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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。
主要试题题型：一、简答题（约30分）二、填空题（约20分）三、选择题（约10分）四、腐蚀事例分析（3- 4小题，共40分）第一章 腐蚀电化学基础1、金属与溶液的界面特性——双电层金属浸入电解质溶液内，其表面的原子与溶液中的极性水分子、电解质离子、氧等相互作用，使界面的金属和溶液侧分别形成带有异性电荷的双电层。
2.电极电位电极电位：电极反应使电极和溶液界面上建立的双电层电位跃。
3.金属电化学腐蚀的热力学条件(1). 金属溶解的氧化反应若进行，则金属的实际电位必更正于金属的平衡电极电位。
E>Ee,M(2)去极化反应若进行，则有金属电极电位必更负于去极剂的氧化还原反应电位。
E<Ek0上述条件需同时满足。
4、极化极化现象：电池工作过程中，由于电流流动而引起电极电位偏离初始值的现象。
极化现象的根本原因：电极反应与电子迁移的速度差。
极化曲线定义：用来表示极化电位与极化电流或极化电流密度之间关系的曲线。
作用：判断电极材料的极化特性。
腐蚀极化图定义：将构成腐蚀电池的阴极和阳极极化曲线绘在同一E -I 坐标上得到的图线，简称极化图。
对给定的腐蚀电池，工作稳定时的腐蚀电流为Icorr ,则初始电动势问题：如增加最有效的阴极的面积，或添加去极剂，搅拌等，将使Ex -S 水平线向正方向移动（为什么？）5、超电压（过电位）腐蚀电池工作时，由于极化作用使阴极电位变负，阳极电位变正。
这个值与各极的初始电位差值的绝对值称为超电压或过电位。
以η表示。
超电压量化的反映了极化的程度，对研究腐蚀速度非常重要。
6.金属的耐蚀性能评定（针对全面腐蚀 为什么？）金属耐蚀性也叫化学稳定性，即金属抵抗介质作用的能力。
对全面腐蚀，通常以腐蚀速度评定。
对受均匀腐蚀的金属，常以年腐蚀深度来评定耐腐蚀的等级7、腐蚀速度的工程表示方法重量法：以金属腐蚀前后金属质量的变化来表示，分失重法和增重法。
常为实验室采用。
失重法适用于腐蚀产物能很好地除去而不损伤主体。
建筑钢结构防腐蚀技术规程第一章引言1.1 钢结构在建筑工程中的应用越来越广泛，但由于其易受腐蚀的特性，需要采取有效的防腐蚀措施来延长其使用寿命。
1.2 本文介绍了一些常用的建筑钢结构防腐蚀技术，并对其施工、检验和维护进行了详细描述。
第二章钢结构防腐蚀的原因2.1 钢结构的材料特性决定了其易受腐蚀的特点，主要包括温度、湿度、氧气、盐雾和化学介质等因素。
2.2 钢结构的腐蚀会导致其强度下降、断裂或塌方，从而对建筑物的安全性和使用寿命造成严重影响。
第三章钢结构防腐蚀的常用技术3.1 喷涂法：将防腐涂料平均喷涂在钢结构表面，形成一层保护膜。
喷涂法的施工简单，成本较低，但适用性有限，容易出现涂层不均匀和剥落等问题。
3.2 热浸镀法：将钢结构浸入熔化的金属锌中，形成一层锌铁合金保护膜。
热浸镀法耐腐蚀性能好，适用于大面积、复杂形状的钢结构，但对环境要求高，施工过程较为复杂。
3.3 热喷涂法：将熔化的金属涂料喷涂在钢结构表面，形成一层保护膜。
热喷涂法的施工快捷，适用性广，但其成本较高，且需要专业技术人员进行操作。
3.4 离子镀法：通过电化学方法，在钢结构表面镀上一层金属保护膜。
离子镀法工艺成熟，腐蚀性能优良，但成本较高，并且对设备要求较高。
