金属腐蚀与防护课后题答案

1.材料腐蚀的定义:腐蚀是材料受环境介质的化学、电化学和物理作用产生的损坏或变质现象。

腐蚀包括化学、电化学与机械因素或生物因素的共同作用。

2.腐蚀的特点:自发性/铁腐蚀变成以水和氧化铁为主的腐蚀产物，这些腐蚀产物在结构或形态上和自然界天然存在的铁矿石类似，或者说处于同一能量等级自发性只代表反应倾向，不等于实际反应速度普遍性/ 元素周期表中约有三、四十种金属元素，除了金和铂金可能以纯金属单体形式天然存在之外，其它金属都以它们的化合物（氧化物、硫化物）形式存在隐蔽性/ 应力腐蚀断裂管道：表面光亮如新，几乎不存在均匀腐蚀迹象，金相显微镜下，可观察到管道内部布满细微裂纹3.按材料腐蚀形态如何分类:全面腐蚀<均匀和不均匀腐蚀> 局部腐蚀{ 点蚀（孔蚀、）缝隙腐蚀及丝状腐蚀、电偶腐蚀（接触腐蚀）晶间腐蚀}选择性腐蚀4.按材料腐蚀机理如何分类:化学腐蚀、电化学腐蚀、物理溶解腐蚀5.按材料腐蚀环境如何分类:自然环境腐蚀、工业环境腐蚀、生物环境腐蚀1、名词解释物理腐蚀：是指金属由于单纯的物理溶解作用而引起的破坏电化学腐蚀：就是金属和电解质组成两个电极，组成腐蚀原电池。

电极电位：金属-溶液界面上建立了双电层，使得金属与溶液间产生电位差，这种电位差称为电极电位（绝对电极电位）非平衡电极电位：（在生产实际中，与金属接触的溶液大部分不是金属自身离子的溶液）当电极反应不处于平衡状态，电极系统的电位称为非平衡电位。

平衡电极电位：水合金属离子能够回到金属中去，水合-金属化过程速率相等且又可逆，这时的电极电位。

标准电极电位：金属在25℃浸于自身离子活度为1mol/L的溶液中，分压为1×105Pa时的平衡电极电位极化：电流流过电极表面，电极就会失去平衡，并引起电位的变化去极化：能降低电极极化的因素称为去极化因素过电位：是电极的电位差值，为一个电极反应偏离平衡时的电极电位与这个电极反应的平衡电位的差值。

活化极化：设电极反应的阻力主要来自电子转移步骤，液相传质容易进行，这种电极反应称为受活化极化控制的电极反应。

浓差极化：当电极反应的阻力主要来自液相传质步骤,电子转移步骤容易进行时，电极反应受浓度极化控制。

吸氧腐蚀：是指金属在酸性很弱或中性溶液里，空气里的氧气溶解于金属表面水膜中而发生的电化腐蚀。

析氢腐蚀：以氢离子还原反应为阴极过程的金属腐蚀钝化化学腐蚀：当金属处于一定条件时，介质中的组分或是直接同金属表面的原子相结合或是与溶解生成的金属离子相结合，在金属表面形成具有阻止金属溶解能力并使金属保持在很低的溶解速度的钝化膜。

2、电位－pH图在腐蚀研究中的应用与其局限性是什么？电位—pH图中汇集了金属腐蚀体系的热力学数据，并且指出了金属在不同pH 或不同电位下可能出现的情况，提示人们可借助于控制电位或改变pH 到防止金属腐蚀的目的。

1. 绘制电位pH 图时，是以金属与溶液中的离子之间，溶液中的离子与含有这些离子的腐蚀产物之间的平衡作为先决条件的，而忽略了溶液中其它离子对平衡的影响。

而实际的腐蚀条件可能是远离平衡的；其它的离子对平衡的影响也可能是不容忽视的。

2.理论电位pH 图中的钝化区是指金属氧化物，或氢氧化物，或其它微溶的金属化合物的稳定区，并不表明它们一定具有保护性。

3.理论电位pH 图中所示的pH 是处于平衡态的数值，即金属表面整体的pH 值。

而在实际腐蚀体系中，金属表面上各点的pH 可能是不同的。

通常，阳极反应区的pH值比整体的低些，而阴极反应区则高些.4．因为电位pH图反映的是热力学平衡状态，所以它只能预示金属在该体系中被腐蚀的倾向性大小，而不可能预示腐蚀速度的大小。

