金屬腐蝕與防護(hù)課后習(xí)題答案

./腐蝕與防護(hù)試題1化學(xué)腐蝕的概念、及特點答案：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)速度受多項化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)控制.歸納化學(xué)腐蝕的特點在不電離、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：①氧化膜致密完整程度；②氧化膜本身化學(xué)與物理穩(wěn)定性質(zhì)；③氧化膜與基體結(jié)合能力；④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(xué)表示：反應(yīng)的金屬體積：VM=m/m-摩爾質(zhì)量氧化物的體積：VMO=m'/'用=VMO/VM=m'/〔m'當(dāng)>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MoO33.4WO33.4V2O53.2Nb2O52.7Sb2O52.4Bi2O52.3Cr2O32.0TiO21.9MnO1.8FeO1.8Cu2O1.7ZnO1.6Ag2O1.6NiO1.5PbO21.4SnO21.3Al2O31.3CdO1.2MgO1.0CaO0.7MoO3WO3V2O5這三種氧化物在高溫下易揮發(fā),在常溫下由于值太大會使體積膨脹,當(dāng)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.Cr2O3TiO2MnOFeOCu2OZnOAg2ONiOPbO2SnO2Al2O3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.MgOCaO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：①是"濕"腐蝕②氧化還原發(fā)生在不同部位③有電流產(chǎn)生④與環(huán)境電位密切相關(guān)⑤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(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.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(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.同時鋅離子進(jìn)入溶液.Zn→Zn2+＋2e陽極2H+＋2e<Cu>→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(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.現(xiàn)象：在液滴上逐漸產(chǎn)生藍(lán)紅相間的斑點,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：Fe→2e=Fe2+反應(yīng).Fe2+與K3Fe<CN>6作用,形成藍(lán)色.液滴邊緣部位較正,成為陰極,

發(fā)生：O2＋H2O＋4e→4OH－反應(yīng).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(fù)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(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：一根銅絲一端置于0.1mol/LCuSO4溶液中,另一端置于1mol/LCuSO4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—H2O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)境條件在紅點處時,通過調(diào)整酸度可使其進(jìn)入鈍化區(qū)；實行陰極保護(hù)可使其進(jìn)入保護(hù)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(xué)為基礎(chǔ)的電化學(xué)平衡圖,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(yīng)而使問題復(fù)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(hù)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(yīng)用電位—pH圖時,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(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：〔⊿GT,P=nF⊿E〔⊿GT,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,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)地測出各電流強度下的電極電位,繪出陰、陽極電位與電流強度的關(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)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算方法.答案：×100%×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(xué)反應(yīng)都能分成兩個或兩個以上的氧化分反應(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(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)腐蝕極化圖或動力學(xué)方程式才能確定腐蝕速度,研究腐蝕動力學(xué)過程和機理.15、何謂差異效應(yīng)?產(chǎn)生負(fù)差異效應(yīng)的原因是什么？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V0.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〔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,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(yīng)步驟如下：H+H2O→H+＋H2OH+＋M〔e→MHMH＋MH→H2＋2M或MH＋H+＋M〔e→H2＋2M堿性介質(zhì)中：H2O＋M〔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(yīng)不斷進(jìn)行,去極化能力強.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10-4mol/L,所以,氧向金屬表面的輸送過程如下：①通過空氣-溶液界面融入溶液,②以對流或擴散方式通過溶液的主要厚度層,③以擴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③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→1/2O2＋H2O總反應(yīng)O2＋4H+＋4e→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.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.總的表現(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(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階段㏒㏒IE0E1E4E3E2㏒I1㏒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(dá)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E1—E2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(dá)E3時,電流密度穩(wěn)定一較小值I3.人們稱E3對應(yīng)的電流密度I3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,電流密度始終維持在I3.在E3—E4電位區(qū)間內(nèi),當(dāng)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(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㏒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.越易實現(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,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(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；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：腐蝕在整個金屬表面上進(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(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：⑴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⑵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/Sa.陽極的腐蝕速度有：=kSk/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(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,離子導(dǎo)體的導(dǎo)電能力決定腐蝕速度.當(dāng)介質(zhì)有較強的導(dǎo)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〔偶電流可分散到遠(yuǎn)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(yù)防.當(dāng)介質(zhì)有較弱的導(dǎo)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(yuǎn)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(dāng)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(yù)防,危害較大.⑶電偶腐蝕的控制在設(shè)計設(shè)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(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：⑴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.⑵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.空口多數(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.⑶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Eb=-0.088㏒Cl+0.108鋁Eb=-0.124㏒Cl-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⑷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(dāng)海水流速增加到2.5m/s時,13個月后無小孔腐蝕；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——磨損腐蝕.經(jīng)驗使我們會看到：不銹鋼設(shè)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⑸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、特點與控制.縫隙腐蝕與小孔腐蝕的區(qū)別？答案：⑴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,長期密不透風(fēng)的覆蓋物下面等.⑵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(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.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.縫隙腐蝕的介質(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.⑶縫隙腐蝕的控制選材上采用耐蝕合金：結(jié)構(gòu)設(shè)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＞對〔齊焊〔接.對縫隙用固體填實.采用電化學(xué)保護(hù)金屬表面的狀態(tài)：光潔度、整潔度⑷縫隙腐蝕與小孔腐蝕的異同點①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；②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.③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：⑴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.⑵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(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,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.⑶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⑷電焊.當(dāng)電焊后沒有及時淬火或穩(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：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：例1Cr10Ni10雙相鋼42%MgCl2沸騰介質(zhì)中,2000小時無應(yīng)力腐蝕破裂；而奧氏體不銹鋼1小時內(nèi)材料破裂.控制應(yīng)力：在制備和裝配構(gòu)件時,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.控制介質(zhì)：采用電化學(xué)保護(hù)25、疲勞腐蝕的概念、機理和控制.概念：金屬材料在循環(huán)應(yīng)力或脈動應(yīng)力和介質(zhì)的聯(lián)合作用下,引起的斷裂腐蝕形態(tài).疲勞腐蝕機理：交變應(yīng)力、脈動應(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(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.<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)計答案：合理的結(jié)構(gòu)設(shè)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(shè)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(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.可以這樣講：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)計主要是為控制材料的局部腐蝕.防腐結(jié)構(gòu)設(shè)計主要從下述方面考慮：⑴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(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).⑵正確選擇連接方式結(jié)構(gòu)設(shè)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(dāng)然對于別的連接方式,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)計中的重要內(nèi)容.⑶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(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.⑷防止各種局部腐蝕結(jié)構(gòu)設(shè)計合理與否,與發(fā)生多種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)計而引發(fā).29、防腐工藝設(shè)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(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.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>機械加工<1>金屬材料進(jìn)行機械加工成型工藝時應(yīng)保證較小的殘余應(yīng)力.<2>金屬材料經(jīng)過機械成型加工后應(yīng)及時進(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>保證機械加工表面光潔度,特別是在應(yīng)力集中處.<5>機械加工中使用的切削冷卻液,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(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,應(yīng)盡量采用.<三>鍛造和擠壓<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,焊縫處的殘渣應(yīng)及時清理干凈,以免殘渣引起局部腐蝕.<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(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,然后聯(lián)結(jié)或組合.<5>對于破損的表面處理層應(yīng)及時返工或修補.<6>對高強、超高強度鋼、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(dāng)它以適當(dāng)?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(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≤1～4>緩蝕劑、中性介質(zhì)<pH＝5～9>