝕效果更好。(4) 有效性：有效性： 由于緩蝕劑與金屬表面作用需要有一定的作用時(shí)間，因由于緩蝕劑與金屬表面作用需要有一定的作用時(shí)間，因此，對(duì)于緩蝕劑來(lái)說(shuō)存在一個(gè)此，對(duì)于緩蝕劑來(lái)說(shuō)存在一個(gè)有效作用時(shí)間有效作用時(shí)間；緩蝕劑濃度；緩蝕劑濃度不同，緩蝕劑緩蝕率也不同不同，緩蝕劑緩蝕率也不同，要達(dá)到一定的緩蝕率，必定要達(dá)到一定的緩蝕率，必定存在一個(gè)存在一個(gè)有效作用濃度有效作用濃度，低于這一濃度，緩蝕

10、率太低，或，低于這一濃度，緩蝕率太低，或有可能加速腐蝕；對(duì)于一定量或一定濃度的緩蝕劑來(lái)說(shuō)，有可能加速腐蝕；對(duì)于一定量或一定濃度的緩蝕劑來(lái)說(shuō)，它所保護(hù)的面積是一定的。面積值過(guò)大，緩蝕率降低或達(dá)它所保護(hù)的面積是一定的。面積值過(guò)大，緩蝕率降低或達(dá)不到應(yīng)有的保護(hù)。不到應(yīng)有的保護(hù)。(4) 有效性：有效性： 由于緩蝕劑與金屬表面作用需要有一定的作用時(shí)間，因由于緩蝕劑與金屬表面作用需要有一定的作用時(shí)間，因此，對(duì)于緩蝕劑來(lái)說(shuō)存在一個(gè)此，對(duì)于緩蝕劑來(lái)說(shuō)存在一個(gè)有效作用時(shí)間有效作用時(shí)間；緩蝕劑濃度；緩蝕劑濃度不同，緩蝕劑緩蝕率也不同不同，緩蝕劑緩蝕率也不同，要達(dá)到一定的緩蝕率，必定要達(dá)到一定的緩蝕率，必定存在一個(gè)

11、存在一個(gè)有效作用濃度有效作用濃度，低于這一濃度，緩蝕率太低，或，低于這一濃度，緩蝕率太低，或有可能加速腐蝕；對(duì)于一定量或一定濃度的緩蝕劑來(lái)說(shuō)，有可能加速腐蝕；對(duì)于一定量或一定濃度的緩蝕劑來(lái)說(shuō)，它所保護(hù)的面積是一定的。面積值過(guò)大，緩蝕率降低或達(dá)它所保護(hù)的面積是一定的。面積值過(guò)大，緩蝕率降低或達(dá)不到應(yīng)有的保護(hù)。不到應(yīng)有的保護(hù)。A 陽(yáng)極型緩蝕劑陽(yáng)極型緩蝕劑 能增加陽(yáng)極極化，使自腐蝕電位正移能增加陽(yáng)極極化，使自腐蝕電位正移 通常是緩蝕劑在陽(yáng)極與金屬離子作用，生成氧化物通常是緩蝕劑在陽(yáng)極與金屬離子作用，生成氧化物或氫氧化物沉積覆蓋在陽(yáng)極上形成保護(hù)膜，使金屬或氫氧化物沉積覆蓋在陽(yáng)極上形成保護(hù)膜，使金屬鈍化

12、，是鈍化，是“危險(xiǎn)性緩蝕劑危險(xiǎn)性緩蝕劑”： 使用時(shí)用量必須充足，否則不能充分覆蓋陽(yáng)極表面，使用時(shí)用量必須充足，否則不能充分覆蓋陽(yáng)極表面，由于暴露在介質(zhì)中的陽(yáng)極面積遠(yuǎn)小于陰極面積，構(gòu)由于暴露在介質(zhì)中的陽(yáng)極面積遠(yuǎn)小于陰極面積，構(gòu)成大陰極小陽(yáng)極的腐蝕電池成大陰極小陽(yáng)極的腐蝕電池-加劇點(diǎn)蝕加劇點(diǎn)蝕 舉例：鉻酸鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、正磷酸鹽、硅舉例：鉻酸鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、正磷酸鹽、硅酸鹽、苯甲酸鹽酸鹽、苯甲酸鹽金屬離子還原的可能性 金屬不能在水溶液中沉積金屬不能在水溶液中沉積。如。如Na，K，Mg，Ca等標(biāo)準(zhǔn)電極電位比氫負(fù)得等標(biāo)準(zhǔn)電極電位比氫負(fù)得多，很難沉積；即使在陰極上還原，也會(huì)立即與水反應(yīng)而氧化

