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。

其次要考虑设备所处的温度。通常温度升高腐蚀速度加快，例如在浓度大于70%的硫酸中，常温下碳钢是耐蚀的，温度高于70C时就不耐蚀了；低温时还要考虑材料的冷脆问题，例如在深度冷冻装置中一般选用铜、铝、不锈钢，而不能用碳钢。

另外要考虑设备的压力。通常是压力越高对材料的耐蚀性能要求越高，所需材料的强度要求越高，非金属材料、铝、铸铁等，往往难于在有压力的条件下工作，这时需考虑选用强度高的其它材料或衬里结构等防护方法。

2、设备的类型和结构

选材时要考虑设备的用途，工艺过程、结构设计特点，例如泵是流体输送机械，要求材料具有良好的抗磨蚀性能，良好的铸造性能，高温炉要求材料具有耐热性能，换热器除要求材料有良好的耐蚀性外还要求有良好导热性以及表面光滑不易生成坚实的垢层。

3、环境对材料的腐蚀

除均匀腐蚀外特别要注意晶间腐蚀，电偶腐蚀，缝隙腐蚀，孔蚀，应力腐蚀破裂及腐蚀疲劳等局部腐蚀，例如不锈钢，铝在海水中可能产生孔蚀，选材时应注意。

4、产品的特殊要求。

例如在合成纤维和产物中不允许金属离子的污染，一般采用不锈钢，而医药食品工业中不能选用有毒的铅，而选用铝，不锈钢，钛，搪瓷及其它非金属材料。

二、材料的性能

1、结构材料：强度，塑性，冲击韧性。例如铅强度低，不能做独立的结构材料使用，只做衬里。

2、材料加工工艺性能好坏，往往是决定材料能否用于生产的关键，例如高硅铸铁在很多介质中耐蚀性能都很好，但因其又硬又脆，切削加工困难，只能采用铸造工艺而且成品率较低，使设备成本费增高限制了它的应用。

此外材料的价格来源经济性。

根据上述原则选材时一般要进行下列几方面的工作：

首先，查阅有关资料，许多耐蚀材料手册及腐蚀数据手册对各种材料在不同介质中的耐蚀性能有定量或定性的介绍；由于实际介质中往往含有多种成分，这些因素在手册中常常反映不出来，应该到生产实际中进行调查研究，根据实际应用情况来选用材料；如果在缺乏这两方面的数据和经验时（特别是新工艺）就要进行材料的耐蚀性能试验。

第二节介质处理

处理介质的目的是改变介质的腐蚀性，以降低介质对金属的腐蚀作用。

通常有以下几种方法。

一、去除介质中的有害成分。

现以锅炉给水的除氧为例说明。水中有害物质之一是溶解在水中的氧，它会引起极化的腐蚀过程。从锅炉给水中排除氧是防止锅炉腐蚀的有效措施。

常用的除氧方法有热力法和化学法两类。

热力法是将给水加热至沸点以除去水中的溶解氧，这是电厂中通常采用的除氧措施。因为锅炉给水本身就必须加热，而且这种方法不需要加入化学药品，不会带来水汽质量的污染问题。

化学法通常是用作给水除氧的辅助措施，以消除经热力除氧后残留在给水中的溶解氧。采用的药品必须能迅速和氧反应，且无害。在电厂中常用联氨、亚硫酸钠。

二、调整介质的PH值

锅炉给水以及工业用冷却水如果含有酸性物质使其PH值偏低（PH<7）则可能产生氢去极化腐蚀，而且钢件在酸性介质中不易生成表面保护膜，此时必须提高PH值以防止氢去极化腐蚀和金属表面保护膜的破坏。提高水的PH值的方法，一般地加氨或胺。

三、降低气体介质中的湿分

当气体介质中含水分较多时，就有可能在金属表面形成冷凝水膜而使金属遭受腐蚀，而且腐蚀率通常随气体相对湿度增加而增加，因而降低气体体质中的湿分是减缓金属腐蚀的有效措施之一。

一般降低气体湿分的方法有以下几种：采用干燥剂吸收气体的湿分；采用冷凝的方法从气体中除去湿分或采用提高气体温度的办法来降低气体中的相对湿度，使水汽不致冷凝。

第三节阳极保护法

将被保护设备与外加直流电流的正极相连，在一定的电解质溶液中将金属进行阳极极化至一定电位，如果在此电位下金属能建立起钝态并维持钝态，则阳极过程受到抑制，而使金属的腐蚀速度显著降低，这时设备得到了保护，这种方法称为阳极保护法。如图6－18所示。

阳极保护的实现必须具备两个条件：

第一腐蚀体系的阳极极化曲线上存在钝化区，即在阳极极化时金属能够钝化。

第二阳极极化时金属的电位要正移到钝化区内，否则金属的腐蚀速度不仅不会减小反而会增大(称为电解腐蚀)。

阳极保护特别适用于强氧化性介质的防腐，是一种既经济，保护效果又好的防蚀技术。

第四节阴极保护

将被保护金属进行外加阴极极化以减小或防止金属腐蚀的方法叫作阴极保护法。

一、阴极保护的原理：

由外电路向金属通入电子，以供去极化剂还原反应所需，从而使金属氧化反应(失电子反应)受到抑制。

二、阴极保护的方法：

外加电极极化可以采用两种方法来实现：

1）、将被保护金属与直流电源的负极相连，利用外加阴极电流进行阴极化，这种方法称为外加电流阴极保护法。

2）、在被保护设备上连接一个电位更负的金属作阳极（例如在钢设备上连接锌），它与被保护金属在电解质，溶液中形成大电池，而使设备进行阴极极化，这种方法称为牺牲阳极保护法。

牺牲阳极的性能要求：

（1）电位要足够负

（2）阳极溶解性能好

（3）理论发生电量大

实际发生电量总是小于理论发生电量，所

占百分比称为电流效率。

两种阴极保护法比较：

外加电流阴极保护所需保护电流是由直流电源(如蓄电池、直流发电机、整流器等)提供的；

牺牲阳极保护中所需保护电流是由牺牲阳极的溶解所提供的。牺牲阳极材料都是活泼的有色金属，常用的有锌、铝、镁。为了有效地发挥保护作用，牺牲阳极的电位要足够负，阳极极化率要小，特别是表面不能生成保护性的腐蚀产物膜，阳极溶解要均匀。

?牺牲阳极保护法安装简单，不需要直流电源，对周围设备的干扰小。但牺牲阳极消耗大，难以调节在最佳保护电位，且提供的电流较小。

?外加电流阴极保护法不消耗有色金属，可以提供较大的保护电流，对保护效果易于进行监测和控制，但需要直流电源，对保护系统要经常进行检查和管理，由于电流流过的范围宽，可能对周围其他金属设备产生杂散电流腐蚀。

三、阴极保护的应用范围

阴极保护的效果很好，而且简单易行，从理论上来讲，任何体系都可以。但在工程上作为一种腐蚀控制技术还要求保护电流密度比较小，在经济上才合算。目前在地下输油及输气管线、地下电缆、舰艇、海上采油平台、码头等方面已广泛应用。

一般说来金属结构进行阴极保护时要考虑以下几方面的因素。

1、腐蚀中介质必须是导电的，并且要有足够的量以便能建立连续的电路。例如，中性盐溶液土壤，海水，江水，碱溶液，弱酸性溶液（磷酸），有机酸（醋酸）等介质中宜于进行阴极保护，而气体介质，大气及其它不导电的介质则不能应用阴极保护。

2、金属材料在所处的介质中要容易进行阴极极化，否则耗电量大，不宜进行阴极保护。常用金属材料碳钢、不锈钢、铜及合金、铝、铝合金、铅都可采用阴极保护。

3、被保护设备的形状，结构不要太复杂，否则可能产生遮蔽现象，使金属表面电流分布不均匀，造成有的地方达不到保护电位，而一些地方由于电流集中造成过保护。

第五节电化学保护中的辅助电极系统

一、辅助电极材料

外加电流阴极保护和阳极保护需要有辅助电极构成电流回路。辅助电极的作用是通电，故辅助电极材料必须导电良好，能通过较大的极化电流密度,有足够的耐蚀性、机械性能，加工性能和经济性能。

