海水腐蚀与防护

海水腐蚀与防护
（一）
1.腐蚀带来的危害：（1）造成巨大的经济损失。

（2）危害生命财产安全。

（3）阻碍新技术发展。

2.腐蚀的特性：具有普遍性、隐蔽性、渐进性和突发性的特点。

3.海洋环境可分为海洋大气带、飞溅带、潮差区、海水全浸区、海泥区。

4.腐蚀：金属材料与周围环境相互作用，在界面处发生化学、电化学或生化反应而引起破坏的现象
5.防腐蚀技术：改善金属的本质、形成保护层、改善腐蚀环境、电化学保护。

改善金属的本质：合金处理、锻造淬火。

形成保护层：非金属保护层（油漆、塑料、搪瓷、矿物性油脂等涂覆在金属表面上形成保护层）和金属保护层（镀层金属）、磷化处理、氧化处理、钝化处理。

改善腐蚀环境：使用缓蚀剂、减少腐蚀介质的浓度，除去介质中的氧，控制环境温度、湿度等。

电化学保护：牺牲阳极保护法、外加电流法。

6.为什么海水环境与普通水环境相比更能够加重金属的腐蚀：
化学因素、物理因素、生物因素其影响常常是相互关联的。

化学因素：pH（弱碱性，化学成分腐蚀高）、溶解氧（溶解氧高，加快腐蚀）、盐度（是电解质溶液，能使金属加快腐蚀速率）、复杂有机物（与金属发生络合或螯合反应）；
物理因素：温度（布朗运动加快腐蚀速度）、水动力（水动力使溶解氧提高）、水文和泥沙（力的作用）；
生物因素：附着生物、污损生物、细菌的代谢产物；大型生物的冲撞作用。

（二）
1.小孔腐蚀和缝隙腐蚀的异同点：区别：孔蚀的初始阶段是金属钝态的破坏取源于自己开掘的蚀孔内，而缝隙腐蚀这发生在金属表面既存的缝隙中；形态上孔蚀的蚀坑窄而深，缝隙腐蚀的蚀坑广而浅。

相同点：都属于局部腐蚀；均形成闭塞腐蚀电池效应。

2.全面腐蚀均匀分布在整个或大部分金属的表面上，宏观上难以区分电池的阴阳极。

通常伴有保护膜的产生。

分布均匀，危害小。

3.造成金属表面化学性不均匀的原因：
①化学成份不均匀：一般金属都含有一定的杂质或其它化学成份。

②组织的不均匀：金属或合金中，金属晶粒与晶界电位往往不相同。

③物理状态的不相同：金属在机械加工中会造成金属各部分形变及内应力不均匀。

④表面膜不均匀：金属表面的膜（氧化膜）通常是不完整的，具有空隙或裂缝。

⑤氧气溶度差异：金属与含氧量不同的溶液相接触会形成氧浓差电池。

氧浓度小的地方金属电位较低，成为阳极；氧浓度高的地方金属电位较高，成为阴极。

4.防止电偶腐蚀的方法措施：
①尽量避免电位差悬殊的异种金属作导电接触
②避免形成大阴极小阳极的不利面积比
③电位差大的异种金属组装在一起时，中间一般要加绝缘片
④加入缓蚀剂或涂漆以减轻介质的腐蚀
⑤加上第三块金属进行阴极保护等
5.缝隙腐蚀：当金属表面存在异物或者结构上存在缝隙的时候，由于缝隙内溶液中有关物质迁移困难所引起的缝隙内金属的腐蚀。

6.晶间腐蚀可使金属失去强度和延展性，在正常载荷下碎裂。

防护措施①固溶淬火处理②降低碳含量③加入合金。

7.应力腐蚀破裂的裂缝形态有晶间破裂、穿晶破裂。

8.选择性腐蚀：由于合金组分在电化学性质上的差异或者合金组织的不均匀性造成某中组分优先溶蚀的的情况。

9.氢损伤是由于化学或电化学反应所产生的氢原子扩散到金属内部所引起的各种破坏，主要有氢腐蚀、氢脆、氢鼓包三种腐蚀形态。

（三）
3.原电池是化学能转化为电能的装置
4.构成原电池的基本条件：①金属材料之间存在电位差②两电极必须浸在电解质溶液中③能够形成回路
5.钝化的影响因素：①介质的氧化能力②阴极的极化③活性离子
④温度：越低越易实现钝化
6.浓差极化：电流通过电池或电解池时，如整个电极过程为电解质的扩散和对流等过程所控制，则在两极附近的电解质浓度与溶液本体就有差异，使阳极和阴极的电极电位与平衡电极电位发生偏离，这种现象称为“浓差极化”。

