金属材料的海洋腐蚀与防护习题（第二、三篇）

金属材料的海洋腐蚀与防护习题（第二、三篇）
《金属材料的海洋腐蚀与防护》第二、三篇习题
1、填空题
1. 铸铁中的石墨形态通常有4种：片状、蠕虫状、团絮状
和球状。

2. 在铸铁材料的海洋腐蚀防护方面采用了有色金属热喷涂及有机涂层的表面防护工艺。

3. 石墨球长大包括两个阶段，其一，在熔体中直接析出核心、并长大。

其二，形成奥氏体外壳，在其外壳包围下成长。

4. 自然海水中钢铁表面钝化膜的局部溶解大多源于电压解，并很大程度上受从氯离子和钝化膜表面微区 PH值的影响。

5. 在表层海水中，低合金铸铁的钝化膜主要由复杂氧化物组成的多层复合结构，内层以带结晶水的氧化物或氯化物为主，外层多以带结晶水的氢氧化物或氢氧氯化物。

6. 低合金铸铁试样在自然海水中点蚀在开始阶段以化学溶解为主，但随外电压的增大，逐渐以电化学溶解和化学溶解的联合作用为主。

7. 根据碳钢在海水中的腐蚀速度随时间变化的特点，把碳钢的海水腐蚀过程分为初期、中期和稳定期3个阶段：氧扩散控制阶段、过渡阶段和微生物腐蚀控制阶段。

8. 含铬低合金钢短期侵泡的耐蚀性比碳钢好，长期侵泡比碳钢差，这一现象被称为腐蚀性逆转。

9. 在全侵区、潮差区，碳钢的腐蚀速率一般是随时间而下降，但潮差区的腐蚀速率下降得比全侵区要快。

10. 低合金钢在海水中的腐蚀为氧去极化腐蚀，在这类腐蚀过程中，溶解氧不断地在金属表面还原，在氧向金属表面输送过程中，氧以扩散方式通过金属表面溶液而达到金属表面这一步骤，是全过程的控制环节。

11. 钢在海水中耦合，阴极腐蚀速度随阴/阳面积比减小和阴/阳电位差增大而
减小。

12. 在海水中，不锈钢的点蚀包括孔蚀、沟槽服饰、隧道腐蚀。

13. 钝化能力较强的不锈钢在海水中的稳态腐蚀电位较正；钝化能力较弱的不锈钢在海水中的稳态腐蚀电位较负。

14. 在海洋环境中，附着在铜表面的薄膜内层是氧化亚铜，外层是碱式氯化铜、氢氧化铜、碱式碳酸铜等的混合物。

15. 影响铜合金抗污损能力的因素包括其溶下的铜离子、表面的氧化亚
铜膜及表面腐蚀产物膜的性质与粘附程度等。

16.铜合金在飞溅区的腐蚀率比全侵区、潮差区小，点蚀和缝隙腐蚀比比全侵区、潮差区轻。

17. 影响铜合金抗污损能力的因素包括其溶下的铜离子、表面的氧化亚铜膜及表面腐蚀产物膜的性质与粘附程度等。

18. 铝及铝合金在海洋环境中，通常因局部腐蚀而受到破坏，主要的局部腐蚀形式有点蚀、缝隙腐蚀和剥落腐蚀或应力腐蚀开裂等。

19. 铝合金的海水腐蚀常出现晶间腐蚀形貌。

点蚀和缝隙腐蚀的发生，往往伴有沿晶腐蚀，因而造成实际腐蚀的深度远比宏观可测量的蚀坑要大。

20. 大气腐蚀一般分成乡村大气腐蚀、海洋大气腐蚀和工业大气腐蚀。

21. 影响大气腐蚀性的主要环境因素有3个，第一，温度在零度以上湿度超过临界湿度的时间—润湿时间；第二，二氧化硫的含量；第三，盐粒子的含量。

22. 不锈钢的大气腐蚀是从尘埃或表面缺陷处开始的，并以点蚀的形式发展，只是蚀坑较浅。

23. 造成铝材耐蚀性差异的原因主要是化学成分、热处理状态
及加工工艺。

24. 造成铝材耐蚀性差异的原因主要是化学成分、热处理状态
及加工工艺。

25. 外加电流保护系统一般由直流电源、辅助阳极、样机屏蔽层和
参比电极等4部分组成。

26. 常用的阳极屏蔽材料有3类：涂层、薄板和覆盖绝缘层的金属板。

27. 有机涂层对金属的防蚀作用，通常可分两个方面：一是屏蔽作用；二是防腐作用。

28. 海水钢铁结构件的防护喷镀层一般采用涂层。

29. 防护层材料的耐海水腐蚀性能检测最直接可靠的方法是通过在实际海洋环境进行试验。

30. 通常水在涂膜中渗透分3种情况：微观分子渗透、早期渗透
和宏观渗透。

二、名词解释
1. 阴极保护技术即将处于电解质溶液（如海水等）中的金属结构阴极极化，从而使其得到保护的防腐蚀技术。

2. 辅助阳极外加电流阴极保护系统中，使直流电流流入电解质的电
极。

3. 外加电流阴极保护系统将外设电流电源的负极接被保护金属结构，正极与安装在金属结构外部并与其绝缘的辅助阳极连接。

4. 早期渗透即水在涂料干燥过程中由于溶剂挥发或其它原因产生的微孔中渗透，渗透慢可引起金属的腐蚀。

5. 重防腐涂料是相对于常规防腐涂料而言的，它是能在相对苛刻腐蚀环境下（即重腐蚀环境下）运用，并且比常规材料有更长防腐效果的一类高性能材料。

6. 缓蚀剂是一种能使溶液PH值在一定范围内维持基本恒定的物质，是一种常用的防腐蚀措施，在腐蚀环境中加入少量缓冲剂就能够和金属表面发生物理化学作用，从而显著的降低金属材料的腐蚀。