●●外加电流阴极保护中的辅助阳极材料

●●阳极保护中的辅助阴极材料

二、电流分散能力和辅助电极系统设计

●●电流分散能力

极化电流均匀地分散到被保护设备表面上的能力叫电流分散能力。分散能力越好，被保护设备表面上的极化电位越均匀，保护效果越好。

*实际生产设备结构复杂，各部件之间还存在着对极化电流的屏蔽作用。

*改善极化电流分布的均匀性。

三、辅助电极系统的设计

首先是要确定辅助电极的数量和位置。为了减小辅助电极到设备表面各部位的距离差异，辅助电极的布置是十分重要的。

在设备形状较复杂，或不利于电流分布时，应适当增加辅助电极的数目。

四、辅助电极的安装

辅助电极安装的基本要求是：

牢固：不能因机械振动，流体冲击等原因而损坏或脱落。

绝缘：辅助电极与被保护设备之间要严格绝缘，不能造成短路。

导电：辅助电极与连接导线之间要导电良好，不能形成大的电阻。

密封：对于密封设备，辅助电极或导线穿出设备的部位要按密封和绝缘的要求设计。

五、直流电源

直流电源可选用蓄电池，整流器，直流发

电机，而以整流器应用最多。

六、电化学保护应用实例

1）碳铵生产中碳化塔的阳极保护

电化学保护在化肥生产中的应用：2）长征轮外加电流阴极保护的设计和应用

3）不锈钢浓硫酸换热器的阳极保护研究

4）黄浦江上游引水过江钢管的外加电流阴极保护

5）φ1.8米海水输送管内壁恒电位阴极保护

6）阴极保护在我厂输油管道上的应用

7）氨水罐群循环极化法阳极保护

8）用固体电解质涂料对贮油罐外底实施外加电流阴极保护

9）阴极保护防止碱液蒸发锅应力腐蚀破裂

10）镁合金牺牲阳极对贮水式家用电热水器的阴极保护

11）厂区埋地钢管外加电流阴极保护

12）阴极保护技术在地下输水管道上的应用

第六节缓蚀剂

在腐蚀介质中添加一些少量物质，可以显著地阻止或减缓金属腐蚀速度，这些少量的物质被称为缓蚀剂。

缓蚀剂加入量都很少，一般添加量在0.l%.-1%之间即可起到保护金属的作用。

缓蚀剂保护方法使用方便，投资少。因而得到了广泛的应用。

一、缓蚀剂的分类

1）按介质的状态、性质可分为液相缓蚀剂(其中包括酸性液相缓蚀剂、中性液相缓蚀剂及碱性液相缓蚀剂)和气相缓蚀剂(如亚硝酸二环乙烷基铵)。

2）按缓蚀剂的化学组成分可分为无机缓蚀剂(如氧化剂硝酸根、亚硝酸根、铬酸根离子、重铬酸酸根离子、磷酸盐、多磷酸盐、硅酸盐、铂酸盐、亚硫酸盐等)和有机缓蚀](其中包括胺类、醛类、杂环化合物、咪唑化合物、硫化物等含N、S、O的所有有机物)。

3）按照电化学理论:缓蚀剂分为阳极型(主要抑制阳极反应) 、阴极型(主要抑制阴极反应) 、混合型(对阳极反应和阴极反应都有抑制作用)三类。

二、缓蚀机理

1,吸附理论

它认为缓蚀剂吸附在金属表面形成连续的吸附层，将腐蚀介质与金属隔离，因而起到保护作用。目前普遍认为，有机缓蚀剂的缓蚀作用是它的吸附作用的结果。这是因为有机缓蚀剂的分于是由两部分组成：一部分是容易被金属吸附的亲水极性基，另一部分是憎水或亲油的有机原子团(如烷基)。图6-5表示极性基的一端被会属表面所吸附，而憎水的一端向上形成定向排列，结果腐蚀介质就被缓蚀剂分子排挤出去，使介质与金属表面分隔开、起到保护金属作用。

吸附原因可归结为物理吸附和化学吸附：●●物理吸附以静电引力为主与金属表面带电状态密切相关。

●●化学吸附是指缓蚀剂分子中极性基团中心原子的未共用电子对和金属形成配价键而引起吸附。

2.成相膜理论

它认为金属表面生成一层不溶性的络合物，这层不溶性络合物是金属、缓蚀剂和腐蚀介质的离子相互作用的产物。喹啉在浓盐酸中与Fe作用，在Fe表面上生成一种难溶的Fe络合物，使金属与酸不再接触，减缓了金属的腐蚀。

3.电化学理论

从电化学角度出发，金属的腐蚀是在电解质溶液中发生的阳极过程和阴极过程。缓蚀剂的加入可以阻滞任何一过程的进行或同时阻滞两个过程进行，从而实现减缓腐蚀速度的作用。按上述电化原理，缓蚀剂可分为阳极缓蚀剂、阴极缓蚀剂及混合型缓蚀剂。

（a）阳极缓蚀剂大部分是氧化。例如过氧化氢、重铬酸盐、铬酸盐、亚硝酸盐等。他们即使在无氧的溶液中也能引起钢铁钝化，形成钝化膜，减少腐蚀。这类阳极缓蚀剂常用于中性介质中，如供水设备、冷却装置、水冷系统等。

但如果用量不足，不能充分覆盖阳极表面，反而会加剧金属的孔蚀。

（b）阴极缓蚀剂可抑制阴极反应。例如在酸性溶液中加入砷离子、汞盐等，使腐蚀电位负移，使阴极过程缓慢。有如ZnSO4、BaCI2、ZnCl2等均可成为遮蔽阴极的不溶物，起到阴极缓蚀剂作用。

阴极缓蚀剂用量不足时，不会加剧腐蚀，因此又有安全缓蚀剂之称。

（c）阳极、阴极混合型缓蚀剂

又称混合抑制型缓蚀剂。一些有机缓蚀剂如琼脂、生物碱和一些防止大气腐蚀的气象缓蚀剂属于这一类。有机缓蚀剂阻滞金属的腐蚀是与吸附有关，凡是含有N、S 、P为中心的原子团都具有与N相同的吸附作用，其中硫化物形成配位键吸附在金属表面的倾向更大。

有机缓蚀剂是一个很大的类别，除了琼脂、糊精、硫化动物胶这类有机胶体外，还有许多有机化合物，在它们分子中含有极性基。胺类、醛类、杂环化合物、咪唑啉类、有机硫化物等均属于此类。它们能对阴极过程和阳极过程同时起抑制作用，虽然腐蚀电位变化不大，但腐蚀电流却可减少很多。

＃气相缓蚀剂(VPI)

?气相缓蚀剂主要用于减轻金属设备和部件的大气腐蚀。其作用机理是汽化以后，和空气中的湿气一起凝结在金属表面，形成液膜。

?为了使气相缓蚀剂能有效发挥作用，使用空间应当是封闭的，如包装箱、仓库。气相缓蚀剂应当有比较大的蒸汽压，容易挥发充满金属设备所在空间。

三、缓蚀剂的协同效应

几种物质分别单独加入介质中时效果不大，甚至没有缓蚀作用，而将它们按某种配方复合加入，则可能产生很高的缓蚀效率。这种现象称为缓蚀剂的协同效应(或协同作用)。相反，复合加入时缓蚀效果反而降低，称为负协同效应。协同效应不是简单的加和，而是相互促进。

?利用缓蚀剂的协同效应已经开发出许多高效的复合缓蚀剂，今后仍然是缓蚀剂发展的方向之一。

四、缓蚀剂应用的几个问题

(1)要根据腐蚀体系的具体情况选择有效的缓蚀剂，因为缓蚀剂的保护效果具有选择性。

(2)要通过试验确定缓蚀剂的最佳投效剂量和最佳使用条件。

(3)缓蚀剂对生产过程可能不利影响：

如：起泡，形成乳状液；使锈皮疏松脱落而导致管线阻塞；造成新的腐蚀问题；结垢而影响传热，这主要指沉淀型缓蚀剂。

缓蚀剂对设备材质是否会造成损害。

(5) 缓蚀剂的毒性和环境污染是一个重要问题。

(6) 在实际生产系统中缓蚀剂的流失是造成失效的常见原因。

(7) 进行缓蚀剂保护效果的经济评价。开发高效而价廉的缓蚀剂品种。

(8) 为了保证缓蚀剂使用有效而经济，应对保护效果进行监测，避免缓蚀剂浓度不足达不到保护效果，或者缓蚀剂加入过多造成浪费。

缓蚀剂应用：

如石油工业为了提高油、气产量，需要采用酸化工艺。在高温井中用15 20%盐酸进行酸化压裂施工，缓蚀剂的保护性能是关键。另外，循环冷却水系统、汽车冷却系统、机器设备防锈、化学工业中合成氨装置脱碳系统等均采用缓蚀剂。

第七节金属表面的保护层

用耐蚀性较强的金属或非金属来覆盖耐蚀性较弱的金属，将主体金属与腐蚀性质隔离开以达到防腐蚀的目的，称为金属表面覆盖层防护法。

对保护层的要求如下:

(1)层致密、完整无孔，不透过介质;

(2)与基体金属结合强度高，附着粘结力强;

(3)高硬度，耐磨;

