1、2013金屬腐蝕理論及應(yīng)用試題材碩1201-1200621-劉維港一、名詞解釋：（5分）平衡電位：當(dāng)金屬正離子進(jìn)入溶液成為水合金屬離子后，由于靜電作用不僅水合了該 金屬正離子能回到金屬中去，而且也能將溶液中水合了的其他正離子吸引 到金屬上去。當(dāng)這兩個(gè)相反過程速率相等且又可逆時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的 電極電位，稱為平衡電位。腐蝕電位：在金屬腐蝕過程中，腐蝕金屬電極表面上常常有兩個(gè)或更多個(gè)電極電極反 應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，當(dāng)這些電極反應(yīng)的陰極反應(yīng)和陽(yáng)極反應(yīng)痛同時(shí)以相等的速率 進(jìn)行時(shí)，電極反應(yīng)將發(fā)生相互耦合，陰、陽(yáng)極反應(yīng)的電位由于極化原因而 相互靠攏，最后達(dá)到一個(gè)共同的非平衡電位，此電位稱之為混合電位，也 稱為腐

2、蝕電位。絕對(duì)電位：浸在某一電解質(zhì)溶液中并在其界面發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的導(dǎo)體稱之為電極。當(dāng) 金屬和電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，在金屬/溶液界面處將產(chǎn)生電化學(xué)雙電層，此雙 電層的金屬相與溶液相直接的電位差稱之為電極電位。單個(gè)電極上的雙電 層電位差的絕對(duì)值稱之為絕對(duì)電位。但是單個(gè)電極的絕對(duì)電位無(wú)法測(cè)定。AISI： aisi是美國(guó)的一種行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，是“美國(guó)鋼鐵學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)”的英文首字母縮寫。選擇性氧化：在多個(gè)元素氧化過程中，存在著競(jìng)爭(zhēng)氧化的現(xiàn)象，即存在著某一個(gè)元素 優(yōu)先氧化的問題，這個(gè)現(xiàn)象叫做選擇性氧化。二、 回答下列問題：（15分）含有二氧化碳的軟水，通過兩套不同的供水系統(tǒng)，（1）軟水流經(jīng)銅管進(jìn)入 鍍鋅的鋼水槽，半年左右

3、鍍鋅的鋼水槽發(fā)生穿孔腐蝕；（2）軟水流經(jīng)鍍鋅 管后進(jìn)入鍍鋅的鋼水槽，四年多尚未發(fā)現(xiàn)鍍鋅的鋼水槽有局部腐蝕。請(qǐng)問 這是為什么？答：（1）軟水含有CO2呈酸性，為導(dǎo)電的腐蝕介質(zhì)。銅與鋅、鐵比較，無(wú)論標(biāo)準(zhǔn)電位還 是電偶序，其電位數(shù)值都較高，因此，理論上會(huì)發(fā)生電偶腐蝕。其原因有兩種可能： 第一種可能性：如果銅管與鍍鋅水箱直接連接，在連接處附近會(huì)發(fā)生電偶腐蝕，導(dǎo)致水 箱泄漏。第二種可能性：如果采取了絕緣措施，對(duì)銅管而言，水中含氧可發(fā)生氧去極化腐蝕，即 陽(yáng)極Cuf Cu2+2e，陰極O2+4H+4ef 2H2O,結(jié)果使水流經(jīng)銅管后含有了 Cu2+離子。含 有Cu2+離子的水進(jìn)入水箱后，與鋅發(fā)生置換反應(yīng)，實(shí)

4、質(zhì)是發(fā)生了銅離子還原的陰極反 應(yīng)Cu2+2ef Cu （Cu2+是極強(qiáng)的氧化劑），使銅沉積于水箱的靠近進(jìn)口的部分表面，這樣 沉積銅的表面為陰極，金屬鋅為陽(yáng)極，發(fā)生了間接電偶腐蝕。當(dāng)鍍鋅層消耗后漏出鐵時(shí)， 鐵仍為陽(yáng)極，繼續(xù)腐蝕，直至穿孔。（2）不存在電偶腐蝕問題，發(fā)生的腐蝕為均勻腐蝕，而且鍍鋅層在常溫水中耐腐蝕性 較好，所以使用壽命更長(zhǎng)。為了防止雙金屬腐蝕，有人把涂料涂刷在賤金屬（電位較負(fù)的金屬）上， 以防賤金屬加速腐蝕，你對(duì)這種做法有何看法？答：這種做法是不對(duì)的，會(huì)加速賤金屬的腐蝕，原因如下：涂料一般指有機(jī)涂層，除添加鋅粉等的特殊涂層外，一般有機(jī)涂層不導(dǎo)電，多為陰 極性涂層，而且有空隙，避免不

