第五章 常见的局部腐蚀 25分

化工设备腐蚀与防护技术思考题绪论1. 什么是金属的腐蚀？金属腐蚀的根本原因是什么？2. 腐蚀的危害体现在哪些方面？3. 为什么说腐蚀与防护科学是一门边缘科学？4. 什么是化学腐蚀？什么是电化学腐蚀？二者的区别与联系是什么？5. 常见的局部腐蚀有几种？6. 腐蚀过程的共同特性是什么？第一章化学腐蚀1. 什么是金属的氧化？2. 金属的化学腐蚀有什么特点？3. 金属氧化的热力学判据？4. 影响金属氧化膜形成的因素有哪些？5. 金属的氧化属于化学腐蚀，却又由电化学模型来解释之为什么？6. 满足哪些条件的金属氧化膜才有保护作用？7. N型氧化物和P型氧化物的导电机理是什么？如何用哈菲原子价规律解释合金化提高金属耐蚀性的原理？8. 金属氧化的动力学曲线有几种类型？9. 钢铁高温氧化时的氧化产物组成是什么？氧化膜增长机理又是什么？10. 铸铁肿胀的实质是什么？11. 什么是氢腐蚀？处于氢脆和氢腐蚀状态的金属材料有什么特性？12. 为什么说金属的硫化比氧化更严重？13. 加工高硫原油的减压填料塔停工处理不当可能会出现自燃，试分析其原因？如何防止自燃发生？14. 什么是高温烟气的硫酸露点腐蚀？如何防止之？第二章电化学腐蚀的理论基础1.说明三类双电层的带电状态，并解释为什么会形成这种电荷分布结构？2.什么叫电极电位、平衡电极电位、标准电极电位？如何确定电极的电极电位？3.作为参比电极必须满足哪些条件？4.什么是标准电位序？什么是腐蚀电位序？5.金属发生电化学腐蚀的热力学条件是什么？6.电位-pH图中的三类曲线各代表什么含义？7.氢电极和氧电极的电位-pH图中氢、氧平衡线把图分成哪三个区域？8.Fe-H2O系的电位-pH图被各条曲线分成几类区域？其在腐蚀科学研究中有什么作用？9.什么是腐蚀电池？腐蚀电池的组成条件是什么？10．简述腐蚀电池的工作历程？11.微观腐蚀电池形成的原因有哪些？12.什么是极化现象、阳极极化、阴极极化？13.电化学极化形成的原因是什么？14.埃文斯极化图有什么作用？15.什么是共轭体系？16.什么是腐蚀电位？17.什么是金属的钝化？金属钝化的特征是什么？18.金属钝化曲线有几个特征电位？这些特征电位将曲线分成几部分？19.什么金属钝化理论的成相膜理论及吸附膜理论？20.什么是析氢腐蚀？什么是吸氧腐蚀？21.氧电极的极化曲线可分成哪几个区域？22.工程结构中对同时存在由不同材料构成的阴、阳极时，如何确定阴阳极的相对面积？为什么？23.衡量金属钝化性能好坏的电化学参数是什么？其物理意义是什么？24.影响电化学腐蚀的因素有哪些？25.在腐蚀电池Fe|NaCL（充气的）|Pt中(1)阴、阳极各是哪一个？(2)外电流的方向怎样？(3)铁和铂片上主要进行的反应是什么？写出电极反应方程式？(4)将NaCL溶液换成稀HCL溶液，反应将发生什么变化？26. 一个铁钉完全浸泡在充氧的水中，它会在什么部位发生腐蚀？写出相应的阳极和阴极反应式？第三章常见的局部腐蚀1. 常见的八大局部腐蚀形态是什么？2. 全面腐蚀的电化学特点是什么？工程中如何控制全面腐蚀？3. 什么叫电偶腐蚀？电偶腐蚀的机理是什么？4. 为什么说工程结构中存在异种金属组合时“大阴极、小阳极”结构不合理？5. 孔蚀的机理是什么？孔蚀发展过程中形成的闭塞电池的本质是什么？6. 试以铝合金在含有氯离子的溶液中发生孔蚀时的自催化原理？7. 什么是缝隙腐蚀？缝隙腐蚀的机理是什么？8. 缝隙腐蚀和点蚀的异同点是什么？9. 什么叫选择性腐蚀？常见的选择性腐蚀有哪些？10. 黄铜脱锌的机理是什么？11. 为什么灰铸铁会发生选择性腐蚀而球墨铸铁却不会？12. 什么叫沿晶腐蚀？沿晶腐蚀发生的内因与外因是什么？13.说明18-8不锈钢发生晶间腐蚀的贫化机理？应采用什么措施防止？14. 什么是应力腐蚀开裂？应力腐蚀开裂发生的条件是什么？15. 应力腐蚀开裂发生的机理有哪些？分别是什么？16. 什么是腐蚀疲劳？腐蚀疲劳的特点是什么？17. 影响腐蚀疲劳的因素有哪些？18. 说明空泡腐蚀发生的详细过程？19. 金属的孔蚀一般会在什么条件下发生？某工厂有一台海水换热器，由于碳钢管束腐蚀严重，想改用铝材或不锈钢的换热器，对此谈谈你的看法？第四章金属在自然环境中的腐蚀1. 按照潮湿程度，金属的大气腐蚀有哪几类？它们是否有本质区别？2. 影响大气腐蚀的因素有哪些？为什么大气中的尘埃易引起钢铁腐蚀？3. 防止大气腐蚀主要有哪些措施？4. 海水腐蚀的阳极过程有什么特点？5. 金属发生大气腐时，水膜层厚薄程度对水膜下的腐蚀过程有何影响？6. 试比较海水腐蚀、大气腐蚀和土壤腐蚀异同点？7. 影响土壤腐蚀的因素有哪些？8. 什么是杂散电流腐蚀？9. 东营地区的新自行车较周围其他地区相比为什么会在较短的时间内生锈，试从腐蚀与防护角度出发解释其原因？如何防止其生锈？10. 钢铁在含SO2的工业大气中比在洁净大气中腐蚀严重，解释其原因？11. 埋在土壤中的钢管同时经过沙土带和粘土带，哪个土壤带的金属会发生腐蚀？为什么？12. 乙烯生产工艺中要在低于-100℃的温度下把裂解气中的CH4、H2、C2H6、C2H4等介质进行低温分离。

