化工行業(yè)腐蝕工程師面試題目及解析考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、簡述電化學(xué)腐蝕的基本過程，并說明影響腐蝕速率的主要因素。二、某碳鋼設(shè)備在含有一定濃度氯離子（Cl?）的弱堿性溶液中運行，長期服役后觀察到設(shè)備表面出現(xiàn)點狀腐蝕坑。請分析可能發(fā)生點蝕的機理，并指出防止此類腐蝕的主要工程措施。三、在設(shè)計和選用化工設(shè)備（如儲罐、管道、塔器）的材料時，為什么需要考慮介質(zhì)的溫度、壓力、腐蝕性以及流動狀態(tài)等因素？請結(jié)合實例說明。四、簡述犧牲陽極陰極保護法和外加電流陰極保護法的原理、適用條件及主要優(yōu)缺點。在哪些情況下優(yōu)先考慮采用陰極保護技術(shù)？五、某化工廠的酸性廢水處理系統(tǒng)，管道材質(zhì)為碳鋼，內(nèi)壁腐蝕嚴重。現(xiàn)有兩種防護方案：A.采用有效的內(nèi)壁防腐涂料；B.采用陰極保護技術(shù)。請分析比較這兩種方案的適用性、優(yōu)缺點及可能存在的問題。六、解釋什么是應(yīng)力腐蝕開裂（SCC），并列舉至少三種容易發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂的材料組合（注明材料名稱和介質(zhì)環(huán)境）。簡述防止應(yīng)力腐蝕開裂的通用方法。七、緩蝕劑是如何作用以降低金屬腐蝕速率的？請分別說明陽極型緩蝕劑、陰極型緩蝕劑和混合型緩蝕劑的作用機理，并舉例說明其在何種腐蝕環(huán)境中可能更有效。八、現(xiàn)場進行腐蝕掛片監(jiān)測時，需要注意哪些關(guān)鍵因素以保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性？請列舉至少四點，并簡述其原因。九、某石化裝置的換熱器管束（材料為不銹鋼）在特定操作條件下（如存在氯離子和較高的溫度）發(fā)生嚴重的局部腐蝕（如縫隙腐蝕）。請分析可能導(dǎo)致此問題的原因，并提出相應(yīng)的改進建議，包括材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計、操作工藝優(yōu)化或增加防護措施等方面。十、在評估一項化工設(shè)備的腐蝕風(fēng)險時，通常會考慮哪些因素？請構(gòu)建一個簡單的風(fēng)險評估框架，并說明其中關(guān)鍵步驟的分析內(nèi)容。試卷答案一、基本過程：金屬在腐蝕環(huán)境中形成原電池，作為陽極的金屬失去電子被氧化溶解，電子通過電解質(zhì)傳遞到作為陰極的部位，在陰極發(fā)生還原反應(yīng)（如氧氣還原或氫離子還原），消耗電子。陽極區(qū)的金屬不斷溶解，形成腐蝕產(chǎn)物或進入溶液。主要因素：金屬的活潑性、介質(zhì)的腐蝕性（pH、離子種類與濃度）、溫度、氧濃度、流速、應(yīng)力、雜質(zhì)與保護層狀況等。二、機理：氯離子破壞金屬表面的鈍化膜，導(dǎo)致局部區(qū)域失去保護，形成腐蝕核心。在電位驅(qū)動下，腐蝕核心迅速發(fā)展，形成深而窄的腐蝕坑。工程措施：選用耐點蝕材料（如高合金不銹鋼、鈦等）；提高材料純度，減少雜質(zhì)；降低介質(zhì)中氯離子濃度或添加絡(luò)合劑；控制流速，避免死角；必要時采用陰極保護。三、原因：材料在不同溫度、壓力、腐蝕性介質(zhì)和流動狀態(tài)下的耐腐蝕性能不同。溫度影響腐蝕反應(yīng)速率；壓力可能影響溶解度或產(chǎn)生應(yīng)力；腐蝕性決定材料是否會被溶解；流動狀態(tài)影響傳質(zhì)，可能加劇或減緩腐蝕（如產(chǎn)生流動腐蝕）。