5、了水分子的滲透，因此單獨(dú)使用涂料很容易出現(xiàn)大陰極 小陽(yáng)極的局部腐蝕電池情況。而電化學(xué)腐蝕原理表明：小陽(yáng)極大陰極組合會(huì)加速陽(yáng)極腐 蝕，反之大陽(yáng)極與小陰極的連接則會(huì)降低腐蝕速率。因此，大陰極小陽(yáng)極的組合不是過早穿孔，就是空隙處膜下發(fā)生腐蝕而產(chǎn)生的腐蝕 產(chǎn)物使涂層鼓泡、脫落，其防腐壽命很短。第二次世界大戰(zhàn)后不久，美國(guó)制造了一艘豪華游船“海洋在召喚號(hào)”，船體 用蒙乃爾(Monel)做外殼，用鋼釘鉚接。可在海洋中試航不久，船體主要構(gòu) 架發(fā)生了嚴(yán)重的破壞，最后不得不報(bào)廢了，請(qǐng)你分析一下是什么原因？屬 于什么形態(tài)腐蝕，你認(rèn)為用什么防護(hù)措施可以減輕或防止其腐蝕破壞。答：船體報(bào)廢的原因：船體用鋼釘鉚接后，鋼釘與

6、蒙乃爾合金的金屬活潑性不同，在海水這種電解質(zhì)溶液 中形成原電池的原理，加速了兩種金屬中間的化學(xué)腐蝕，致使船體主要構(gòu)架嚴(yán)重破壞， 最后報(bào)廢。所屬的腐蝕類型：這種腐蝕是一種電化學(xué)腐蝕，是電偶腐蝕，也是縫隙腐蝕，均是局部腐蝕的一種形 式。電偶腐蝕是兩種或兩種以上不同電極電位的金屬處于腐蝕介質(zhì)內(nèi)相互接觸而引起的 電化學(xué)腐蝕，又稱接觸腐蝕或雙金屬腐蝕?？p隙腐蝕它可能發(fā)全于溶液停滯的縫隙之中 或屏蔽的表面內(nèi)，這樣的縫隙可以在金屬與金屬或金屬與非金屬的接合處形成。防護(hù)措施：電偶腐蝕的主要防止措施有：選擇在工作環(huán)境下電極電位盡量接近(最好不超過50毫伏)的金屬作為相接觸 的電偶對(duì)；減小較正電極電位金屬的面積，

7、盡量使電極電位較負(fù)的金屬表面積增大；盡量使相接觸的金屬電絕緣,并使介質(zhì)電阻增大；充分利用防護(hù)層，或設(shè)法外加保護(hù)電位。選擇防護(hù)方法時(shí)應(yīng)考慮面積律的影響， 以及腐蝕產(chǎn)物的影響等。三、奧氏體不銹鋼與鐵素體不銹鋼均會(huì)產(chǎn)生晶間腐蝕，它們的機(jī)理有何異 同？(10)答：奧氏體不銹鋼晶間腐蝕的機(jī)理主要有“貧Cr理論”，品界區(qū)選擇性溶解理論，陽(yáng)極 相理論，吸附理論“貧Cr理論”含碳量較高的奧氏體不銹鋼的品間腐蝕是由于晶界區(qū)的貧銘所引起的。C在奧氏體 中的飽和溶解度0.02%，不銹鋼的C含量一般都高于這一數(shù)值。當(dāng)不銹鋼固溶處理后， C處于過飽和狀態(tài)。當(dāng)不銹鋼再次經(jīng)過敏化溫度范圍(600800C)加熱后又處于腐蝕介

8、質(zhì) 中時(shí)，由于在加熱過程中沿晶界析出了銘的碳化物，導(dǎo)致晶界附近銘的含量下降而出現(xiàn)貧 銘區(qū)，當(dāng)貧銘區(qū)銘的含量低于某種腐蝕介質(zhì)的最低耐蝕銘含量要求時(shí)，貧銘區(qū)作為陽(yáng)極 被腐蝕。由于貧銘區(qū)很窄，又緊挨著晶界，所以表現(xiàn)為晶界腐蝕。晶界區(qū)選擇性溶解理論不銹鋼在強(qiáng)氧化性介質(zhì)中也會(huì)發(fā)生晶間腐蝕，但不發(fā)生在經(jīng)過敏化處理的不銹鋼， 而是發(fā)生在經(jīng)固溶處理的不銹鋼上。對(duì)于這類晶間腐蝕顯然不能用貧Cr理論來(lái)解釋， 可用品界區(qū)選擇性溶解理論來(lái)解釋。當(dāng)晶界上析出了。相（FeCr金屬間化合物），或是有 雜質(zhì)（如P、Si ）偏析，在強(qiáng)氧化性介質(zhì)中便會(huì)發(fā)生選擇性溶解，以致發(fā)生晶間腐蝕.而敏 化加熱時(shí)析出的碳化物有可能使雜質(zhì)不富集

9、或者程度減輕，從而消除或減少晶間腐蝕傾 向。（3）陽(yáng)極相理論隨著冶煉工藝的提高，已能夠生產(chǎn)出低碳、超低碳不銹鋼，因而碳化物析出而引起 的晶間腐蝕已大為減少。然而當(dāng)超低碳不銹鋼，特別是高Cr、Mo鋼在650800C受熱 后在強(qiáng)氧化性介質(zhì)中也會(huì)發(fā)生晶間腐蝕，但不發(fā)生在經(jīng)過敏化處理的不銹鋼，而是發(fā)生 在經(jīng)固溶處理的不銹鋼上對(duì)于這類晶間腐蝕顯然不能用貧Cr理論來(lái)解釋。這是因?yàn)樵?晶界形成了 Fe-Mo或Mo-Fe金屬間化合物，在過鈍化條件發(fā)生了選擇性溶解。（4）吸附理論雜質(zhì)（如P、Si）的偏析，在強(qiáng)氧化性介質(zhì)中便會(huì)發(fā)生選擇性溶解，以致發(fā)生晶間腐 蝕。鐵素體不銹鋼晶間腐蝕的機(jī)理主要有亞穩(wěn)相溶解理論，亞穩(wěn)