13、。多，很難沉積；即使在陰極上還原，也會(huì)立即與水反應(yīng)而氧化。 Mo，W類金屬也難從水溶液中單獨(dú)沉積出來(lái)，只能與其它元素形成合金實(shí)類金屬也難從水溶液中單獨(dú)沉積出來(lái)，只能與其它元素形成合金實(shí)現(xiàn)共沉積?，F(xiàn)共沉積。 金屬能從水溶液中沉積出來(lái)金屬能從水溶液中沉積出來(lái)。愈靠右邊的金屬，越易還原，而且交換電流。愈靠右邊的金屬，越易還原，而且交換電流密度較小。密度較小。 要獲得質(zhì)量?jī)?yōu)良的鍍層，還要有合理的鍍液組成和合理的工藝控制。要獲得質(zhì)量?jī)?yōu)良的鍍層，還要有合理的鍍液組成和合理的工藝控制。v森吉米爾法：本法不采用化學(xué)清洗液森吉米爾法：本法不采用化學(xué)清洗液，帶鋼在氧化爐中帶鋼在氧化爐中用煤氣火焰直接加熱除油，帶鋼

14、表面生成一層薄的氧化用煤氣火焰直接加熱除油，帶鋼表面生成一層薄的氧化層，還原氣氛下退火，把帶鋼表面的氧化鐵還原為海綿層，還原氣氛下退火，把帶鋼表面的氧化鐵還原為海綿狀純鐵，鍍鋅層的附著性下降。狀純鐵，鍍鋅層的附著性下降。v帶鋼通過(guò)還原段時(shí)，同時(shí)進(jìn)行帶鋼通過(guò)還原段時(shí)，同時(shí)進(jìn)行700-800再結(jié)晶退火。退火再結(jié)晶退火。退火后，在同樣的還原氣氛中冷卻至約后，在同樣的還原氣氛中冷卻至約480，再導(dǎo)入鋅鍋鍍，再導(dǎo)入鋅鍋鍍鋅，鋅液溫度控制在鋅，鋅液溫度控制在450-460。為了抑制鋅鐵合金層的增。為了抑制鋅鐵合金層的增長(zhǎng)，鋅液中應(yīng)含有長(zhǎng)，鋅液中應(yīng)含有0.10-0.15%的鋁。鍍鋅帶鋼經(jīng)自然冷卻的鋁。鍍鋅帶

15、鋼經(jīng)自然冷卻后，再在冷卻裝置內(nèi)強(qiáng)制冷卻到后，再在冷卻裝置內(nèi)強(qiáng)制冷卻到40以下。以下。為了為了防止冷卻防止冷卻后的帶鋼變形和翹曲，需要進(jìn)行矯直。后的帶鋼變形和翹曲，需要進(jìn)行矯直。 v森吉米爾法產(chǎn)量高、鍍鋅質(zhì)量較好，此法曾得到廣泛應(yīng)用。森吉米爾法產(chǎn)量高、鍍鋅質(zhì)量較好，此法曾得到廣泛應(yīng)用。但也有不足之處。但也有不足之處。 例如：例如：帶鋼在氧化除油過(guò)程中產(chǎn)生較厚氧化層帶鋼在氧化除油過(guò)程中產(chǎn)生較厚氧化層，很不易在很不易在還原爐中還原，影響了鋅層的附著性。還原爐中還原，影響了鋅層的附著性。 如果要使氧化層充分還原，就得減慢帶鋼運(yùn)行速度或增加保護(hù)氣體如果要使氧化層充分還原，就得減慢帶鋼運(yùn)行速度或增加保護(hù)氣

16、體中氫含量，生產(chǎn)效率下降，操作的危險(xiǎn)性增加。中氫含量，生產(chǎn)效率下降，操作的危險(xiǎn)性增加。 為了減少氧化層厚度，就要限制帶鋼在氧化爐中的停留時(shí)間和氧化為了減少氧化層厚度，就要限制帶鋼在氧化爐中的停留時(shí)間和氧化溫度（溫度（300-450）；為了達(dá)到鋼板的再結(jié)晶溫度，還要在還原爐中使）；為了達(dá)到鋼板的再結(jié)晶溫度，還要在還原爐中使帶鋼溫度繼續(xù)升高到帶鋼溫度繼續(xù)升高到700-800，為此就需要增加還原爐長(zhǎng)度。，為此就需要增加還原爐長(zhǎng)度。v改進(jìn)的森吉米爾法是改進(jìn)的森吉米爾法是把氧化爐（預(yù)熱爐）、還原爐和冷卻段把氧化爐（預(yù)熱爐）、還原爐和冷卻段連接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)整體連接起來(lái)，構(gòu)成一個(gè)整體。為了減少帶鋼在預(yù)熱爐內(nèi)的氧化，。為了減少帶鋼在預(yù)熱爐內(nèi)的氧化，采用不完全燃燒法。將還原爐內(nèi)保護(hù)氣氛引入