常见的局部腐蚀常见的局部腐蚀一、电偶腐蚀1、不同金属的接触腐蚀（接触腐蚀、双金属腐蚀）。

2、M M n+ + ne 2H+ + 2e H23、异种金属接触产生腐蚀电位差异，金属界面附近产生电偶电流，电位较低的金属M为阳极，溶解速度增大。

4、两者电位差较大，腐蚀倾向较大5、阴极与阳极面积比值（S K/S A）增加，阳极金属腐蚀速度增加，即增大阴极面积，阴极析氢反应加速，阳极溶解速度增大。

6、阳极腐蚀主要集中在接合处附近，超过一定的距离（有效距离）就几乎不存在电偶效应。

7、热电偶腐蚀控制（1）选择相容性材料：尽量避免异种金属或合金接触，尽量选取相容材料，在电偶序位于同组或位置较近的金属或合金。

（2）合理的结构设计：①避免小阳极—大阴极结构，大阳极—小阴极结构相对安全，因为阳极面积大，溶解速度相对减小。

②不同腐蚀电位金属材料接触时，将其绝缘。

③插入第三种金属，当绝缘设计困难时，可在其中插入能降低两者电位差的一种材料。

④将阳极部分设计成易于更换的部件。

二、小孔腐蚀1、金属局部位置出现腐蚀小孔，并向深处发展，其余区域不腐蚀或腐蚀很轻微。

孔蚀或点蚀2、蚀孔径小，只有数十微米，孔深，深度大于孔径。

孔口多有覆盖物。

3、从开始到暴露要经历几个月或1~2年的诱导期.4、蚀孔通常沿着重力或横向发展，很少在朝下的表面发生孔蚀5、通常发生在有钝化膜或保护膜的金属表面，如不锈钢、钛、铝合金等。

由于金属表面存在缺陷（表面位错、非金属杂质等）和活性离子（Cl-），金属钝化膜局部被破坏，成为阳极，未被破坏的地方为阴极，形成钝化—活化电池，生成小蚀坑（孔径多在20~30微米）。

孔外金属表面受到阴极保护，维持钝态。

6、Fe Fe2+ + 2e Cr Cr3+ + 3e Ni Ni2+ + 2e7、随着氯离子不断迁入，使孔内形成金属氯化物（如FeCl2）的浓溶液，继续水解生成盐酸，孔内pH值降低，在介质重力影响下，孔蚀向深处发展。