10、沉淀相理論，貧銘理論（1）亞穩(wěn)相溶解理論這種理論認(rèn)為高溫在晶界形成奧氏體薄膜，這種膜是富C而貪Cr的。有人認(rèn)為在 化學(xué)介質(zhì)中晶間腐蝕就是沿著這種不穩(wěn)定的奧氏體薄膜進(jìn)行的；而也有人認(rèn)為受腐蝕的 是這種奧氏體所轉(zhuǎn)變成的馬氏體。（2）亞穩(wěn)沉淀相理論這種理論認(rèn)為高溫（約高于1000C）時(shí)，品界富集碳而形成奧氏體，快速冷卻時(shí)，在 ”以界面沉淀易于腐蝕的碳化物，故有晶間腐蝕趨勢(shì)。在750C的附近加熱，碳化鐵轉(zhuǎn) 化為碳化銘，故耐晶間腐蝕。（3）貧銘理論這種理論指出，敏化處理時(shí)，碳向晶界的擴(kuò)散較銘為快，因此在晶界及其鄰近區(qū)域 的銘由于（CrFe）23C6在晶界的沉淀而發(fā)生貧銘現(xiàn)象。如果銘量降低到鈍化所需的銘量

11、極 限以下，由于構(gòu)成大陰極一小陽(yáng)極的微電池，加速了沿晶粒間界的腐蝕。貧銘理論不僅 長(zhǎng)期以來(lái)可以滿意地說明奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕問題，近年來(lái)也較滿意地解釋鐵素體 不銹鋼的晶間腐蝕問題。鐵素體不銹鋼晶間腐蝕的特點(diǎn)：鐵素體不銹鋼從約925C以上急速冷卻（變?yōu)槊艋瘧B(tài)），易發(fā)火品間腐蝕，另外，從 冷卻速度的影響來(lái)看，以空冷后的晶間腐蝕傾向最大；焊后的普通鐵素體不銹鋼產(chǎn)生品間腐蝕的位置是在焊接接頭的緊鄰熔合線處；對(duì)于已處于晶間腐蝕敏感狀態(tài)的鐵素體不銹鋼，一般經(jīng)由大約700800C短時(shí)間 回火處理便可減少或消除品間腐蝕傾向；與奧氏體不銹鋼不一樣，鐵索體不銹鋼碳含量降低至超低碳鋼級(jí)（0.03%C），還不 足以

12、避免晶間腐蝕傾向，而須要更高的純度。四、以海上采油平臺(tái)（材料為Q235鋼）為例，說明海洋腐蝕的特點(diǎn)？（10 分）答：海水是一種含有多種鹽類的電解質(zhì)溶液，除了電位很負(fù)的鎂及其合金外，大部分金 屬材料在海水中都氧去極化腐蝕。對(duì)于處于海水環(huán)境中的海上采油平臺(tái)來(lái)說，如同輪船一樣飄浮在海面上，制造平臺(tái) 的Q235碳鋼分別處于全浸區(qū)、潮汐區(qū)、飛濺區(qū)和大氣區(qū)，錨固金屬處于海泥區(qū)。海洋環(huán)境腐蝕機(jī)理為陰極氧去極化控制的電化學(xué)腐蝕過程，因此其腐蝕速度主要由海水 的含氧量決定，氧含量高則腐蝕性強(qiáng)。1）全浸區(qū)：平均低潮線以下的位置為海水全浸區(qū)。根據(jù)海洋的深度不同，又分為淺海 區(qū)和深海區(qū)，二者并無(wú)確切的深度界限，一般所

13、說的淺海區(qū)大多指100200m以內(nèi)的海 水。海洋環(huán)境因素如溫度、含氧量、鹽度、pH值等隨海洋的深度而變化，所以海水深 度必然影響到全浸區(qū)金屬的腐蝕行為。其中是最為主要的因素是溫度和含氧量。全浸區(qū) 中鋼鐵的腐蝕速度在0.070.18mm/a。淺海區(qū)海水氧處于飽和態(tài)，溫度高，海水流速大 腐蝕比深海區(qū)大，海洋生物會(huì)粘附在金屬材料上。一般來(lái)說，20m水深以內(nèi)的海水較深 層海水具有更強(qiáng)的腐蝕性。深海區(qū)的含氧量較小，溫度接近0C，海洋生物的活性減小。2）潮汐區(qū)：指平均高潮位與平均低潮位之間的區(qū)段，對(duì)于海洋平臺(tái)金屬，潮汐區(qū)海水 含氧多為陰極區(qū)域，全浸區(qū)含氧低為陽(yáng)極區(qū)域，結(jié)果導(dǎo)致靠近平均低潮線的全浸區(qū)腐蝕 速