三、简答题
1. 依据质量传输原理、溶液中各离子的扩散理论、电化学原理和化学腐蚀原理等基本理论，将点蚀分为哪几个经典阶段？
答：（1）诱发期：海生物长期局部附着，相当于给该微区穿件
“玻璃水衣”，局部改变钝化膜表面的腐蚀环境，在该微生物黏膜下以化学—电化学反应为主。

（2）生物黏膜局部改变试样表面氧分布，在膜内外造成氧浓差腐蚀原电池。

阴极反应消耗部分氧，降低黏膜下氧含量，同时黏膜也限制溶液中氧向“玻璃水衣”内扩散，使该区处于缺氧环境。

（3）随阴极反应的进行，黏膜下的酸度和氯离子浓度的增加，钝化膜破坏，钝化膜下的金属开始溶解。

（4）蚀坑内腐蚀的蔓延。

2. 海生物污损对铜合金腐蚀的影响表现在哪几个方面？
答：（1）附着在表面起屏蔽作用，减轻腐蚀；
（2）硬壳生物引起铜合金的局部腐蚀，尤其是在死亡的藤壶底座下容易发生局部腐蚀。

3. 通常铝的氧化膜的形成有哪几个阶段？
答：第一阶段为非晶形氢氧化铝：第二阶段为单铝水化物或正菱形—水软铝石r—AlO（OH）或r—Al2O3·H2O；第三阶段为3个结晶水的单楔形贝叶石β—Al2O3·3H2O。

4. 对不同热处理工艺（550℃、400℃、320℃）状态下的LF6M 板材试样进行实海暴露后，为何只有550℃处理工艺的试样发生了严重的局部腐蚀，且呈现典型的沿晶腐蚀形貌？
答：因为硅和铁作为杂质在高温下都能降低锰在铝合金中的固溶度，促进锰的析出，这正是组织结构中链状析出物(MFe)AL6的析出原因，在析出物附近，存在一个贫锰区，它的自由腐蚀电位既低于析出物，也低
于正常的合金基体，因此作为腐蚀的阳极，促使了沿晶腐蚀的发生，在550°C的热处理工艺条件下，有较高的硅、铁含量伴随（MFe）AL6与硅化物一起析出并画出晶间轮廓。

5. 阐述下碳钢和低合金钢的大气腐蚀原理
答：碳钢的内锈层相分析结果是γFeOOH+αFeOOH+βFe3O4，在湿过程中，腐蚀的电子转移就在内锈层孔隙中的电解质与碳钢的界面和与锈层中FeOOH的界面上进行，同时在液膜的表层下可以有
Fe3O4被氧化为FeOOH的反应，即：氧化还原过程的进行；低合金的大气腐蚀是在有水膜存在下通过锈层进行的电化学过程，锈层是由疏松的外锈层及致密的内锈层组成，合金元素主要是通过对内锈层的影响起作用。

6. 作为牺牲阳极材料的金属或合金以及外加电流阴极保护系统各具备哪些特点？
答：前者：①有足够负的电位，并且很稳定；②工作中阳极极化小；③电流效率高；④电化学当量高，即单位重量的电容量要大；⑤腐蚀产物无毒，不污染环境；⑥材料来源广，加工容易；⑦价格便宜。

后者：①可随外界条件引起的变化自动调节电流，是被保护部分的电位控制在最佳保护电位范围内；②使用寿命、保护周期长；③辅助阳极排流量大，作用半径大，可以保护结构复杂、面积较大的设备及港工建筑及地下管道等。

7. 铝阳极同锌、镁阳极相比，有哪些最突出的优点？
答：（1）电容量大，可以设计长寿命阳极；
（2）重量轻，施工方便；
（3）制造工艺简单，材料来源充足，单位电量的价格便宜；
（4）在海水环境中性能良好，有自动调节电流的作用。

8. 水下涂料应具备哪些性能和技术条件？
答：（1）涂料在水中能在钢铁表面附着并固化成膜，首先涂料应具备亲水性，但亲水性太强又会被水乳化和溶解，因而其又具有一定的憎水性；
（2）基料的选择：主要有环氧树脂，煤焦油和焦油沥青、聚脂树脂，环氧丙烯酸树脂和聚氨脂等，其中以低黏度的环氧树脂最好；
（3）润湿剂的选择：选用兼有润性和固化双重作用的润湿剂最为理想。

润湿剂的选用要与基料和固化剂相配合；
（4）固化剂的选择：应具有在水中使基料固化而又不被水乳化的特性；
（5）其它助剂：有填充剂、稀释剂、促进剂和防老化剂等根据基料和固化剂的类型来选用，使其起到增强水中附着力和固化膜的强度
及其
它性能和施工性能等。