(4)在整个被保护金属面上均匀分布。

这种保护层可以是金属镀层，也可以是非金属涂层。

一、金属覆盖层

1、电镀

2、热浸

3、扩散法（浸镀）

4、喷镀

5、化学镀

6、包覆层

近年来还发展了一些物理保护法，如离子喷镀、真空蒸发镀、真空溅射等。

二、非金属覆盖层

非金属保护膜可通过被保护金属本身转变而成。得到这种非金属膜的方法有化学法、电化学法两种。钢铁的氧化与磷化处理等均属于化学法。

1、钢铁表面的磷化处理把经过热处理的钢铁制品放入磷酸盐溶液中浸泡，在金属表面即可形成一层磷酸盐薄膜，这种过程叫做磷化处理。制品磷化处理后表面呈灰色和暗灰色。磷酸盐膜难溶、致密，对油类和油漆的吸附能力强，因此，可以大大提高其抗蚀能力。

2、金属的氧化--发蓝处理

为了使金属表面生成致密的氧化物覆盖层，以达到防腐蚀的目的，可把钢铁制品放到NaOH、NaNO2溶液中，在一定时间后其表面即可形成一层厚度约为0.5--1.5微米的蓝色的氧化膜，这个过程叫做发蓝处理，简称发蓝。发蓝产生的氧化膜具有弹性和润滑性，不影响零件的精度，因此，很多仪器和光学仪器的部件常常用该法处理。

金属腐蚀与防护

第一章绪论 腐蚀：由于材料与其介质相互作用(化学与电化学)而导致的变质和破坏。 腐蚀控制的方法： 1）、改换材料 2）、表面涂漆/覆盖层 3）、改变腐蚀介质和环境 4）、合理的结构设计 5）、电化学保护 均匀腐蚀速率的评定方法： 失重法和增重法；深度法； 容量法(析氢腐蚀)；电流密度； 机械性能(晶间腐蚀)；电阻性. 第二章电化学腐蚀热力学 热力学第零定律状态函数(温度) 热力学第一定律(能量守恒定律) 状态函数(内能) 热力学第二定律状态函数(熵) 热力学第三定律绝对零度不可能达到 2.1、腐蚀的倾向性的热力学原理 腐蚀反应自发性及倾向性的判据： ?G：反应自发进行 < ?G：反应达到平衡 = ?G：反应不能自发进行 > 注：ΔG的负值的绝对值越大，该腐蚀的自发倾向性越大. 热力学上不稳定金属，也有许多在适当条件下能发生钝化而变得耐蚀. 2.2、腐蚀电池 2.2.1、电化学腐蚀现象与腐蚀电池 电化学腐蚀：即金属材料与电解质接触时，由于腐蚀电池作用而引起金属材料腐蚀破坏. 腐蚀电池(或腐蚀原电池)：即只能导致金属材料破坏而不能对外做工的短路原电 池. 注：1)、通过直接接触也能形成原电池而不一定要有导线的连接； 2)、一块金属不与其他金属接触，在电解质溶液中也会产生腐蚀电池. 丹尼尔电池：(只要有电势差存在) a)、电极反应具有热力学上的可逆性； b)、电极反应在无限接近电化学平衡条件下进行； c)、电池中进行的其它过程也必须是可逆的. 电极电势略高者为阴极 电极电势略低者为阳极 电化学不均匀性微观阴、阳极微观、亚微观腐蚀电池均匀腐蚀

2.2.2、金属腐蚀的电化学历程 腐蚀电池： 四个部分：阴极、阳极、电解质溶液、连接两极的电子导体(即电路) 三个环节：阴极过程、阳极过程、电荷转移过程(即电子流动) 1)、阳极过程氧化反应 ++ - M n M →ne 金属变为金属离子进入电解液，电子通过电路向阴极转移. 2)、阴极过程还原反应 []- -? D D ne +ne → 电解液中能接受电子的物质捕获电子生成新物质. (即去极化剂) 3)、金属的腐蚀将集中出现在阳极区，阴极区不发生可察觉的金属损失，只起到了传递电荷的作用 金属电化学腐蚀能够持续进行的条件是溶液中存在可使金属氧化的去极化剂，而且这些去极化剂的阳极还原反应的电极电位比金属阴极氧化反应的电位高2.2.3、电化学腐蚀的次生过程 难溶性产物称二次产物或次生物质由于扩散作用形成，且形成于一次产物相遇的地方 阳极——[]+n M(金属阳离子浓度) (形成致密对金属起保护作用) 阴极——pH高 2.3、腐蚀电池类型 宏观腐蚀电池、微观腐蚀电池、超微观腐蚀电池 2.3.1、宏观腐蚀电池 特点：a)、阴、阳极用肉眼可看到； b)、阴、阳极区能长时间保持稳定； c)、产生明显的局部腐蚀 1)、异金属(电偶)腐蚀电池——保护电位低的阴极区域 2)浓差电池由于同一金属的不同部位所接触的介质浓度不同所致 a、氧浓差电池——与富氧溶液接触的金属表面电位高而成为阳极区 eg：水线腐蚀——靠近水线的下部区域极易腐蚀 b、盐浓差电池——稀溶液中的金属电位低成为阴极区 c、温差电池——不同材料在不同温度下电位不同 eg：碳钢——高温阳极低温阴极 铜——高温阴极低温阳极 2.3.2、微观腐蚀电池 特点：a)、电极尺寸与晶粒尺寸相近(0.1mm-0.1μm)； b)、阴、阳极区能长时间保持稳定； c)、引起微观局部腐蚀(如孔蚀、晶间腐蚀)

金属腐蚀理论及腐蚀控制答案

《金属腐蚀理论及腐蚀控制》 （跟着剑哥走，有肉吃。） 习题解答 第一章 1.根据表1中所列数据分别计算碳钢和铝两种材料在试验介质中的失重腐蚀速度V- 和年腐蚀深度V p，并进行比较，说明两种腐蚀速度表示方法的差别。 解：由题意得： （1）对碳钢在30%HNO3( 25℃)中有： Vˉ=△Wˉ/st = mh 又有d=m/v=20×40×=cm2h Vp=ˉ/d=×=y 对铝在30%HNO3(25℃)中有： Vˉ=△Wˉ铝/st = =㎡h

d=m铝/v=30×40×5×=cm3 说明：碳钢的Vˉ比铝大，而Vp比铝小，因为铝的密度比碳钢小。 （2）对不锈钢在20%HNO 3( 25℃)有： 表面积S=2π×2 .0＋2π××= m2 015 Vˉ=△Wˉ/st= g/ m2h 试样体积为：V=π××= cm3 d=W/V== g/cm3 Vp=ˉ/d=×=y 对铝有：表面积S=2π×2 .0＋2π××= m2 02 Vˉ=△Wˉ/st= g/ m2h 试样体积为：V=π×2 2×= cm3 d=W/V== g/cm3 Vp=ˉ/d=×=y 试样在98% HNO3(85℃)时有： 对不锈钢：Vˉ=△Wˉ/st = g/ m2h Vp=ˉ/d=×=y 对铝：Vˉ=△Wˉ/st= m2h Vp=ˉ/d=×=y 说明：硝酸浓度温度对不锈钢和铝的腐蚀速度具有相反的影响。

3.镁在L NaCl 溶液中浸泡100小时，共放出氢气330cm3。试验温度25C，压力760mmHg；试样尺寸为2020 (mm)的薄板。计算镁试样的失重腐蚀速度V p。（在25C时水的饱和蒸汽压为） 解：由题意得：该试样的表面积为： S=2×(20×20＋20×＋20××6 10-m2 10-=840×6 压力P= mmHg = mmHg= 根据PV=nRT 则有放出的氢气的物质的量为： n=PV/RT=×330×6 10-/×(25＋= 又根据Mg ＋2+ H H—>+2 Mg＋ 2 Mg腐蚀的量为n(Mg)= 所以：Vˉ=nM(Mg)/St=×840×6 10-×100= g/ m2h 查表得：d Mg= g/cm3 有：Vp=ˉ/d=×=y 4.表面积4cm2的铁试样，浸泡在5%盐酸溶液中，测出腐蚀电流为Icor = 。计算铁试样的腐蚀速度V-和V p。 解：由题意得： 根据Vˉ=A/nF=i cor可知 Vˉ=（A/nF）I cor/s =××2××4×= m2h 查表得d(Fe)= cm3 Vp=ˉ/d=×=y 即铁试样的腐蚀速度Vˉ= g/㎡*h Vp=y 第二章