14、度大于潮汐區(qū)。金屬表面與含氧充分的海水周期性地接觸，引起腐蝕。與飛濺區(qū)相比， 潮汐區(qū)的氧擴(kuò)散沒有飛濺區(qū)那樣快，也無(wú)強(qiáng)烈的海水沖擊。潮汐區(qū)金屬表面溫度受氣溫 影響也受海水溫度的影響，通常接近于表層海水溫度。潮汐區(qū)的腐蝕通常是平均高潮位 和平均低潮位最為嚴(yán)重，這是氧濃差電池的作用。潮差段因供氧充分，成為陰極，受到 一定程度的保護(hù)，腐蝕減輕。低潮位以下全浸區(qū)因供氧相對(duì)較少成為陽(yáng)極，使腐蝕加速。 在工程設(shè)計(jì)上，有時(shí)把潮差區(qū)并入飛濺區(qū)一起考慮，并不是因?yàn)閮啥伍g的腐蝕是一樣的， 而是從施工、維護(hù)和陰極保護(hù)方面加綜合考慮，使之協(xié)調(diào)一致。3）飛濺區(qū)：指平均高潮線以上海洋飛濺所能濕潤(rùn)的位置。在這個(gè)部位，金屬材料

15、表面 連續(xù)不斷地被海水濕潤(rùn)，海水又與空氣充分接觸，含氧量充分，含鹽量很高，加上海水 的沖擊作用，腐蝕在這個(gè)部位最為嚴(yán)重。當(dāng)很高的風(fēng)速和海流速造成強(qiáng)烈的海水運(yùn)動(dòng)時(shí)， 海水的沖擊會(huì)在飛濺區(qū)成磨耗一腐蝕聯(lián)合作用的破壞。同時(shí)強(qiáng)烈的海水沖擊不斷地破壞 腐蝕產(chǎn)物和保護(hù)涂層，增加了飛濺區(qū)的腐蝕。4）大氣區(qū)：飛濺區(qū)以上為海洋大氣區(qū)，金屬表面液膜中含導(dǎo)電粒子量低于海水，所以 腐蝕速度最低。5）海泥區(qū)：主要由海底沉積物構(gòu)成，含鹽度高，電阻率低，因此是良好的電解質(zhì)，對(duì) 金屬的腐蝕要比陸地上土壤要高。由于氧濃度十分低，所以海泥區(qū)的腐蝕比全浸區(qū)要低。五、錫在電動(dòng)序表中相對(duì)鐵是陰極，為什么大量用鍍錫板制作食品包裝的罐 頭

16、盒;而鋅相對(duì)鐵是陽(yáng)極,為什么在高于60C使用時(shí)，鍍鋅管反而會(huì)加速基體 鐵管的腐蝕？ （10）答：錫在電動(dòng)序及含氧的介質(zhì)中對(duì)鐵是陰極。但在作為食品包裝罐頭盒的情況下，屬于 缺氧環(huán)境，食品中含有有機(jī)酸，電化學(xué)腐蝕過程為陰極氫去極化的過程。一方面錫易與 食品中羰酸形成絡(luò)合物而使錫離子濃度極低通過能斯特方程式計(jì)算，當(dāng)腐蝕產(chǎn)生的離子 與絡(luò)合劑絡(luò)合后，溶液中離子含量極低，實(shí)際電極電位變得更負(fù)，另一方面氫在錫上析 出的過電位很高，所以在缺少氧去極化劑的情況下錫優(yōu)先鐵而溶解，為陽(yáng)極，而且腐蝕 速度很慢，鐵為陰極而被保護(hù)。關(guān)鍵是錫形成絡(luò)合物，鐵不形成絡(luò)合物，所以導(dǎo)致實(shí)際 電位次序改變。鋅在高于60C的水中使用時(shí)

17、，形成疏松顆粒狀的腐蝕產(chǎn)物，沒有保護(hù)性。由于鋅的 電位很負(fù)，腐蝕速度很高，之所以用作耐腐蝕材料是因?yàn)楦g產(chǎn)物的保護(hù)性而使腐蝕速 度減小，一旦腐蝕產(chǎn)物失去保護(hù)性，鍍鋅層很快就會(huì)被消耗掉。因?yàn)殄冧\層在6090C 水中腐蝕速度極快，是否發(fā)生了電化學(xué)極性逆轉(zhuǎn)已不重要，所以鍍鋅層不能用于熱水中。六、引起冷卻水（淡水和海水）系統(tǒng)中材料腐蝕的主要影響因素有哪些？其基本防護(hù)途徑是什么？(10分)答：弓I起冷卻水(淡水和海水)系統(tǒng)中材料腐蝕的主要影響因素有：水中溶解氧循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，冷卻水含有豐富的溶解氧，在正常情況下，循環(huán)冷卻水在30C 左右時(shí)，水中含氧46mg/L。溶解氧對(duì)鋼鐵有兩個(gè)相反的作用，一是參加陰

18、極反應(yīng)，加 速鋼鐵腐蝕；二是鋼鐵表面形成氧化膜，抑制鋼鐵的腐蝕。一般，主要因素往往不會(huì)超 過臨界點(diǎn)值，所以溶解氧是加速腐蝕的主要因素。水中溶解鹽的濃度水中溶解鹽的濃度對(duì)腐蝕的影響綜合起來(lái)有以下三個(gè)方面。水中Cli-、so42-等離子的含量高時(shí)，將使水的導(dǎo)電性增大，容易發(fā)生電化學(xué)作 用，使腐蝕加劇。水中的PO43-、CrO42-等離子能鈍化鋼鐵或生成難溶沉淀沉積于金屬表面，起到防 腐作用。如產(chǎn)生Fe(OH)2的膠體狀沉淀物下降，腐蝕速度減慢?？墒寡醯娜芙舛认陆?，進(jìn)而使陰極過程減弱，導(dǎo)致腐蝕速度減慢。水的溫度像大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)一樣，水的溫度對(duì)腐蝕的影響，其速率隨著水溫的升高而成比例 的增加。一般情況