8、自催化酸化作用：在腐蚀过程中，孔口的pH值逐渐升高，可溶性的盐如Ca(HCO3)2转化为CaCO3沉淀物，沉积在孔口，形成闭塞电池，孔内氯化物积聚、水解，酸度进一步增高，可使pH接近于0。

第五章腐蚀的控制⽅法第五章腐蚀的控制⽅法在不同情况下引起⾦属腐蚀的原因是不尽相同的，因此根据不同情况采⽤的防腐技术也是多种多样的。

在⽣产实践中⽤的最多的防腐技术⼤致可分为如下⼏类：1、合理选材，根据不同介质和使⽤件选⽤合适的⾦属材料和⾮⾦属材料；2、阴极保护：利⽤⾦属电化学腐蚀原理，将被保护⾦属设备进⾏外加阴极化以降低或防⽌⾦属腐蚀；3、阳极保护，对于钝化溶液和易钝化⾦属组成的腐蚀体系，可以采⽤外加阳极电流的⽅法使被保护⾦属设备进⾏阳极钝化以降低⾦属腐蚀；4、介质处理，包括去除介质中促进腐蚀的有害成分（例如锅炉给⽔的除氧）调节介质的PH 值及改变介质的湿度等；5、添加缓蚀剂。

往体系中添加少量能阻⽌或减缓⾦属腐蚀的物质以保护⾦属；6、⾦属表⾯覆盖层。

在⾦属表⾯喷、射、渗、镀、涂上⼀层耐蚀性好的⾦属或⾮⾦属物质以及将⾦属进⾏氧化处理。

使被保护⾦属表⾯与介质机械隔离⽽降低⾦属腐蚀；7.合理的防腐蚀设计及改进⽣产⼯艺流程以减轻或防⽌⾦属的腐蚀。

每⼀种防腐蚀措施都有其应有范围和条件。

使⽤时要注意。

对⼀种情况有效的措施，在另⼀种情况下就可能是⽆效的；有时甚⾄是有害的。

例如：阳极保护只适⽤于⾦属在介质中易于阳极钝化的体系，如果不能造成钝态，则阳极极化不仅不能减缓腐蚀，反⽽会加速⾦属的阳极溶解。

另外，在某些情况下，采取单⼀的防腐蚀措施其效果并不明显，但如果采⽤两种或多种防腐蚀措施进⾏联合保护，就⽐单⼀种⽅法效果好得多。

对于⼀个具体的腐蚀体系究竟采⽤哪种措施的防腐蚀，应根据腐蚀原因，环境条件各种措施的防腐蚀效果，施⼯难易以及经济效益综合考虑。

第⼀节合理选⽤耐腐蚀材料⼀、设备的⼯作条件(介质，温度和压⼒)对材料的要求设备的⼯作介质的情况是选材时⾸先要分析考虑的。

例如⼯作介质是硝酸，其为氧化性酸，应选⽤在氧化性介质中易形成氧化膜的材料，如不锈钢，铝，钛等⾦属材料，稀硝酸⽤不锈钢，浓硝酸⽤纯铝；如果⼯作介质是盐酸，其为还原性酸，应选⽤⾮⾦属材料。

第五章：局部腐蚀在绪论中我们已说过，根据腐蚀形式可将腐蚀分为两大类：全面腐蚀和局部腐蚀。

全面腐蚀的机理是假定金属表面上为一个自然腐蚀电位，但实际上是微阴极和微阳极位置变换不定的、数量众多的腐蚀原电池，从而使整个金属表面在介质中都处于活化状态，使金属表面都遭受了腐蚀。

全面腐蚀往往造成金属的大量损失，但从技术观点来看，这类腐蚀并不可怕，不会造成突然事故，它可以预测和防止。

（如纯金属和均匀合金自溶解过程）。

局部腐蚀的特点是腐蚀仅局限或集中于金属某一特定部位。

局部腐蚀的阴极和阳极一般可以截然分开，局部腐蚀的预测和防止都存在困难，腐蚀破坏往往在没有预兆情况下突然发生，会造成突然事故，危害性大，本章主要讲局部腐蚀（通常局部腐蚀阴极面积大，阳极面积小）§1 电偶腐蚀电偶腐蚀又称接触腐蚀或双金属腐蚀，当两种金属或合属接触时，两金属之间存在着电位差，由该电位差使电偶电流在它们之间流动，使电位较负的金属腐蚀加剧，而电位数正的金属受到保护。