金属防腐蚀的方法

防止金属腐蚀的方法和途径很多，主要有以下几种： 一、提高金属材料内在耐蚀性能 采用不易与周围介质发生反应的金属及合金材料来加工产品，是有效的防腐办法。例如，有些金属及合金在空气单不易氧化，或能生成致密的钝化薄膜，可以抵抗酸、碱、盐腐蚀，如不锈钢，就是在钢中加入定量的铬、镍、钦等元素，当铬元素含量超过12%时，就可以起到不锈的作用。有些在高温高压时性能稳定，如耐热不起皮钢;有些在空气中不易腐蚀，如铝、锌等。获得这种金属材料的途径卞要是采用冶炼方法来改变金属的化学成分，例如在碳钢中加入镍、铬、硅、锰、钒等元素炼成耐蚀合金钢。不锈钢就是含有较多铬、镍、钛等元素的高合金钢。耐蚀低合金钢就是在钢中加入微量的钒、钛、稀土等元素炼成的低合金耐蚀钢。此外，对于某些金属材料，还可以通过热处理方法，改变金属的金相组织，提高耐蚀性能。 二、涂、镀非金属和金属保护层 在金属表面上制成保护层，借以隔开金属与腐蚀介质的接触，从而减少腐蚀。根据构成保护层的物质，可以分为以下几类：(1)非金属保护层把有机和无机化合物涂覆在金属表面，如油漆、塑料、玻璃钢、橡胶、沥青、搪瓷、混凝土、珐琅、防锈油等。在金属表面涂覆非金属保护层，用得最广泛的是油漆和塑料涂层。油漆是千百年来的传统方法，但油漆在造漆和涂装过程中有环境污染现象，正在变革工艺，向水溶性方向发展。塑料涂层是近几十年来发展最快的防腐方法，尤其是把有机树脂做成粉末涂料，采用各种方法在金属表面形成优良的涂层，获得了空前的发展。(2)金属保护层在金属表面镀上一种金属或合金，作为保护层，以减慢腐蚀速度。用作保护层的金属通常有锌、锡、铝、镍、铬、铜、镉、钛、铅、金、银、钯、铑及各种合金等。获得金属镀层的方法也有许多。①电镀用电沉积的方法在金属表面上镀上层金属或合金。镀层金属有

腐蚀控制的方法

腐蚀控制的方法 1. 根据使用的环境，正确地选用金属材料和非金属材料； 2. 对产品进行合理的结构设计和工艺设计，以减少产品在加工、装配、储存等环节中的腐蚀； 3. 采用各种改善腐蚀环境的措施，如在封闭或循环的体系中使用缓蚀剂，以及脱气、除氧和脱盐等； 4. 采用化学保护方法，包括阴极保护和阳极保护技术； 5. 在基材上施加保护涂层，包括金属涂层和非金属涂层。 全面腐蚀与局部腐蚀 全面腐蚀是常见的一种腐蚀。全面腐蚀是指整个金属表面均发生腐蚀，它可以是均匀的 也可以是不均匀的。全面腐蚀速度也称均匀腐蚀速度，常用的表示方法有重量法和深度法。局部腐蚀主要有点蚀（孔蚀）、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、选择腐蚀、应力腐蚀、腐蚀疲劳、 湍流腐蚀等。 点腐蚀（孔蚀）------是一种腐蚀集中在金属（合金）表面数十微米范围内且向纵深发 展的腐蚀形式，简称点蚀。点蚀是一种典型的局部腐蚀形式，具有较大的隐患性及破坏性。点蚀表面直径等于或小于它的深度。一般只有几十微米。 点蚀发生的条件 1．表面易生成钝化膜的材料，如不锈钢、铝、铅合金；或表面镀有阴极性镀层的金属，如碳钢表面镀锡、铜镍等。 2．在有特殊离子的介质中易发生点蚀，如不锈钢在卤素离子的溶液中易发生点蚀。 3．电位大于点蚀电位（Ebr）易发生点蚀。 影响点蚀的因素及预防措施 合金成分、表面状态及介质的组成，pH 值、温度等，都是影响点蚀的主要因素。不锈钢中Cr 是最有效提高耐点蚀性能的合金元素，如与Mo、Ni、N 等合金元素配合，效果最好。降低钢中的P、S、C 等杂质含量可降低点蚀敏感性。奥氏体不锈钢经过固溶处理后耐点蚀。预防点蚀的措施：（1）加入抗点蚀的合金元素，含高Cr、Mo 或含少量N 及低C 的不锈钢抗点蚀效果最好。如双相不锈钢及超纯铁素体不锈钢。（2）电化学保护。（3）使用缓蚀剂。

设备防腐蚀办法

设备防腐蚀办法引言 防腐蚀的方法总的来说可以分为两大类：一是正确地选择防腐蚀材料和其他防腐蚀措施；二是选择合理的工艺操作及设备结构。严格遵守化工生产的工艺规程，可以消除不应当发生的腐蚀现象，而即使采用良好的耐腐蚀材料，在操作工艺上不腐蚀规程，也会引起严重的腐蚀。目前，化工生产中常用的防腐蚀方法有以下几种。 1 正确选材和设计 了解不同材料的耐蚀性能，正确地、合理地选择防腐蚀材料是最行之有效的方法。众所周知，材料的品种很多，不同材料在不同环境中的腐蚀速度也不同，选材人员应当针对某一特定环境选择腐蚀率低、价格较便宜、物理力学性能等满足设计要求的材料，以便设备获得经济、合理的使用寿命。 2 调整环境 如果能消除环境中引起腐蚀的各种因素，腐蚀就会终止或减缓，但是多数环境是无法控制的，如大气和土壤中的水分，海水中的氧等都不可能除去，且化工生产流程也不可能随意更改。但是有些局部环境是可以被调整的，如锅炉进水先去除氧（加入脱氧剂亚硫酸钠和肼等），可保护锅炉免遭腐蚀；又如空气进入密闭的仓库前先出去水分，也可避免贮存的金属部件生锈；为了防止冷却水对换热器和其他设备造成结垢和穿孔，可在水中加入碱或酸以调节PH值至最佳范围（接近中性）；炼油工艺中常加碱或 氨使生产流体保持中性或碱性。温度过高时，可在器壁冷却降温，或在设备内壁砌衬耐火砖隔热，等。这些都是改变环境且不影响产品和工艺的前提下采用的方法，在允许的前提下，建议工艺中选用缓和的介质代替强腐蚀介质。 3

加入缓蚀剂 通常，在腐蚀环境中加入少量缓蚀剂就可以大大减缓金属的腐蚀，我们一般将它分为无机、有机和气相缓蚀剂三类，其缓蚀机理也各不相同。 1无机缓蚀剂 有些缓蚀剂会使阳极过程变慢，称之为阳极型缓蚀剂，它包括促进阳极钝化的氧化剂（铬酸盐、亚硝酸盐、铁离子等）或阳极成膜剂（碱、磷酸盐、硅酸盐、苯甲酸盐等），它们主要在阳极区域反应，促进阳极极化。一般阳极缓蚀剂会在阳极表面生成保护膜，这种情况下的缓蚀效果较好，但也存在一定风险，因为如果剂量不充足，会造成保护膜不完整，膜缺陷处暴露的裸金属面积小，阳极电流密度大，更容易发生穿孔。另一类缓蚀剂是在阴极反应，如钙离子、锌离子、镁离子、铜离子、锰离子等与阴极产生氢氧根离子，形成不溶性的氢氧化物，以厚膜形态覆盖在阴极表面，因而阻滞氧扩散到阴极，增大浓差极化。除此之外，也有同时阻滞阳极和阴极的混合型缓蚀剂，但加入量一般都需要先通过试验才可确定。 2有机缓蚀剂 有机缓蚀剂是吸附型的，吸附在金属表面，形成几个分子厚的不可视膜，可同时阻滞阳极和阴极反应，但对二者的影响力稍有不同。常用无机缓蚀剂有含氮、含硫、含氧及含磷的有机化合物，其吸附类型随有机物分子构型的不同可分为静电吸附、化学吸附及π键（不定位电子）吸附。有机缓蚀剂的发展很快，用途十分广泛，但是使用它同时也会产生一些缺点，如污染产品，特别是食品类，缓蚀剂可能对生产流程的这一部分有利，但进入另一部分则变为有害物质，也有可能会阻抑需要的反应，如酸洗时使去膜速度过缓，等。 3气相缓蚀剂 这类缓蚀剂是挥发性很高的物质，含有缓蚀基团，一般用来保护贮藏和运输中的金属零部件，以固体形态应用居多。它的蒸汽被大气中的水分解出有效的缓蚀基团，吸附在金属表面，达到减缓腐蚀的目的。另外，它也是一种吸附性缓蚀剂，被保护的金属表面不需要除锈处理。