3.5 多层防护法：采用多种防腐蚀措施的组合施工方法，如喷涂与热浸镀的结合。
多层防护法的防腐蚀效果好，但成本较高，施工难度较大。
第四章钢结构防腐蚀的施工要求4.1 施工前应进行钢结构表面的检查和清洁工作，确保无杂质，表面平整。
4.2 施工时应根据不同的防腐蚀技术要求选择合适的施工工艺和设备。
4.3 施工操作应按照工艺规程进行，保证涂层均匀、牢固。
4.4 施工完毕后，应对防腐蚀涂层进行质量检验，确保达到规定的标准和要求。
第五章钢结构防腐蚀的检验方法5.1 外观检查：通过目视观察涂层的颜色、附着力、表面光滑度等指标进行检查。
5.2 厚度测定：采用非破坏性测量方法进行防腐蚀涂层厚度的测定。
绪论习题解1.为什么说“材料的腐蚀是自发产生的”？自然界中物质最稳定的存在状态是以金属化合物的形态存在。
如：Fe2O3、FeS、Al2O3等等。
由于它们的强度、硬度、刚度等性能不能满足工业结构材料的要求，用冶金方法外加能量将它们还原成金属元素及其合金，它们比其化合物具有更高的自由能，根据热力学第二定律，金属元素必然自发地转回到热力学上更稳定的化合物状态。
这就是金属的腐蚀过程。
有机非金属材料是由有机小分子材料经聚合成为大分子材料而具有一定的强度、刚度和硬度，具备满足工业结构材料性能的。
在聚合过程中加入的能量，使其比小分子具有更高的自由能。
在介质中材料发生一些化学或物理作用，使其从高能的聚合态向低能而稳定的小分子状态转变，使材料的原子或分子间的结合键破坏。
也是服从热力学第二定律的。
无机非金属材料有天然的和人工的。
两者均是由在自然界较稳定的化合物状态的分子或元素，在天然或人工外部作用下，结合成具有一定形状、强度、刚度和硬度的材料。
这些材料在形成过程中受到的外部作用，使其内能增加，具有比它们的化合物状态的分子或元素高的能态，同样由热力学第二定律，它们在腐蚀性介质环境下，发生化学或物理作用，使材料的原子或分子间的结合键断裂破坏。
也服从热力学第二定律。
2.材料的腐蚀有哪些危害性？a.涉及范围广泛：因腐蚀是自发产生的，腐蚀现象就涉及到所有使用材料的一切领域；b.造成的经济损失巨大；间接损失：由于腐蚀引起停产、更新设备、产品和原料流失、能源浪费。
一般间接损失比直接损失大很多。
污染环境、造成中毒、火灾、爆炸等重大事故。
c.阻碍新技术、新工艺的发展。
3.什么是直接损失？直接损失：由于腐蚀造成的材料自身的损失，使材料变成废物。
4.什么是间接损失？间接损失：由于腐蚀引起停产、更新设备、产品和原料流失、能源浪费。
一般间接损失比直接损失大很多。
污染环境、造成中毒、火灾、爆炸等重大事故。
5.控制腐蚀有哪些重要意义？研究材料的腐蚀规律，弄清腐蚀发生的原因及采取有效的防腐蚀措施，可以延长设备寿命、降低成本、提高劳动生产率。
第二章金属的电化学腐蚀2.5 腐蚀极化图2.6 金属的钝化2.7 塔菲尔关系2.8 能斯特方程一、伊文思（Evans）极化图二、腐蚀电流三、腐蚀控制因素伊文思（Evans）极化图不考虑电位随电流变化细节，将两个电极反应所对应的阴极、阳极极化曲线简化成直线画在一张图上，这种简化了的图称为伊文思极化图伊文思（Evans）极化图↘在一个均相的腐蚀电极上，如果只进行两个电极反应，则金属阳极溶解的电流强度一定等于阴极还原反应的电流强度↘在实验室里，一般用外加电流测定阴、阳极极化曲线来绘制伊文思极化图伊文思（Evans）腐蚀图↘AB阳极极化曲线BC阴极极化曲线OG欧姆电位降CH欧姆、阴极极化总线↘阳极极化率Pa=tgβ阴极极化率Pc=tgα伊文思（Evans ）腐蚀图↘考虑欧姆压降，腐蚀电流为I ’，↘阳极极化的电位降：ΔE a = E ’a –E 0a =I ’tgβ= I ’Pa阴极极化的电位降：ΔE c = E ’c –E 0c =I ’tg α= I ’Pc欧姆压降：ΔE r = I ’R腐蚀电池总压降：E 0c -E 0a = I ’（Pa+Pc+ R ）腐蚀电流：腐蚀控制因素1）初始电位差与腐蚀电流的关系2）极化率与腐蚀电流的关系3）氢过电位与腐蚀速度的关系阴极析氢过电位：阴极电极材料表面状态不同金属表面上氢过电位不同。
腐蚀控制因素1）虽然锌的氢过电位比较铁的电位负，但由于氢过电位高，锌在还原性酸溶液中的腐蚀速度反而比铁小；2）如果在溶液中加入少量的Pt 盐，由于氢在析出的铂上的过电位比锌、铁都低，所以铁和锌的腐蚀速度都明显增加。
钝化现象1）实际情况中，一些较活泼的金属在某些特定的环境介质中，都具有较好的耐蚀性。
2）Fe在不同浓度的硝酸中的腐蚀w < 30％：硝酸浓度上升，腐蚀速率增加w＝30～40％：腐蚀速率最大w > 40％：硝酸浓度上升，腐蚀速率突然急剧降低—钝化w－80％：腐蚀速率又增加，—过钝化钝化现象1）金属或合金在某种条件下，由活化态转为钝态的过程称为钝化。
绪论腐蚀控制是实现飞机结构长寿命、高可靠性、低维修成本的重要保证。
为提高飞机，尤其是特种飞机，如水上飞机、舰载机的安全使用寿命，低维护费用，保证飞行安全，必须认真研究探索飞机的腐蚀规律及腐蚀损伤机理，把传统的腐蚀控制技术与新兴的防腐手段结合起来。
加强飞机制造厂、机务保障人员防腐意识教育与技能培训。
改善维护手段，提高飞机的日常保养与管理能力，使飞机向“长寿命、高可靠性、良好的可检性和维修性”方向发展在以往飞机设计中，一般没有明确密封、排水、腐蚀防护等特殊要求和使用中的防腐蚀控制措施。
尤其是在沿海地区使用的飞机服役环境比较恶劣。
随飞机使用寿命的增加，飞机结构中占70%以上的高强度铝合金材料腐蚀严重。
且高强度铝合金所发生的腐蚀是一种局部腐蚀，在同一腐蚀环境条件下，同一架飞机上所发生的腐蚀严重程度差别较大。
即使是飞机上同一部位或同一个结构件，因腐蚀的具体环境存在差异，有的地方发生腐蚀，有的不腐蚀，腐蚀坑的深度、面积差异也较大。
这主要是高强度铝合金材料腐蚀的发生具有随机性和偶然性。
从飞机外场维护的角度来看，外场检查中一旦发现腐蚀部位，按技术要求要马上进行防腐处理。
因此很难在飞机构件上得到同一部位腐蚀坑连续扩展数据。
故采用数理统计的方法，结合某型飞机大修及外场维护中得到的部分腐蚀数据进行统计处理，研究其腐蚀失效模型及腐蚀损伤规律，以提高外场腐蚀实测数据的应用可靠性。
第一章飞机的主要腐蚀类型从飞机设计和制造来看，不同金属的零部件相接触，造成不同金属之间的电位差和导电通路。
而各个部件组装在一起时，缝隙会存水和脏物形成电解质。
有些结构由于受力的需要又处于高应力状态形成应力腐蚀的根源。
而在制造过程中，由于生产工艺不当，保护性涂层做得不好，缺乏腐蚀控制措施等等原因，都可能带来腐蚀的隐患。
而在飞机使用过程中，飞行环境的恶劣，飞机表面涂层损坏，运输牲畜、海鲜等易产生强电解液体的货物都会使飞机结构产生腐蚀问题。
偶然污染如水银外溢，化学品外溢，厕所、厨房污物外溢和灭火剂残留物等，也都可能造成直接或间接的腐蚀。