實例：高壓氫氮合成塔需用耐高溫高壓的鎳基合金；海水淡化廠管道需考慮氯離子濃度和流動沖刷。四、犧牲陽極陰極保護法：利用比被保護金屬更活潑的金屬（犧牲陽極）作為陽極被優(yōu)先腐蝕，其釋放的電子為被保護金屬提供陰極電流，使被保護金屬成為陰極。原理基于電化學(xué)電位差。適用于保護中小型、難以進行外加電源連接的鋼結(jié)構(gòu)，如碼頭、管道、儲罐外露部分。優(yōu)點：安裝簡便，維護量?。ㄩL期）。缺點：保護范圍有限，犧牲陽極消耗需定期更換，陰極電位較負，可能影響鄰近陰極保護。外加電流陰極保護法：通過外加直流電源，將陽極（通常為惰性金屬或石墨）與被保護金屬連接，電源向被保護金屬提供足夠的電流，使其電位維持在被保護范圍內(nèi)。原理為強制施加陰極極化。適用于大型、縱深保護或需要精確控制陰極電位的結(jié)構(gòu)，如大型儲罐、長距離管道、地下鋼質(zhì)管道。優(yōu)點：保護范圍大，可精確控制，陰極電位較正。缺點：需要電源設(shè)備、電纜，存在雜散電流干擾風(fēng)險，需定期監(jiān)測和維護。五、適用性與優(yōu)缺點：A.內(nèi)壁防腐涂料：適用性：適用于有效隔絕介質(zhì)與金屬接觸的情況。優(yōu)點：成本相對較低，可提供高電阻率防護。缺點：涂層本身可能存在缺陷（針孔、雜質(zhì)），介質(zhì)滲透可能破壞涂層，維護困難（如需徹底清理后重涂），對基體腐蝕監(jiān)測不便。B.陰極保護技術(shù)：適用性：適用于酸性介質(zhì)對碳鋼有腐蝕，且涂料防護效果不佳或不適用的情況。優(yōu)點：對特定環(huán)境（如酸性）防護效果好，可主動抑制腐蝕。缺點：成本較高（設(shè)備、材料、電耗、維護），可能存在雜散電流干擾，對涂層系統(tǒng)有要求（如犧牲陽極下），可能使陰極發(fā)生析氫或影響環(huán)境（如pH變化）。比較：涂料是物理隔絕，陰極保護是化學(xué)抑制。選擇取決于介質(zhì)腐蝕性、溫度、基體材料、經(jīng)濟性、維護要求等。六、定義：在特定腐蝕介質(zhì)和足夠大的拉伸應(yīng)力共同作用下，金屬材料發(fā)生脆性斷裂的現(xiàn)象。易發(fā)生組合：1.應(yīng)力集中的不銹鋼（如304、316）在含氯離子（如海水、含氯離子的工業(yè)廢水）和室溫/稍高溫度下；2.鋁合金在含堿溶液和應(yīng)力下；3.銅合金（如黃銅）在含氨溶液和應(yīng)力下。通用方法：選用對特定介質(zhì)不敏感的合金材料；消除或降低應(yīng)力（如消除應(yīng)力退火、減小應(yīng)力集中）；改善介質(zhì)環(huán)境（如降低應(yīng)力腐蝕敏感介質(zhì)濃度、添加穩(wěn)定劑）；采用陰極保護或陽極保護改變金屬表面狀態(tài)；改變結(jié)構(gòu)設(shè)計（如避免尖銳缺口）。七、作用機理：陽極型：在陽極反應(yīng)中提供大量電子，使陽極反應(yīng)速率降低，從而降低腐蝕速率。通常在酸性或中性介質(zhì)中有效，優(yōu)先消耗陽極金屬。陰極型：在陰極反應(yīng)中消耗電子，使陰極反應(yīng)速率降低。通常在堿性介質(zhì)中有效，優(yōu)先消耗電子?；旌闲停和瑫r影響陽極和陰極反應(yīng)速率。在多種介質(zhì)中可能有效，但選擇性可能較差。有效性：陽極型在強酸性介質(zhì)中效果顯著；陰極型在強堿性介質(zhì)中效果顯著；混合型視具體情況而定。選擇需考慮介質(zhì)pH、電極反應(yīng)類型等。八、關(guān)鍵因素：1.掛片材質(zhì)：必須與被監(jiān)測設(shè)備材質(zhì)相同或非常接近，以確?？杀刃?。2.