2013金属腐蚀理论及应用试题答案

2013金属腐蚀理论及应用试题 一、名词解释：（5分） 平衡电位：当金属正离子进入溶液成为水合金属离子后，由于静电作用不仅水合了该金属正离子能回到金属中去，而且也能将溶液中水合了的其他正离子吸引 到金属上去。当这两个相反过程速率相等且又可逆时，会产生一个稳定的 电极电位，称为平衡电位。 腐蚀电位：在金属腐蚀过程中，腐蚀金属电极表面上常常有两个或更多个电极电极反应同时进行，当这些电极反应的阴极反应和阳极反应痛同时以相等的速率 进行时，电极反应将发生相互耦合，阴、阳极反应的电位由于极化原因而 相互靠拢，最后达到一个共同的非平衡电位，此电位称之为混合电位，也 称为腐蚀电位。 绝对电位：浸在某一电解质溶液中并在其界面发生电化学反应的导体称之为电极。当金属和电解质溶液接触时，在金属/溶液界面处将产生电化学双电层，此双 电层的金属相与溶液相直接的电位差称之为电极电位。单个电极上的双电 层电位差的绝对值称之为绝对电位。但是单个电极的绝对电位无法测定。AISI：AISI是美国的一种行业标准，是“美国钢铁学会标准”的英文首字母缩写。 选择性氧化：在多个元素氧化过程中，存在着竞争氧化的现象，即存在着某一个元素优先氧化的问题，这个现象叫做选择性氧化。 二、回答下列问题：（15分） 1.含有二氧化碳的软水，通过两套不同的供水系统，（1）软水流经铜管进入镀锌的钢水槽，半年左右镀锌的钢水槽发生穿孔腐蚀；（2）软水流经镀锌管后进入镀锌的钢水槽，四年多尚未发现镀锌的钢水槽有局部腐蚀。请问这是为什么？ 答：（1）软水含有CO2呈酸性，为导电的腐蚀介质。铜与锌、铁比较，无论标准电位还是电偶序，其电位数值都较高，因此，理论上会发生电偶腐蚀。其原因有两种可能： 第一种可能性：如果铜管与镀锌水箱直接连接，在连接处附近会发生电偶腐蚀，导致水箱泄漏。 第二种可能性：如果采取了绝缘措施，对铜管而言，水中含氧可发生氧去极化腐蚀，即阳极Cu→Cu2++2e，阴极O2+4H++4e→2H2O,结果使水流经铜管后含有了Cu2+离子。含有Cu2+离子的水进入水箱后，与锌发生置换反应，实质是发生了铜离子还原的阴极反应Cu2++2e→Cu（Cu2+是极强的氧化剂），使铜沉积于水箱的靠近进口的部分表面，这样沉积铜的表面为阴极，金属锌为阳极，发生了间接电偶腐蚀。当镀锌层消耗后漏出铁时，铁仍为阳极，继续腐蚀，直至穿孔。 （2）不存在电偶腐蚀问题，发生的腐蚀为均匀腐蚀，而且镀锌层在常温水中耐腐蚀性较好，所以使用寿命更长。 2.为了防止双金属腐蚀，有人把涂料涂刷在贱金属（电位较负的金属）上，以防贱金属加速腐蚀，你对这种做法有何看法？ 答：这种做法是不对的，会加速贱金属的腐蚀，原因如下： 涂料一般指有机涂层，除添加锌粉等的特殊涂层外，一般有机涂层不导电，多为阴极性涂层，而且有空隙，避免不了水分子的渗透，因此单独使用涂料很容易出现大阴极

四川理工学院金属腐蚀理论及应用试卷

四川理工学院试卷（2007 至2008 学年第 2 学期） 课程名称： 金属腐蚀理论及应用 命题教师： 龚敏，陈琳 适用班级： 2005级材料科学与工程专业（腐蚀与防护方向） 考试 2008年 5月 日 共 6 页 1、 满分100分。要求卷面整洁、字迹工整、无错别字。 2、 考生必须将姓名、班级、学号完整、准确、清楚地填写在试卷规定的地方，否 则视为废卷。 3、 考生必须在签到单上签到，若出现遗漏，后果自负。 4、 如有答题纸，答案请全部写在答题纸上，否则不给分；考完请将试卷和答题卷 分别一同交回，否则不给分。 试 题 一、简答题（共35分） 1. 什么是阳极保护，其适用条件是什么？（6分） 用阳极钝化方法达到减小金属腐蚀的目的，这种防护技术叫做阳极保护。 2分 阳极保护的适用条件是: （1）阳极极化曲线具有活态—钝态转变。 2分 （2）阳极极化时必须使金属的电位正移到稳定钝化区内。 2分 2. ++ >H H Cu Cu E E /0/0 22，为何在潮湿的大气中铜会受到腐蚀； ++

3. 从材料、环境和力学三方面叙述应力腐蚀破裂的主要特征。（6分） （1）主要是合金发生SCC，纯金属极少发生。2分 （2）对环境的选择性形成了所谓“SCC的材料―特定环境组合”。2分 （3）只有拉应力才引起SCC，压应力反而会阻止或延缓SCC的发生。2分 4. 简述腐蚀电池的三个工作环节。（6分） （1）阳极反应：通式：Me→Men++ne 2分 （2）阴极反应：通式：D+me＝[D.me] 2分析氢反应：2H++2e＝H2 吸氧反应：O2+4H++4e＝2H2O （酸性溶液中）； O2+2H2O+4e＝4OH-（中性或碱性溶液中） （3）电流回路2分金属部分：电子由阳极流向阴极 溶液部分：正离子由阳极向阴极迁移 5. 金属氧化膜具有良好保护性需要满足哪些基本条件？（6分） （1）P-B比大于1是氧化物具有保护性的必要条件。2分 （2）膜有良好的化学稳定性。2分（3）膜有一定的强度和塑性，与基体结合牢固。2分 【或（4）膜与基体金属的热膨胀系数差异小，不易剥落。（5）膜的组织结构致密、缺陷少。】 6. CPT和CCT的含义是什么？如何使用CPT、CCT来评价材料的耐蚀性能？（6分）（1）CPT：临界孔蚀温度1分CCT：临界缝蚀温度1分（2）临界孔蚀温度越高，材料的耐小孔腐蚀性能越好。2分临界缝蚀温度越低，材料的耐缝隙腐蚀性能越差。2分 第2页

设备防腐蚀办法

设备防腐蚀办法 引言 防腐蚀的方法总的来说可以分为两大类：一是正确地选择防腐蚀材料和其他防腐蚀措施；二是选择合理的工艺操作及设备结构。严格遵守化工生产的工艺规程，可以消除不应当发生的腐蚀现象，而即使采用良好的耐腐蚀材料，在操作工艺上不腐蚀规程，也会引起严重的腐蚀。目前，化工生产中常用的防腐蚀方法有以下几种。 1 正确选材和设计 了解不同材料的耐蚀性能，正确地、合理地选择防腐蚀材料是最行之有效的方法。众所周知，材料的品种很多，不同材料在不同环境中的腐蚀速度也不同，选材人员应当针对某一特定环境选择腐蚀率低、价格较便宜、物理力学性能等满足设计要求的材料，以便设备获得经济、合理的使用寿命。 2 调整环境 如果能消除环境中引起腐蚀的各种因素，腐蚀就会终止或减缓，但是多数环境是无法控制的，如大气和土壤中的水分，海水中的氧等都不可能除去，且化工生产流程也不可能随意更改。但是有些局部环境是可以被调整的，如锅炉进水先去除氧（加入脱氧剂亚硫酸钠和肼等），可保护锅炉免遭腐蚀；又如空气进入密闭的仓库前先出去水分，也可避免贮存的金属部件生锈；为了防止冷却水对换热器和其他设备造成结垢和穿孔，可在水中加入碱或酸以调节PH值至最佳范围（接近中性）；炼油工艺中常加碱或氨使生产流体保持中性或碱性。温度过高时，可在器壁冷却降温，或在设备内壁砌衬耐火砖隔热，等。这些都是改变环境且不

影响产品和工艺的前提下采用的方法，在允许的前提下，建议工艺中选用缓和的介质代替强腐蚀介质。 3 加入缓蚀剂 通常，在腐蚀环境中加入少量缓蚀剂就可以大大减缓金属的腐蚀，我们一般将它分为无机、有机和气相缓蚀剂三类，其缓蚀机理也各不相同。 1无机缓蚀剂 有些缓蚀剂会使阳极过程变慢，称之为阳极型缓蚀剂，它包括促进阳极钝化的氧化剂（铬酸盐、亚硝酸盐、铁离子等）或阳极成膜剂（碱、磷酸盐、硅酸盐、苯甲酸盐等），它们主要在阳极区域反应，促进阳极极化。一般阳极缓蚀剂会在阳极表面生成保护膜，这种情况下的缓蚀效果较好，但也存在一定风险，因为如果剂量不充足，会造成保护膜不完整，膜缺陷处暴露的裸金属面积小，阳极电流密度大，更容易发生穿孔。另一类缓蚀剂是在阴极反应，如钙离子、锌离子、镁离子、铜离子、锰离子等与阴极产生氢氧根离子，形成不溶性的氢氧化物，以厚膜形态覆盖在阴极表面，因而阻滞氧扩散到阴极，增大浓差极化。除此之外，也有同时阻滞阳极和阴极的混合型缓蚀剂，但加入量一般都需要先通过试验才可确定。 2有机缓蚀剂 有机缓蚀剂是吸附型的，吸附在金属表面，形成几个分子厚的不可视膜，可同时阻滞阳极和阴极反应，但对二者的影响力稍有不同。常用无机缓蚀剂有含氮、含硫、含氧及含磷的有机化合物，其吸附类型随有机物分子构型的不同可分为静电吸附、化学吸附及π键（不定位电子）吸附。有机缓蚀剂的发展很快，用途十分广泛，但是使用它同时也会产生一些缺点，如污染产品，特别是食品类，缓蚀剂可能对生产流程的这一部分有利，但进入另一部分则变为有害物质，也有可能会阻抑需要的反应，如酸洗时使去膜速度过缓，等。