3、引起极化的原因是什么。

电极失去平衡1、名词解释：大气腐蚀：金属材料暴露在空气中，由于空气中的水和氧的化学和电化学作用而引起的腐蚀。

干大气腐蚀：在空气非常干燥的条件下，金属表面不存在液膜层的腐蚀土壤腐蚀：埋在土壤中的金属及其构件的腐蚀特点:不易发现，维修困难，容易引起爆炸、火灾、环境污染海水腐蚀：指金属与海水发生电化学反应而损耗和变质。

-微生物腐蚀：在微生物生命活动参与下所发生的腐蚀过程。

2、大气腐蚀的分类:干大气腐蚀、潮大气腐蚀、湿大气腐蚀3、大气中水蒸气在相对湿度低于100%也能发生凝结的原因是什么？1.由于金属表面沉积物或金属构件之间的狭缝等形成的毛细管产生毛细凝聚作用 2.由于在金属表面附着的盐类(如铵盐和氯化钠)或生成的易溶腐蚀产物而产生的化学凝聚.3.由于水分子与固体表面之间存在的范德华分子引力作用产生的物理吸附.4、土壤电解质的特性：多相性：土壤由土粒、水、空气组成，土粒中又包含着多种无机矿物质以及有机物质。

多孔性：在土壤的颗粒间形成大量毛细管微孔或孔隙，孔隙中充满了空气和水。

不均匀性：土粒、气孔、水分、结构紧密程度差异，不同性质的土壤交替更换等。

相对固定性：土壤的固体部分固定不动的，气相和液相有限的运动。

5、同一个管线通过不同土壤，在砂土和粘土中那个部位的管线腐蚀严重，解释原因。

6、管线埋设深度不同，哪个部位的管线腐蚀严重？解释原因.7、海水腐蚀的特点.1、大多数金属（如铁、钢、锌、铜等）海水腐蚀的阳极极化阻滞很小（Cl-）。

用提高阳极阻滞的方法来防止铁基合金的腐蚀是很困难的。

2、海水腐蚀的阴极过程主要是氧的去极化，是腐蚀的控制性环节。

在含有大量H2S的缺氧海水中，也可能发生H2S的阴极去极化作用。

3、电阻性阻滞作用小，电偶腐蚀明显。

4、钝化膜的局部破坏，发生点蚀和缝隙腐蚀。

8、微生物腐蚀的特征.：微生物的生长繁殖需具有适宜的环境条件微生物生命活动直接或间接参与了腐蚀过程，而并非是微生物直接食取金属。

微生物腐蚀往往是多种微生物共生、交互作用的结果。

9、氧化性酸和非氧化性酸腐蚀的特点.：非氧化性酸的特点：腐蚀的阴极过程基本是氢的去极化过程，增加溶液酸度相应地会增加阴极反应，使腐蚀速度增加。

氧化性酸的特点：阴极过程主要是氧化剂的还原过程引起金属腐蚀（如硝酸根还原成亚硝酸根），但当氧化性酸的浓度超过某一临界值时，促进钝化型金属进入钝化，而抑制腐蚀。

1、名次解释：点腐蚀：又称小孔腐蚀，是一种腐蚀集中在金属表面的很小范围内，并深入到金属内部的小孔状腐蚀形态，蚀孔直径小、深度深。

缝隙腐蚀：在金属与金属及金属和非金属之间构成狭窄的缝隙内，有电解质溶液存在，介质的迁移受到阻滞时而产生的一种局部腐蚀形态。

电偶腐蚀：在电解质溶液中，当两种金属或合金相接触（电导通）时，电位较负的金属腐蚀被加速，而电位较正的金属受到保护的腐蚀现象。

晶间腐蚀:金属材料在特定的腐蚀介质中沿着材料的晶粒边界或晶界附近发生腐蚀，使晶粒之间丧失结合力的一种局部破坏的腐蚀现象。

选择性腐蚀：指在多元合金中较活泼组分的优先溶解，这个过程是由于合金组分的电化学差异而引起的。

应力腐蚀：金属材料受到腐蚀介质的作用，同时受到各种应力的作用，导致更为严重的腐蚀破坏。

材料的断裂是由环境因素引起的，也统称环境断裂。

电偶序：实际金属或合金在特定的介质中的实际电位（非平衡）的次序，不同介质中具有不同的电偶序。

2、全面腐蚀的电化学特点；腐蚀原电池的阴、阳极面积非常小，甚至用微观方法也无法辨认，而且微阳极和微阴极的位置随机变化。