19、下水溫每升高10C，鋼鐵的腐蝕速率增加30%，主要是由于水溫升 高導(dǎo)致氧擴(kuò)散系數(shù)增大，溶液電導(dǎo)增加，腐蝕電流增大。但是，水溫升高可使水中溶解 氧濃度減少。因此，多方面的因素對(duì)實(shí)際裝置的影響表現(xiàn)是不一樣的。水的PH值在正常溫度下，水的pH值一般在4.310.0之間，碳鋼在這樣的水溶液中，它的表 面常形成Fe(OH)2覆蓋膜，此時(shí)腐蝕速率幾乎與pH值無(wú)關(guān)，pH值在10.0以上時(shí)，鐵 表面被鈍化，腐蝕速率繼續(xù)下降。當(dāng)pH值低于4.0時(shí)，鐵表面保護(hù)層被溶解，水中H+ 濃度因而發(fā)生析氫反應(yīng)，腐蝕速率將急劇增加。由于水中鈣硬的存在，CaCO3保護(hù)膜在 PH值偏酸性時(shí)不易形成，其腐蝕速度比偏堿時(shí)高。水流速度

20、碳鋼在冷卻水中被腐蝕的主要原因是氧的去極化作用，而腐蝕的速度又與氧的擴(kuò)散 速度有關(guān)。流速的增加將使金屬壁和介質(zhì)接觸面的層流便薄而有利于溶解氧擴(kuò)散到金屬 表面。同時(shí)，流速增大時(shí)，可沖去沉積在金屬表面的腐蝕、結(jié)垢等生成物，使溶解氧更 易于向金屬表面擴(kuò)散，導(dǎo)致腐蝕加速，所以碳鋼的腐蝕速度隨水流速度的增加而加大。 一般來(lái)說，水流速在0.61m/s時(shí)，腐蝕速度最小?；痉雷o(hù)途徑：材料的選定材料的選定是海水直流冷卻系統(tǒng)防腐設(shè)計(jì)的首要原則。海水直流冷卻系統(tǒng)常用材料如下：海水取放水管：通常為鋼管(或襯里)或鋼筋混凝土管。海水配管：主要為鑄鐵管(或襯里)，也有少量塑料管(聚氯乙烯、聚乙烯)、不銹鋼 管和混凝土管

21、。海水換熱器：換熱管材通常為鋁黃銅(HA l- 77- 2A )、白銅(銅竦合金、B10、B30) 和鈦管(TA2),也有少量采用耐海水不銹鋼管；管板通常為錫黃銅(Cu- 40Zn-112Sn)、鋁 青銅(Cu- 9Al-3Fe-1Mn-1Ni)、白銅(B10、B30)和鈦板。海水泵：通常為低竦鑄鐵，也有銅合金和316L不銹鋼等材質(zhì)。陰極保護(hù)陰極保護(hù)是海水直流冷卻系統(tǒng)中重要防腐技術(shù)之一。在絕大多數(shù)情況下，金屬在海 水中的腐蝕為電化學(xué)腐蝕。在一定條件下，將金屬進(jìn)行陰極極化以減小和防止金屬腐蝕 的方法稱之為陰極保護(hù)法。陰極保護(hù)技術(shù)包括：外加電流陰極保護(hù)和犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù) 兩種方法。適用于鑄鐵、低碳

22、鋼、低合金鋼、不銹鋼、銅合金、鋁合金、鈦等設(shè)備的防 腐。其不僅可以防止均勻腐蝕，對(duì)防止孔蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕等也是有效的。對(duì)于海水直流冷卻系統(tǒng)，需要進(jìn)行陰極保護(hù)的主要結(jié)構(gòu)與設(shè)備有：取水頭及引水鋼 管、攔污柵、清污機(jī)、海水泵、旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)、二次濾網(wǎng)、凝汽器、收球網(wǎng)、冷卻器、管道 和埋地側(cè)管線等。（3）涂層防腐涂層防腐是海水直流冷卻系統(tǒng)中重要防腐技術(shù)之一。主要用于低碳鋼和低合金鋼設(shè) 備的防腐。其防腐效果主要取決于涂料的性能，但配套品種和施工工藝亦十分重要。用于海水體系的防腐涂層主要包括金屬涂層和有機(jī)涂層。金屬涂層主要包括純Zn、純Al和Zn-Al合金涂層，其中又以Zn-Al合金（Al 30% ）涂