这种现象称电偶腐蚀、异金属腐蚀或接触腐蚀。

电偶腐蚀在工程中是常见的一种局部腐蚀形态，如黄铜零件和紫铜管在热水中能造成腐蚀。

在这个电偶腐蚀时，黄铜腐蚀加速而造成脱锌现象。

一.电偶腐蚀原理【1】p100－101：为什么会产生电偶腐蚀，当然从腐蚀原电池原理中也能得到回答，但若从混合电位理论出发，可以更清楚地解释电偶腐蚀效应。

由电化学腐蚀动力学可知，两金属偶合后的腐蚀电流强度与电位差、极化率及欧姆电阻有关。

接触电位差愈大，金属腐蚀愈严重，因为电偶腐蚀的推动力愈大。

电偶腐蚀速度又与电偶电流成正比，其大小可用下式表示：式中，Ig为电偶电流强度，Ec、E A分别为阴、阳极金属偶接前的稳定电位，Pc，PA为阴、阳极金属的极化率，Sc、S A为阴、阳极金属的面积，R为欧姆电阻(包括溶液电阻和接触电阻)。

由式可知，电偶电流随电位差增大和极化率、欧姆电阻的减小而增大；从而使阳极金属腐蚀速度加大，使阴极金属腐蚀速度二金属偶接之前，金属1和2的自腐蚀电位分别为E l 和E 2，它们的自腐蚀电流分别为1i 和2i (如图6—2) （图7－28）。

常见的局部腐蚀一、电偶腐蚀1、不同金属的接触腐蚀（接触腐蚀、双金属腐蚀）。

2、M M n+ + ne 2H+ + 2e H23、异种金属接触产生腐蚀电位差异，金属界面附近产生电偶电流，电位较低的金属M为阳极，溶解速度增大。

4、两者电位差较大，腐蚀倾向较大5、阴极与阳极面积比值（S K/S A）增加，阳极金属腐蚀速度增加，即增大阴极面积，阴极析氢反应加速，阳极溶解速度增大。

6、阳极腐蚀主要集中在接合处附近，超过一定的距离（有效距离）就几乎不存在电偶效应。

7、热电偶腐蚀控制（1）选择相容性材料：尽量避免异种金属或合金接触，尽量选取相容材料，在电偶序位于同组或位置较近的金属或合金。

（2）合理的结构设计：①避免小阳极—大阴极结构，大阳极—小阴极结构相对安全，因为阳极面积大，溶解速度相对减小。

②不同腐蚀电位金属材料接触时，将其绝缘。

③插入第三种金属，当绝缘设计困难时，可在其中插入能降低两者电位差的一种材料。

④将阳极部分设计成易于更换的部件。

二、小孔腐蚀1、金属局部位置出现腐蚀小孔，并向深处发展，其余区域不腐蚀或腐蚀很轻微。

孔蚀或点蚀2、蚀孔径小，只有数十微米，孔深，深度大于孔径。

孔口多有覆盖物。

3、从开始到暴露要经历几个月或1~2年的诱导期.4、蚀孔通常沿着重力或横向发展，很少在朝下的表面发生孔蚀5、通常发生在有钝化膜或保护膜的金属表面，如不锈钢、钛、铝合金等。

由于金属表面存在缺陷（表面位错、非金属杂质等）和活性离子（Cl-），金属钝化膜局部被破坏，成为阳极，未被破坏的地方为阴极，形成钝化—活化电池，生成小蚀坑（孔径多在20~30微米）。

孔外金属表面受到阴极保护，维持钝态。

6、Fe Fe2+ + 2e Cr Cr3+ + 3e Ni Ni2+ + 2e7、随着氯离子不断迁入，使孔内形成金属氯化物（如FeCl2）的浓溶液，继续水解生成盐酸，孔内pH值降低，在介质重力影响下，孔蚀向深处发展。

8、自催化酸化作用：在腐蚀过程中，孔口的pH值逐渐升高，可溶性的盐如Ca(HCO3)2转化为CaCO3沉淀物，沉积在孔口，形成闭塞电池，孔内氯化物积聚、水解，酸度进一步增高，可使pH接近于0。