水工金属结构防腐蚀工作管理办法

水工金属结构防腐蚀工作管理办法 （2005年7月5日水利部水综合[2005]264号） 第一章 总 则 第一条 水工金属结构是水利水电工程的重要组成部分，其防腐蚀质量对水工金属结构使用寿命和水利水电工程的安全运行有重大影响。为加强对水工金属结构防腐蚀工作的管理，保证水工金属结构的质量，维护水利水电工程安全运行，根据《中华人民共和国产品质量法》等有关规定，制定本办法。 第二条 从事水工金属结构防腐蚀施工的单位，根据自愿的原则，可向水利部产品质量监督总站申请取得《水工金属结构防腐蚀专业施工能力证书》。施工能力分为涂料涂装、金属喷涂、电化学保护三个专业。 第三条 从事水工金属结构防腐蚀工作的人员分为质检员和操作工，质检员和操作工必须经过培训。培训由水工金属结构防腐蚀质检员和操作工考试委员会（以下简称“考试委员会”）组织，也可由本单位自行安排。经考试委员会培训并考试合格的，由水利部产品质量监督总站发给《水工金属结构防腐蚀质检员合格证书》和《水工金属结构防腐蚀操作工合格证书》。 第四条 本办法对从事水工金属结构制造、安装、使用等的单位，具有指导作用。 第二章 管理机构及职责 第五条 水利部产品质量监督总站（以下简称“产品质量监督总站”）负责水工金属结构防腐蚀专业施工能力评定管理工作，其主要职责是： （一）根据国家有关法律、法规及政策，制定和完善管理办法，宣传、贯彻、落实管理办法的有关要求，组织制定《水工金属结构防腐蚀专业施工能力评定细则》和《水工金属结构防腐蚀质检员和操作工培训工作细则》； （二）负责水工金属结构防腐蚀专业施工能力证书申请的受理、评定、备案、公示和颁发专业施工能力证书以及监督管理工作； （三）负责水工金属结构防腐蚀施工质量的监督工作； （四）负责考核、评定水工金属结构防腐蚀质检员和操作工考试委员会，并对其工作进行监督； （五）审查水工金属结构防腐蚀质检员和操作工考试结果，对考试合格人员颁发《水工金属结构防腐蚀质检员合格证书》和《水工金属结构防腐蚀操作工合格证书》。 第三章 申请条件

金属腐蚀理论及其控制复习大纲

金属腐蚀理论复习大纲 ● 金属腐蚀和耐蚀性的意义； ● 均匀腐蚀速度的表示方法：失重腐蚀速度，增重腐蚀速度，年腐蚀度的计算公式，相互换算公式。 ● 腐蚀电池的概念和特点。● 腐蚀电池的工作环节（举例说明） ●腐蚀电流密度和失重腐蚀速度的换算公式。 ● 电位的表示方法，平衡电位的意义，Nernst 公式的应用，非平衡电位的概念。 ● 电化学腐蚀倾向的判断，电位比较准则的应用。 ● 用电位－pH平衡图说明腐蚀倾向和腐蚀控制的途径。 ● 基本概念：极化，去极化，过电位η，极化值ΔE。 ● Evans极化图的作法，用Evans极化图表示腐蚀电流的影响因素。 ● 活化极化、浓度极化的概念，判断电极反应极化控制类型的条件。 ● 过电位和电极反应速度的关系，动力学方程和极化曲线的概念。 ● Tafel方程式的数学形式、图形表示、适用条件和应用。 ● 交换电流密度的概念及意义，与电极反应极化性能的关系。 ● 极限扩散电流密度的计算（注意Cb的单位） ● 均匀腐蚀的腐蚀电位和腐蚀电流密度。 ●电极反应的耦合，混合电位，电流加和原理的应用。 ●均相腐蚀电极极化状态下的电位、电流关系，活 化极化腐蚀体系的动力学方程式和极化图，阳极反应受活化极化控制、阴极反应受浓度极化控制体系的动力学方程和极化图。 ● 微极化和强极化的意义，用极化电阻Rp和法拉第电阻Rf求icor和i0方法。 ● 复相电极的电位和电流关系。 ● 用活化极化腐蚀体系的理论说明析氢腐蚀的特点。 ● 用阳极反应受活化极化控制，阴极反应受 浓度极化控制腐蚀体系的理论说明吸氧腐蚀特点。 ● 析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较。● 金属钝态的特征。 ● 阳极钝化体系的阳极极化曲线，单位区间及钝化参数。 ● 几种钝化体系的极化图。● Flade电位的意义。 ● 高温氧化倾向的判断，氧化物的分解压和电动势的应用。 ● 氧化物的分解压和电动势的计算，它们与温度和氧压的关系。 ● 氧化膜具有保护性的条件，p－B的含义。 ● 两类氧化膜的缺陷，缺陷浓度对氧化速度的影响。 ● 局部腐蚀的概念，七种局部腐蚀的定义。 ● 电偶腐蚀的影响因素，集氧面积原理。 ● 孔蚀和缝隙腐蚀的影响因素，孔蚀和缝隙腐蚀的比较。 ● 用特征电位表示孔蚀和缝隙腐蚀倾向。 ● 用闭塞腐蚀电池理论说明发生局部腐蚀环境条件的典型例子。 ● 说明发生局部腐蚀材料条件的典型例子； ● 不锈钢敏化处理和贫铬理论； ● SCC的特征，最常见的合金－环境组合，临界电位和临界应力。 ● 磨损腐蚀的影响因素，临界流速，发生湍流腐蚀和空泡腐蚀的原因。

金属防腐处理方法

金属防腐处理方法 一、金属的防护及保护方法 （一）金属的防护 针对金属腐蚀的原因采取适当的方法防止金属腐蚀，常用的方法有： 1.改变金属的内部组织结构 例如制造各种耐腐蚀的合金，如在普通钢铁中加入铬、镍等制成不锈钢。 2.保护层法 在金属表面覆盖保护层，使金属制品与周围腐蚀介质隔离，从而防止腐蚀。如： （1）在钢铁制件表面涂上机油、凡士林、油漆或覆盖搪瓷、塑料等耐腐蚀的非金属材料。 （2）用电镀、热镀、喷镀等方法，在钢铁表面镀上一层不易被腐蚀的金属，如锌、锡、铬、镍等。这些金属常因氧化而形成一层致密的氧化物薄膜，从而阻止水和空气等对钢铁的腐蚀。 （3）用化学方法使钢铁表面生成一层细密稳定的氧化膜。如在机器零件、枪炮等钢铁制件表面形成一层细密的黑色四氧化三铁薄膜等。 3.电化学保护法

利用原电池原理进行金属的保护，设法消除引起电化腐蚀的原电池反应。电化学保护法分为阳极保护和阴极保护两大类。应用较多的是阴极保护法。 4.对腐蚀介质进行处理 消除腐蚀介质，如经常揩净金属器材、在精密仪器中放置干燥剂和在腐蚀介质中加入少量能减慢腐蚀速度的缓蚀剂等。 （二）电化学保护 将被保护的金属作为腐蚀电池的阴极，使其不受到腐蚀，所以也叫阴极保护法。这种方法主要有以下两种： 1.牺牲阳极保护法 此法是将活泼金属（如锌或锌的合金）连接在被保护的金属上，当发生电化腐蚀时，这种活泼金属作为负极发生氧化反应，因而减小或防止被保护金属的腐蚀。这种方法常用于保护水中的钢桩和海轮外壳等例如水中钢铁闸门的保护，通常在轮船的外壳水线以下处或在靠近螺旋浆的舵上焊上若干块锌块，来防止船壳等的腐蚀。 2.外加电流的保护法 将被保护的金属和电源的负极连接，另选一块能导电的惰性材料接电源正极。通电后，使金属表面产生负电荷（电子）的聚积，因而抑制了金属失电子而达到保护目的。此法主要用于防止在土壤、海水及河水中的金属设备受到腐蚀。电化学保护的的另一种方法叫阳极保护法，即通过外加电压，使阳极在一定的电位范围内发生钝化的过程。可有效地阻滞或防止金属设备在酸、碱、盐类中腐蚀。