23、層防腐效果最好，經(jīng)驗(yàn)表明：金屬涂層和有機(jī)涂層配套使用,在海洋條件下的保護(hù)壽命可 達(dá)10a以上。有機(jī)涂層作為海水體系防腐涂層種類主要有：環(huán)氧樹脂漆、乙烯樹脂漆、 氯化橡膠漆、聚氨酯漆、無(wú)機(jī)富鋅底漆等。另外，涂層與陰極保護(hù)聯(lián)合使用，是經(jīng)濟(jì)、有效的防腐方法。（4）緩蝕劑亞鐵離子成膜是目前發(fā)電廠銅合金凝汽器海水直流冷卻系統(tǒng)中廣泛采用的一種防 腐方法，對(duì)銅合金的沖擊腐蝕、脫鋅腐蝕和應(yīng)力腐蝕都有明顯效果。成膜所需的亞鐵離 子可以由加入硫酸亞鐵提供或采用電解法直接產(chǎn)生。成膜方式可以是一次造膜、運(yùn)行中 定期加入或低濃度連續(xù)注入。亞鐵離子成膜工藝直接影響成膜效果，成膜不當(dāng)則沒有保 護(hù)效果，甚至?xí)铀俑g；另外，

24、對(duì)于污染海水特別是h2s等還原性物質(zhì)污染時(shí)，亞鐵造 膜亦沒有保護(hù)效果。（5）聯(lián)合保護(hù)在海水直流冷卻系統(tǒng)中，通常采用多種防腐對(duì)策進(jìn)行聯(lián)合保護(hù)，才能達(dá)到良好效 果。以電廠凝汽器為例，防止銅合金管泄漏的較有效措施為采用海綿球清洗、亞鐵成膜 及陰極保護(hù)三者的聯(lián)合保護(hù)。海水管路通常采用涂層、陰極保護(hù)等防腐措施進(jìn)行聯(lián)合保 護(hù)。七、有一條鋼自來(lái)水管從城市的地下通過，試提出兩種合理的防腐措施對(duì)其 進(jìn)行有效的保護(hù).答：水管的腐蝕環(huán)境：自來(lái)水管在城市地下通過，管內(nèi)遭受自來(lái)水腐蝕，管外遭受土 壤腐蝕及雜散電流腐蝕。管內(nèi)防腐措施：（1）管道襯里自來(lái)水不能被污染，所以一般不使用普通有機(jī)涂層?？梢允褂脽o(wú)機(jī) 涂層、金屬鍍層

25、或無(wú)毒有機(jī)涂層，無(wú)機(jī)涂層常用水泥砂漿襯里，適用于直徑較大管道； 金屬涂層可用熱浸鍍鋅或熱浸鍍鋁鋼管；無(wú)毒有機(jī)涂層可使用聚氨酯涂層等。（2）高壓水射流清洗可以采用用高壓水射流對(duì)水管進(jìn)行周期性清洗的方法，高壓水射流清洗是一種比較 普遍采用地方法，它是利用從高壓泵打出來(lái)的高壓水經(jīng)水管到達(dá)噴嘴，然后把高壓力低流 速的水轉(zhuǎn)換為低壓力高流速的射流對(duì)管道內(nèi)部進(jìn)行連續(xù)不斷的沖洗，從而使管道內(nèi)部的 垢物脫落下來(lái)，這樣可以抑制管道內(nèi)部的腐蝕，恢復(fù)了管道的通水能力，經(jīng)試驗(yàn)研究這種方 法有很好的效果,并且達(dá)到了高效,節(jié)能的效果。（3）在鋼管內(nèi)使用塑料襯里管道。管外防腐措施：腐蝕比管內(nèi)嚴(yán)重，是防腐的重點(diǎn)。首先用拋光機(jī)將

26、表面的銹除凈，用破布將浮銹、 灰塵、油污擦拭干凈，露出金屬光澤。然后涂刷涂層。使用的涂層可以是：（1）熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層熔結(jié)環(huán)氧粉末防腐層是將防腐用環(huán)氧粉末通過靜電涂覆技術(shù)，涂覆在230度左右的 鋼管上，環(huán)氧粉末在鋼管表面熔融并固化。（2）三層聚乙烯防腐層三層聚乙烯防腐層的結(jié)構(gòu)為溶解環(huán)氧-共聚物膠粘劑-聚乙烯防腐層，簡(jiǎn)稱三層PE。 該防腐層是以環(huán)氧粉末涂料為底漆，以改性聚烯烴為中間層，以聚乙烯為面層，由于改 性聚烯烴分子鏈上接枝了馬來(lái)酸酐，因此可以與環(huán)氧底漆形成化學(xué)結(jié)合，同時(shí)又可以和 面層形成物理融合，從而形成統(tǒng)一的整體，表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。（3）石油瀝青涂層（石油瀝備玻璃布+表面聚氯乙烯膜），

27、特點(diǎn)是技術(shù)成熟，成本 較低。（4）石油瀝青涂層+陰極保護(hù)?；蚓郯滨ネ繉印?PE、3PE等。八、根據(jù)腐蝕反應(yīng)的特點(diǎn)，用系統(tǒng)防護(hù)的觀點(diǎn)，控制金屬腐蝕，有哪些途 徑和方法？（10）答：（1）合理設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)設(shè)備時(shí)就從設(shè)備的形狀、安裝等方面來(lái)防止或減緩腐 蝕速度?？紤]制造加工方法對(duì)防腐蝕的影響及防腐施工的方便性。（2）合理選擇材料。根據(jù)金屬材料的腐蝕數(shù)據(jù)，選擇對(duì)特定環(huán)境腐蝕率低、價(jià)格 便宜、性能好的材料，是常用的、簡(jiǎn)便的控制腐蝕的方法，可以使設(shè)備獲得經(jīng)濟(jì)、合理 的使用壽命。（3）在界面上采取防腐措施，如電化學(xué)保護(hù)，施加防護(hù)涂層等。金屬保護(hù)中常用 對(duì)其表面進(jìn)行處理以防止腐蝕。金屬在接觸使用環(huán)境之前，