整个金属表面在溶液中处于活化状态，只是各点随时间（或地点）有能量起伏，能量高时（处）呈阳极，能量低时（处）呈阴极，从而使整个金属表面遭受腐蚀。

3、点蚀的危害的特点；点蚀导致金属的失重非常小，由于阳极面积很小，局部腐蚀速度很快，常使设备和管壁穿孔，从而导致突发事故。

4、闭塞电池的形成条件；（a）在反应体系中具备阻碍液相传质过程的几何条件在孔口腐蚀产物的塞积可在局部造成传质困难，缝隙及应力腐蚀的裂纹也都会出现类似的情况(b) 有导致局部不同于整体的环境(c) 存在导致局部不同于整体的电化学和化学反应。

5、蚀孔的自催化发展过程；(1)首先是蚀孔内的金属发生溶解.(2)孔内金属离子浓度不断增加.（3）孔内的金属实质上处于HCl介质中，即处于活化溶解状态；6、缝隙腐蚀的几何条件；7、晶间腐蚀机理；缝隙、必须宽到溶液能够流入缝隙内，必须窄到能维持液体在缝内停滞一般发生缝隙腐蚀最敏感的缝宽约为0.025－0.15mm。

8、防止电偶腐蚀的措施。

1.设计和组装：避免“小阳极－大阴极”的组合，尽量选择在电偶序中位置靠近的金属进行组装。

不同的金属部件之间采取绝缘措施可有效防止电偶腐蚀。

选择价廉的材料做成易于更换的阳极部件。

2.涂层：在金属上使用金属涂层和非金属涂层可以防止或减轻电偶腐蚀，不要仅把阳极性材料覆盖起来，应同时将阴极性材料一起覆盖。

如果只涂覆于阳极上，由于涂层多孔性或局部剥落，则导致小阳极—大阴极组合金属镀层：在两种金属表面镀同一种金属镀层.3阴极保护：可采用外加电源对整个设备施行阴极保护也可以安装一块电位比两种金属更负的第三种金属使它们都变为阴极。

1、名词解释缓蚀剂保护：通过添加少量能阻止或减缓金属腐蚀速度的物质以保护金属的方法叫缓蚀剂保护。

阴极保护：将被保护金属作为阴极，进行外加阴极极化以降低或防止金属腐蚀的方法叫作阴极保护。

阴极保护可以通过外加电流法和牺牲阳极法两种途径来实现。

牺牲阳极保护阴极：在被保护金属设备上联接一个电位更负的金属或合金作阳极，依靠它不断溶解所产生的阴极电流对金属进行阴极极化。

这种方法称为牺牲阳极法阴极保护。

阳极保护：被保护的金属构件与外加直流电源的正极相连，在一定的电解质溶液中，将金属进行阳极极化至一定电位，使其建立并维持稳定的钝态，则阳极过程受到抑制，金属得到了保护。

衬里保护：玻璃钢衬里就是在金属、混凝土及木材为基体的设备内表面，用手工贴衬玻璃纤维织物并涂刷胶液形成玻璃钢防腐层。

电镀：通过电解作用使溶液中欲镀金属离子在阴极表面上还原析出而获得涂层的方法化学镀：具有催化活性的表面上发生还原沉积而形成金属涂层的方法，或称为自催化化学镀2、缓蚀剂的后效性能是什么？：当缓蚀剂的浓度由其正常使用浓度大幅度降低时，缓蚀作用所能维持的时间。

3、简单画出阴极保护和阳极保护的结构图：4、外加电源阴极保护和牺牲阳极保护阴极的阳极材料的作用分别是什么？：5、对牺牲阳极材料的要求。

：（1）阳极的电位要足够负，即在负荷的情况下，它与被保护金属之间的有效电位差（驱动电位）要大；（2）在使用过程中电位要稳定，阳极极化要小，表面不产生高阻抗的硬壳，溶解均匀。

（3）单位质量的阳极材料所发生的电量要大，即每产生1A.h的电量所溶解的阳极材料的质量要小。

（4）自腐蚀电流小：阳极上阳极反应电流应大部分流到受保护的阴极，少量在阳极上发生阴极反应，即电流效率高。

（5）铸造、成型加工容易，来源充分，价格便宜。

6、外加电源阴极保护阳极屏的作用是什么？为了防止电流短路，扩大电流分布范围，确保阴极保护效果，在阳极周围的被保护结构表面设置阳极屏障层。