金属腐蚀理论及腐蚀控制考试重点题

第 三 章 1. 在下列情况下，氧电极反应的平衡电位如何变化： (1) 温度升高10?C (取Po 2 =1atm ，pH = 7)。 (2) 氧压力增大到原来的10倍 (温度25?C)。 (3) 溶液pH 值下降1单位 (温度25?C)。 解：在中性溶液中，阴极的反应为：O 2+2H 2O+4- e =4OH- 其平衡位则为Ee=E 0（OH-/O2）+ nF RT ㏑(Po 2/4 OH a -) （1） 当温度升高10℃后有： Ee = E 0（OH-/O2）+ nF T R )10(+×㏑(Po 2/4 OH a -) =E+nF RT ㏑(Po 2/4OH a )+ nF R 10㏑Po 2/4 OH a - 则平衡电位变化量△Ee1= Ee’- Ee=nF R 10㏑(Po 2/4 OH a -) =nF R 10㏑Po 2－nF R 10㏑4OH a - 又因㏑4OH a =2.3lg 4 OH a ，则有lg OH a =pH －14 所以：△Ee1=10×8.314/(4×96500) × ㏑Po 2-10×8.314/(4×96500)×4×2.3×(7-14) =0+0.01387=0.0139V>0 即：温度升高10℃后平衡电位正移0.0139V 。 （2） 当氧压力增加到原来的10倍时 ' '2 Ee =E ＋nF RT ㏑(10Po 2/4OH a )=E ＋nF RT ln10＋nF RT ㏑(Po 2/4 OH a -) △E 2= E e’’－Ee =nF RT ln10 =(8.314×298.15)/(4×96500)×2.3 =0.0148V>0 即氧压力增大到原来的10倍时有氧电极平衡电位正移0.0148V （3） 当溶液pH 值下降1时有

2013金属腐蚀理论及应用试题答案-刘维港..

2013金属腐蚀理论及应用试题 材硕1201-1200621-刘维港一、名词解释：（5分） 平衡电位：当金属正离子进入溶液成为水合金属离子后，由于静电作用不仅水合了该金属正离子能回到金属中去，而且也能将溶液中水合了的其他正离子吸引 到金属上去。当这两个相反过程速率相等且又可逆时，会产生一个稳定的 电极电位，称为平衡电位。 腐蚀电位：在金属腐蚀过程中，腐蚀金属电极表面上常常有两个或更多个电极电极反应同时进行，当这些电极反应的阴极反应和阳极反应痛同时以相等的速率 进行时，电极反应将发生相互耦合，阴、阳极反应的电位由于极化原因而 相互靠拢，最后达到一个共同的非平衡电位，此电位称之为混合电位，也 称为腐蚀电位。 绝对电位：浸在某一电解质溶液中并在其界面发生电化学反应的导体称之为电极。当金属和电解质溶液接触时，在金属/溶液界面处将产生电化学双电层，此双 电层的金属相与溶液相直接的电位差称之为电极电位。单个电极上的双电 层电位差的绝对值称之为绝对电位。但是单个电极的绝对电位无法测定。AISI：AISI是美国的一种行业标准，是“美国钢铁学会标准”的英文首字母缩写。 选择性氧化：在多个元素氧化过程中，存在着竞争氧化的现象，即存在着某一个元素优先氧化的问题，这个现象叫做选择性氧化。 二、回答下列问题：（15分） 1.含有二氧化碳的软水，通过两套不同的供水系统，（1）软水流经铜管进入镀锌的钢水槽，半年左右镀锌的钢水槽发生穿孔腐蚀；（2）软水流经镀锌管后进入镀锌的钢水槽，四年多尚未发现镀锌的钢水槽有局部腐蚀。请问这是为什么？ 答：（1）软水含有CO2呈酸性，为导电的腐蚀介质。铜与锌、铁比较，无论标准电位还是电偶序，其电位数值都较高，因此，理论上会发生电偶腐蚀。其原因有两种可能： 第一种可能性：如果铜管与镀锌水箱直接连接，在连接处附近会发生电偶腐蚀，导致水箱泄漏。 第二种可能性：如果采取了绝缘措施，对铜管而言，水中含氧可发生氧去极化腐蚀，即阳极Cu→Cu2++2e，阴极O2+4H++4e→2H2O,结果使水流经铜管后含有了Cu2+离子。含有Cu2+离子的水进入水箱后，与锌发生置换反应，实质是发生了铜离子还原的阴极反应Cu2++2e→Cu（Cu2+是极强的氧化剂），使铜沉积于水箱的靠近进口的部分表面，这样沉积铜的表面为阴极，金属锌为阳极，发生了间接电偶腐蚀。当镀锌层消耗后漏出铁时，铁仍为阳极，继续腐蚀，直至穿孔。 （2）不存在电偶腐蚀问题，发生的腐蚀为均匀腐蚀，而且镀锌层在常温水中耐腐蚀性较好，所以使用寿命更长。 2.为了防止双金属腐蚀，有人把涂料涂刷在贱金属（电位较负的金属）上，以防贱金属加速腐蚀，你对这种做法有何看法？ 答：这种做法是不对的，会加速贱金属的腐蚀，原因如下： 涂料一般指有机涂层，除添加锌粉等的特殊涂层外，一般有机涂层不导电，多为阴

水工金属结构防腐蚀规范

中华人民共和国行业标准 水工金属结构防腐蚀规范 SL 105－95 主编单位：水利部水工金属结构质量检验测试中心 批准部门：中华人民共和国水利部 中国水利水电出版社 1995 北京 中华人民共和国水利部 关于发布《水工金属结构防腐蚀规范》 SL105-95的通知 水科技〔1995〕427号 根据1993年水利水电技术标准制定、修订计划，由我部机械局主持、以水工金属结构质量检验测试中心为主编单位编制的《水工金属结构防腐蚀规范》，经审查批准为水利行业标准，并予以发布。标准的名称和编号为：《水工金属结构防腐蚀规范》SL105-95。 本标准自1996年1月1日起实施。在实施过程中各单位应注意总结经验，如有问题请函告部机械局，并由其负责解释。 本标准由中国水利水电出版社出版发行。 一九九五年十一月二日目次

1 总则 2 表面预处理 3 涂料保护 4 金属热喷涂保护 5 验收 附录 A 露点计算 附录 B 涂装前钢材表面清洁度等级 附录 C 涂装前钢材表面粗糙度等级的评定 （比较样块法） 附录 D 涂料配套参考表 附录 E 涂膜厚度检查方法 附录 F 金属涂层的封闭涂料及面漆配套参考表 附录 G 金属涂层厚度和结合性能的检查 附加说明 1 总则 1. 0. 1 为了保证水利水电工程金属结构，包括闸门、拦污栅、启闭机、压力钢管、清污机及过坝通航金属结构等（以下统称水工金属结构）的防腐蚀质量，延长其使用寿命，特制定本规范。 1. 0. 2 水工金属结构设计、制造、安装及验收各阶段的防腐蚀技术、工艺和检测等要求均应符合本规范的规定。 1．0．3 水工金属结构防腐蚀方案应根据结构的使用环境、运行工况、维护管理条件等因素综合考虑，通过技术经济比较论证后选定。 1. 0. 4 为了保证水工金属结构的防腐蚀施工质量，在施工全过程中，应由有一定防腐蚀知识和经验的专业人员负责，对各道工序的施工质量进行监督。 1．0．5 水工金属结构防腐蚀施工的安全、劳动保护及环境保护等除符合本规范的规定外，还应符合国家现行的有关标准。 1. 0. 6 引用标准： GB 8264 涂装技术术语 GB 8923 涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级 GB／T 13288 涂装前钢材表面粗糙度等级的评定（比较样块法） GB 1031 表面粗糙度参数及其数值 GB 6484～6487 铸钢丸铸钢砂铸铁丸铸铁砂 GB 9286 色漆和清漆的划格试验 GB 11375 热喷涂操作安全