28、先用鈍化劑或成膜劑（銘酸 鹽、磷酸鹽、堿、硝酸鹽和亞硝酸鹽混合液等）處理，表面生成穩(wěn)定密實(shí)的鈍化膜，抗 蝕性大大增加。用有機(jī)涂料保護(hù)大氣中的金屬結(jié)構(gòu)是應(yīng)用最廣的傳統(tǒng)防腐手段。（4）改進(jìn)環(huán)境條件，如對(duì)介質(zhì)進(jìn)行處理，添加緩蝕劑等，如果能消除金屬材料和 設(shè)備在使用環(huán)境中引起腐蝕的各種因素，腐蝕就會(huì)中止或減緩。但是多數(shù)環(huán)境條件是無(wú) 法控制的，如大氣和土壤中的水分、海水中的氧等都不可能除去。生產(chǎn)流程也是不能任 意改動(dòng)的，這時(shí)可以調(diào)整局部環(huán)境。例如鍋爐進(jìn)水先去氧（加入脫氧劑Na2SO3和N2H4 等），可保護(hù)鍋爐管少受腐蝕；先除去密閉倉(cāng)庫(kù)進(jìn)入空氣的水分，可免貯存金屬部件生 銹；在水中經(jīng)常加入堿或酸以調(diào)節(jié)p

29、H至最佳范圍（通常接近中性），可以防止冷卻水對(duì) 換熱器和其他設(shè)備的結(jié)垢、穿孔；煉制石油的工藝中也常加堿或氨，使生產(chǎn)流體保持中 性全弱堿性。（5）通過各種合理的管理措施，加強(qiáng)對(duì)關(guān)鍵部位的監(jiān)控和改善維修等措施來(lái)最終 達(dá)到提高整個(gè)設(shè)備運(yùn)行中的耐腐蝕能力。九、某電站海水循環(huán)冷卻系統(tǒng)原設(shè)計(jì)用材為耐海水腐蝕低合金鋼 10CrMoAl，但在使用5年后出現(xiàn)嚴(yán)重的腐蝕泄漏，檢修切開管道發(fā)現(xiàn)管內(nèi) 壁被銹層覆蓋，銹層中含有大量銹瘤，銹瘤外殼呈黃褐色，較為致密，打 破外殼后內(nèi)層為比較疏松的浮銹，銹層下的金屬基體腐蝕嚴(yán)重，呈不均勻 的潰瘍狀腐蝕，個(gè)別腐蝕坑深度較大，出現(xiàn)穿孔。在損壞的閥門內(nèi)壁有水流狀腐蝕溝槽。試用腐蝕失

30、效分析方法分析與推測(cè)腐蝕失效原因。（10）答：腐蝕失效分析方法一般分為兩步：（1）現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查；（2）實(shí)驗(yàn)室分析。在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的過程中要了解以下幾點(diǎn)：了解失效設(shè)備的名稱、尺寸、形狀、材料牌號(hào)、制造廠家及全部的制造工藝歷史（了 解冶煉、鑄造、加工、熱處理及裝配等情況）、投入運(yùn)行日期、運(yùn)行記錄、維修記錄、 工藝流程及操作規(guī)程等。了解失效設(shè)備或部件的結(jié)構(gòu)和制造特征以及失效部件和碎片的腐蝕外觀，如附著 物和腐蝕生成物的收集以及一切可疑的雜物和痕跡的觀察等。了解腐蝕失效設(shè)備或管線的服役條件及服役歷史（介質(zhì)環(huán)境、溫度、壓力和以前相 關(guān)的監(jiān)測(cè)情況），應(yīng)特別注意環(huán)境細(xì)節(jié)和異常工況，如突發(fā)超載、溫度變化、壓力和偶然與

31、 強(qiáng)腐蝕介質(zhì)的接觸等。聽取操作人員及佐證人介紹發(fā)現(xiàn)腐蝕失效的情況及其相應(yīng)的處理方法。收集同類或相似部件過去曾發(fā)生過的腐蝕失效情況。（2）實(shí)驗(yàn)室分析。題目中已經(jīng)寫明現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查所需要得到的主要內(nèi)容，所以以下著重從所觀 察的現(xiàn)象上分析腐蝕失效原因。題目中指出發(fā)現(xiàn)管內(nèi)壁被銹層覆蓋，銹層中含有大量銹瘤這可能是因?yàn)檠h(huán)冷卻 水在冷卻塔散熱時(shí)暴露在空氣中，會(huì)有粉塵，微生物,細(xì)菌等進(jìn)入,而循環(huán)水中的環(huán)境特 別適宜這類生物在里面生存，并大量繁殖，時(shí)間久了形成大量污垢,粘泥等附著在管道內(nèi)壁 上.對(duì)內(nèi)壁造成腐蝕，剝落下來(lái)的鐵銹與粘泥混雜后再與水中的鈣離子鎂離子等結(jié)合產(chǎn)生 氧化鐵碳酸鈣碳酸鎂等等的混合物，成分復(fù)雜.因此