掛片尺寸與形狀：尺寸不宜過?。ㄓ绊懼亓啃?yīng)）也不宜過大（影響暴露面積），形狀應(yīng)便于安裝和觀察。3.安裝位置：應(yīng)選擇能代表設(shè)備主要腐蝕區(qū)域（如介質(zhì)流速變化處、死角、高溫高壓點）的位置，并確保安裝牢固、接觸良好。4.環(huán)境代表性：掛片應(yīng)完全浸沒在目標腐蝕環(huán)境中，其周圍環(huán)境應(yīng)盡可能模擬設(shè)備實際工況，避免安裝過程引入污染物。5.清潔與預(yù)處理：掛片表面應(yīng)清潔無銹，并進行適當?shù)那逑春透稍锾幚怼?.定期檢查與記錄：定期（如按季度、半年）取出掛片，清洗、稱重、測量腐蝕增厚，并詳細記錄腐蝕形態(tài)和宏觀現(xiàn)象。7.數(shù)據(jù)標準化：采用統(tǒng)一的標準方法進行腐蝕速率計算和評價。九、可能原因：1.材料選擇不當：基本材料在特定介質(zhì)和溫度下對氯離子敏感，發(fā)生縫隙腐蝕或應(yīng)力腐蝕。2.設(shè)計缺陷：結(jié)構(gòu)存在縫隙、搭接、焊縫密集區(qū)、流阻死角等，導(dǎo)致縫隙腐蝕。3.操作條件：介質(zhì)pH、溫度、氯離子濃度、流速等超出材料耐蝕范圍，或存在間歇性操作導(dǎo)致表面膜破裂。4.應(yīng)力存在：設(shè)備存在殘余應(yīng)力、熱應(yīng)力或操作應(yīng)力，與腐蝕介質(zhì)共同作用導(dǎo)致應(yīng)力腐蝕開裂。5.防護措施失效：涂層破損、陰極保護參數(shù)不當?shù)取?.介質(zhì)變化：介質(zhì)中雜質(zhì)（如鐵離子）或成分變化，加劇了腐蝕。改進建議：1.材料：選用更耐蝕的不銹鋼（如高鎳合金、雙相不銹鋼）或非金屬材料（如工程塑料、陶瓷）。2.結(jié)構(gòu)：優(yōu)化設(shè)計，消除縫隙，增大間隙，改善流體動力學(xué)，采用全焊透結(jié)構(gòu)，增加表面粗糙度（如噴砂）以促進涂層附著。3.操作：控制工藝參數(shù)（溫度、pH、Cl?濃度），避免間歇操作，保持介質(zhì)潔凈。4.應(yīng)力：進行消除應(yīng)力處理，優(yōu)化加載方式，設(shè)計柔性結(jié)構(gòu)。5.防護：加強涂層管理和維護，精確設(shè)定陰極保護參數(shù)，考慮添加緩蝕劑。6.監(jiān)測：加強腐蝕監(jiān)測（掛片、超聲波、在線監(jiān)測），及時發(fā)現(xiàn)問題。十、評估因素：金屬材質(zhì)、環(huán)境介質(zhì)成分與條件（pH、溫度、壓力、流速、氧化還原電位、雜質(zhì)等）、應(yīng)力狀態(tài)（殘余應(yīng)力、操作應(yīng)力）、設(shè)備結(jié)構(gòu)（幾何形狀、是否存在縫隙或應(yīng)力集中）、運行年限與歷史、法規(guī)與標準要求、安全與環(huán)保影響、經(jīng)濟性。風(fēng)險評估框架：1.信息收集：收集設(shè)備材料、設(shè)計、運行、維護、環(huán)境、歷史腐蝕記錄等信息。2.腐蝕性評估：分析介質(zhì)對材料的腐蝕性（如使用腐蝕性指數(shù)圖、標準數(shù)據(jù)庫），確定主要腐蝕類型。3.暴露時間與頻率：評估設(shè)備在腐蝕性環(huán)境中的實際暴露時間。4.敏感性分析：分析關(guān)鍵因素（如溫度、濃度變化）對腐蝕速率的影響程度。5.后果評估：評估腐蝕導(dǎo)致的潛在后果（如結(jié)構(gòu)失效、泄漏、污染、經(jīng)濟損失、安全風(fēng)險）。6.風(fēng)險計算（可選）：結(jié)合概率（發(fā)生腐蝕的可能性）和后果嚴重性，計算風(fēng)險