腐蚀测试方法

一、 填空题 1. 腐蚀的定义：物质（通常是金属）或其性能由于与环境发生反应所引起的变质。 2. 金属腐蚀测试方法按测试方法的性质可分为物理的、化学的和电化学的的试验方法。 3. 在重量法中清除腐蚀产物的方法有：机械法、化学清洗法、电解去膜法。 4. 在确定采用何种腐蚀研究方法时应从腐蚀介质、金属材质、腐蚀类型等三方面综合考虑。 5. 腐蚀试验结果的误差包括系统误差和偶然偏差。 6. 参比电极必需具备的性能有1）参比电极应是可逆电极，它的电极电位时可逆电位，符合能斯特电极电位公式、2）电极过程的交换电流密度高，不易极化、3）具有良好的电位稳定性和重现性、4）如果参比电极突然流过电流，断电后其电极电位应很快回复到原先的电位值、5）电极电位随温度的变化小、6）制备、使用、维护简单方便。 7. 当两种不同金属在介质中相互接触，其中自腐蚀电位较负的金属在接触处的局部腐蚀速度将加剧，而自腐蚀电位较正的金属在接触处的局部腐蚀速度将减慢。 二、 不定项选择题 1. 下列电极中，在任何温度时电极电位均为零的是：（C ） A 饱和甘汞电极 B 银—氯化银电极 C 标准氢电极 D 铜—硫酸铜电极 2. 下述方法中不属于电化学测试方法的有：（A 、C ） A 重量法 B 极化曲线法 C 电阻法 D 电偶法 E 交流阻抗法 3. 某金属工件由异种金属铆钉铆接而成，其工作时处于腐蚀介质中，从安全角度考虑，应选用：（B ） A 小阳极大阴极结构 B 大阳极小阴极结构 C A 、B 都可以 4. 在经典电化学测试中，应通过盐桥与体系相连的是：（B ） A 辅助电极 B 参比电极 C 工作电极 D 全部需要 5. 在测定金属M 的电极电位M ?时，如测得M 与参比电极组成的电池的开路电压V 且连接电极M 导线的极性为负，则M ?可表示为：（A ） A M V ??=-参比 B M V ??=+参比 C M V ?= D M V ??=-参比 6. A 、B 两种金属，令,c A ?＜B ?c ，，在介质中偶合后，如体系属于电化学极化控制体系，则偶合电流I g 可表示为：（A ） A ,,,exp()0.434c A g g a A c A k I I I b ??-=- B ,,,exp()0.434c A g g a A c A k I I I b ??-=+ C ,,,exp()0.434c A g g a A c A k I I I b ??+=- D ,,,exp()0.434c A g g a A c A k I I I b ??+=+ 7. 金属腐蚀速率最常用的三种指标是：（A 、B 、C ） A 重量指标 B 深度指标 C 电流指标 D 机械强度指标 8. 一个金属浸在被氢气饱和的溶液中，则金属的有效溶解速度可表示为：（B ） A 1,1,a a k i i i =+ B 1,1,a a k i i i =- C 1,2,a a a i i i =- D 1,2,a a k i i i =- 9. 以下四种测试方法，需要去除腐蚀产物的有：（D ）

金属腐蚀与防护课后习题答案

腐蚀与防护试题 1化学腐蚀的概念、及特点 答案：化学腐蚀：介质与金属直接发生化学反应而引起的变质或损坏现象称为金属的化学腐蚀。 是一种纯氧化-还原反应过程，即腐蚀介质中的氧化剂直接与金属表面上的原子相互作用而形成腐蚀产物。在腐蚀过程中，电子的传递是在介质与金属之间直接进行的，没有腐蚀电流产生，反应速度受多项化学反应动力学控制。 归纳化学腐蚀的特点 在不电离、不导电的介质环境下 反应中没有电流产生，直接完成氧化还原反应 腐蚀速度与程度与外界电位变化无关 2、金属氧化膜具有保护作用条件，举例说明哪些金属氧化膜有保护作用，那些没有保护作用，为什么？ 答案：氧化膜保护作用条件： ①氧化膜致密完整程度；②氧化膜本身化学与物理稳定性质；③氧化膜与基体结合能力；④氧化膜有足够的强度 氧化膜完整性的必要条件：PB原理：生成的氧化物的体积大于消耗掉的金属的体积，是形成致密氧化膜的前提。 PB原理的数学表示： 反应的金属体积：V M = m/ρ m-摩尔质量 氧化物的体积： V MO = m'/ ρ ' 用? = V MO/ V M = m' ρ /（ m ρ ' ） 当? > 1 金属氧化膜具备完整性条件 部分金属的?值 氧化物?氧化物?氧化物? MoO3 3.4 WO3 3.4 V2O5 3.2 Nb2O5 2.7 Sb2O5 2.4 Bi2O5 2.3 Cr2O3 2.0 TiO2 1.9 MnO 1.8 FeO 1.8 Cu2O 1.7 ZnO 1.6 Ag2O 1.6 NiO 1.5 PbO2 1.4 SnO2 1.3 Al2O3 1.3 CdO 1.2 MgO 1.0 CaO 0.7 MoO3 WO3 V2O5这三种氧化物在高温下易挥发，在常温下由于?值太大会使体积膨胀，当超过金属膜的本身强度、塑性时，会发生氧化膜鼓泡、破裂、剥离、脱落。 Cr2O3 TiO2 MnO FeO Cu2O ZnO Ag2O NiO PbO2 SnO2 Al2O3 这些氧化物在一定温度范围内稳定存在，?值适中。这些金属的氧化膜致密、稳定，有较好的保护作用。 MgO CaO ?值较小，氧化膜不致密，不起保护作用。 3、电化学腐蚀的概念，与化学腐蚀的区别 答案：电化学腐蚀：金属与介质发生电化学反应而引起的变质与损坏。 与化学腐蚀比较： ①是“湿”腐蚀 ②氧化还原发生在不同部位 ③有电流产生 ④与环境电位密切相关

金属防腐蚀方法

金属防腐蚀方法 防止金属腐蚀的方法和途径很多，主要有以下几种： 一、提高金属材料内在耐蚀性能 采用不易与周围介质发生反应的金属及合金材料来加工产品，是有效的防腐办法。例如，有些金属及合金在空气单不易氧化，或能生成致密的钝化薄膜，可以抵抗酸、碱、盐腐蚀，如不锈钢，就是在钢中加入定量的铬、镍、钦等元素，当铬元素含量超过12%时，就可以起到不锈的作用。有些在高温高压时性能稳定，如耐热不起皮钢；有些在空气中不易腐蚀，如铝、锌等。获得这种金属材料的途径卞要是采用冶炼方法来改变金属的化学成分，例如在碳钢中加入镍、铬、硅、锰、钒等元素炼成耐蚀合金钢。不锈钢就是含有较多铬、镍、钛等元素的高合金钢。耐蚀低合金钢就是在钢中加入微量的钒、钛、稀土等元素炼成的低合金耐蚀钢。此外，对于某些金属材料，还可以通过热处理方法，改变金属的金相组织，提高耐蚀性能。 二、涂、镀非金属和金属保护层 在金属表面上制成保护层，借以隔开金属与腐蚀介质的接触，从而减少腐蚀。根据构成保护层的物质，可以分为以下几类： （1）非金属保护层 把有机和无机化合物涂覆在金属表面，如油漆、塑料、玻璃钢、橡胶、沥青、搪瓷、混凝土、珐琅、防锈油等。在金属表面涂覆非金属保护层，用得最广泛的是油漆和塑料涂层。油漆是千百年来的传统方法，但油漆在造漆和涂装过程中有环境污染现象，正在变革工艺，向水溶性方向发展。塑料涂层是近几十年来发展最快的防腐方法，尤其是把有机树脂做成粉末涂料，采用各种方法在金属表面形成优良的涂层，获得了空前的发展。 （2）金属保护层 在金属表面镀上一种金属或合金，作为保护层，以减慢腐蚀速度。用作保护层的金属通常有锌、锡、铝、镍、铬、铜、镉、钛、铅、金、银、钯、铑及各种合金等。 获得金属镀层的方法也有许多。 ①电镀用电沉积的方法在金属表面上镀上层金属或合金。镀层金属有Ni、Cr、Cu、Sn、Zn、Cd等单金属镀层，也有Zn-Ni、Cd-Ti、Cu-Zn、Cu-Sn等合金镀层。电镀金属保护层除了具有防腐功能外，还有装饰、耐热、耐磨等功能。 ②热镀也叫热浸镀，是将被保护的金属材料或制品浸渍在熔融的金属中，使其表面形成一层保护性金属覆盖层。能形成液态的金属般是相对低熔点、耐蚀、耐热的金属，如Al、Zn、Sn、Pb等。热镀锌的温度在4500C左右，热镀锡的温度在310-3300C。与电镀相比，金属热镀层较厚，在相同环境下，其寿命较长。例如高速公路两侧的波形板一般用热镀锌，而不用电镀锌。 ③喷镀将粉末金属放入喷枪中，通入高压空气或保护气体，粉末金属被火焰或电弧熔化后成雾状喷涂到金属表面，形成均匀的覆盖层。喷镀常用作金属部件的修复，常用的金属喷料有A1、Zn、Sn、Pb、不锈钢、Ni-Al等。 ④渗镀利用金属原子在高温下的扩散作用，在被保护金属表面形成合金扩散层。渗镀层均匀，无孔隙，热稳定性好，用于改善材料的物理化学性能。常见的渗镀材料有Sn、Cr、A1、Ti、W、Mn等。 ⑤化学镀利用氧化-还原反应，使盐溶液中的金属离子在被保护金属上析出，形成保护涂层。化学镀层均匀、致密、针孔小，适用于形状复杂的兹、带、网、竹件内表面。如钢丝化学镀铜等。 ⑥机械镀机械镀是把冲击料（如玻璃球）、表面处理剂、镀覆促进剂、金属粉和被镀