32、可以在管道內(nèi)部發(fā)現(xiàn)大量呈黃褐色 的銹瘤，并且銹瘤在肉眼下觀察時(shí)，顯得比較致密。腐蝕介質(zhì)：從腐蝕介質(zhì)方面考慮，在循環(huán)水處理過程中，大多數(shù)用自來(lái)水補(bǔ)充。 而自來(lái)水中一般都溶解有一定量的氯離子、o2、CO2,并且還溶解有各種各樣的鹽類， 包括Na鹽，Ca鹽和Mg鹽等，這些物質(zhì)都會(huì)與循環(huán)水設(shè)備即管道形成原電池?；w嚴(yán)重腐蝕及穿孔的原因：一方面，在水的重復(fù)利用過程中，隨著水分的蒸發(fā)， 水中的溶解鹽類、懸浮固體及非揮發(fā)性有機(jī)物濃度逐步增大，超過一定濃度時(shí)在管道、 設(shè)備特別是在換熱面上發(fā)生結(jié)垢；另一方面，在水中有溶解氧存在的條件下，以及鐵的 陽(yáng)極發(fā)生反應(yīng)，可以促進(jìn)形成腐蝕電池，造成嚴(yán)重的垢下腐蝕；銹瘤覆蓋下

33、的貧氧區(qū)與 裸露的富氧區(qū)之間也能形成氧濃差電池，使金屬遭受局部腐蝕，當(dāng)形成氧濃差電池后， 局部區(qū)域會(huì)由于發(fā)生強(qiáng)烈的點(diǎn)蝕而產(chǎn)生穿孔。閥門內(nèi)壁有水流狀腐蝕溝槽的分析：材料的耐點(diǎn)蝕性能與鋼中夾雜物特性、脫氧 程度、磷含量及其偏析等冶金因素有關(guān)。鋼表面形成的腐蝕溝槽，與材料中的帶狀組織 有關(guān)。平行腐蝕溝槽與鋼中的磷偏析有很好的對(duì)應(yīng)性。同時(shí)，具有磷偏析的鋼通常會(huì)形 成鐵素體和珠光體平行相間分布的帶狀組織。此外，鋼中的條狀?yuàn)A雜物也會(huì)造成蝕坑溝 槽狀的腐蝕形態(tài)。另外條件允許的話，可進(jìn)行以下分析以進(jìn)一步確定腐蝕失效原因1）微觀組織分析： 用金相顯微鏡、電子顯微鏡觀察腐蝕失效部件的顯微組織2）化學(xué)成分分析：主要

34、是采 用光譜法等測(cè)定腐蝕部件的材料是否符合技術(shù)要求，有無(wú)用錯(cuò)材料或出現(xiàn)成分偏差，必要 時(shí)可進(jìn)行微量元素分析或微區(qū)成分分析。3）腐蝕產(chǎn)物分析表面形貌觀察還要配合相 應(yīng)的腐蝕產(chǎn)物分析結(jié)果，才能更有效地分析出材料失效的原因。4）腐蝕形貌觀察：腐蝕 形貌真實(shí)地反映了材料被腐蝕的全過程，通過對(duì)材料腐蝕表面形貌的觀察，可以進(jìn)一步詳 細(xì)了解腐蝕過程十、根據(jù)自己的研究方向，查找一個(gè)以上有關(guān)的腐蝕型式試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)其 簡(jiǎn)要描述。（10）答：本人研究生階段研究的課題：光功能陶瓷材料-y2o3系透明陶瓷的制備及其光 物性研究。我研究的是粉狀化合物，不存在腐蝕問題，只是變質(zhì)問題，因而通過查找， 了解了幾個(gè)腐蝕型式試驗(yàn)標(biāo)

35、準(zhǔn)。所謂型式試驗(yàn)type test，就是在按某種設(shè)計(jì)制造一個(gè)或多個(gè)樣品來(lái)確定該設(shè)計(jì)是否 符合本標(biāo)準(zhǔn)的全部要求而進(jìn)行的試驗(yàn)。標(biāo)準(zhǔn)1：不銹鋼點(diǎn)蝕電位測(cè)量的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)Standard No.： GB/T 17899-1999,這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了不銹鋼點(diǎn)蝕電位測(cè)量方法 的試樣、試驗(yàn)溶液、試驗(yàn)儀器和設(shè)備、試驗(yàn)條件和步驟、試驗(yàn)結(jié)果和試驗(yàn)報(bào)告。此標(biāo)準(zhǔn)適用于動(dòng)電位法測(cè)量不銹鋼在中性3.5%氯化鈉溶液中的點(diǎn)蝕電位。（1）.取樣：從板材取樣時(shí)應(yīng)使試驗(yàn)面平行于板材的軋面，試驗(yàn)面用符合GB/T 2481.1 規(guī)定的粒度的砂紙進(jìn)行研磨，一直磨到粒度為W20的砂紙。為了防止縫隙腐蝕，研磨 后可以進(jìn)行鈍化處理（在50C、20%30%的硝酸中浸泡1 h以上）。用釬焊或點(diǎn)焊的方 法將導(dǎo)線焊在試樣上。試樣的絕緣，應(yīng)使最終暴露的試驗(yàn)面的面積為1cm2，板材試樣 為10mmx10mm，并使試驗(yàn)面處于試樣上未受釬焊或點(diǎn)焊熱影響的部位。非試驗(yàn)面