（四）
1.耐腐蚀材料按照材料的性质可分为金属材料和非金属材料，其中前者又分为黑色金属、有色金属、稀有贵重金属，后者分为有机非金属材料、无机非金属材料。

2.可锻铸铁的优越性来自于其内部呈团絮状的碳存在体。

3.碳钢在全浸条件下的方式形态初期表现为全面腐蚀，随着时间延长会出现点蚀和坑蚀。

4.不锈钢材料通常发生的腐蚀形态有点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀。

5.铝合金在海水中的腐蚀特点：①铝合金在海水中的点蚀有一定的随机性。

②海水中铝合金有缝隙腐蚀敏感性。

③铝合金在海水中的腐蚀主要受电位影响。

6.多数铜合金在海水中的腐蚀形态以均匀腐蚀为主。

腐蚀速度与时间关系服从幂函数规律。

在海水腐蚀环境中全浸区腐蚀最严重，潮差区次之，飞溅区最轻。

7.镍合金在海水中的腐蚀速率较低或很低，其明显的缺点是在海水中没有抗生物污损能力。

8.橡胶、塑料、有机玻璃、化工陶瓷可作为里衬的耐腐蚀材料。

9.大部分塑料的抗腐蚀能力强，不与酸、碱反应。

塑料制造成本低。

橡胶：具有可逆形变的弹性聚合物材料。

化工陶瓷主要用于各种化学工业的耐酸容器、管道，塔、泵、阀以及搪砌反应锅的耐酸砖、灰等。

（五）
1.使用覆盖层防止金属腐蚀时，对覆盖层的基本要求：①结构紧密，完整无孔，不透介质②与基本金属有良好的结合力③高硬度、高耐磨、分布均匀
2.覆盖层用于腐蚀防护主要隔离金属器件和介质达到控制腐蚀的目的。

具有功能性和装饰性两重意义。

3.金属保护覆盖层按照功能分为：金属覆盖层、非金属覆盖层、化学转化膜层、临时性防护层。

4.覆盖层腐蚀保护过程适用的方法：电镀、化学镀、热喷涂、渗镀（表面合金化）、热镀（热浸镀）、包镀（碾压）、物理气相镀（PVD真空镀）、化学气相镀（CVD气相镀）
（六）
1.最早有关海水中碳钢缓蚀剂的报道是提出用甲烷作海水中碳钢的缓蚀剂。

2.按照作用机理分类可将腐蚀剂分为阳极抑制型缓蚀剂、阴极抑制型缓蚀剂和混合抑制型缓蚀剂。

3.缓蚀剂：是一种当它以适当的浓度和形式存在于环境（介质）时可以防止或减缓腐蚀的化学物质或复合物质。

4.缓蚀剂防腐法的特点：1.使用过程不需特殊附加设备2.不需要改变金属制品或设备构件的性质及外表3.效果显著、经济效益较高，适应性强4.操作非一次性，需要后续工作。

5.气相缓蚀剂在使用过程中有哪些注意事项？
（1）了解缓蚀剂的使用范围。

（2）气相腐蚀剂的有效作用半径和死角。

（3）使用环境的温度和湿度。

（4）避免酸碱接触控制包装纸等挥发的酸碱物质。

（七）
1.金属腐蚀降低到最低值时所需提供的最小保护电流密度取决于金属种类和表面状态、介质条件等因素。

2.牺牲阳极发的阴极保护法常用的阳极材料有Mg、Al、Zn 其中最早使用的是Zn，相对廉价的是Al，而目前开发研究较多的是Mg。

3.阴极保护法进行腐蚀防护过程中，是否提供的电流越大，腐蚀效果就越好，回答并说明具体情况：
不一定。

欠保护-阴极保护电流密度过小起不到完全保护作用。

过保护-导致H+放电析氢，增加局部pH值加速腐蚀，破坏保护涂层，诱发氢脆等负保护效应。

4.从使用对象、介质以及能耗、参数测定和投资等方面比较电化学阴极保护和阳极保护法。

（八）
1.海洋环境中生物粘膜的形成：一般任何一种物体浸入海水以后，在几小时内就有细菌在其表面附着，并以几何基数进行繁殖。

有很多细菌能够产生粘液性的分泌物，分泌物为多糖类，具有一定的粘性。

接着就有硅藻附着，也以细菌同样的方式繁殖，形成一层薄的粘膜。

粘膜的颜色，可由半透明乳白色变成黄绿色。

然后以藻类为食的虫类、大型生物附着。

形成一层肉眼可见的微生物、植物、动物的生物粘膜。

2.海洋污损生物的危害：①增加船舶的阻力②堵塞管道③加速金属腐蚀④使仪表及转动机构、声学仪器失灵⑤对水产业产生危害。

3.现代防污损技术：1、涂刷防污涂料2、向海水中大量添加毒料3、电解海水生成次氯酸盐4、电解重金属法5、人工或机械清除法6、采用防污材料制作结构物7、过滤法8、利用淡水9、导电涂膜法10、臭氧法11、其它方法
（九）
1.腐蚀试验方法根据采取的手段可分为：实验室试验、现场试验和实物试验。

2.腐蚀实验对试样常用的具体实验有浸泡试验和盐雾试验。

其中浸泡实验根据浸泡方式不同又可分为全浸实验、半浸实验、间浸实验。

3.在腐蚀实验过程中试样制备的操作有：常见的方法：机械切边去棱，喷砂、酸洗研磨、抛光等（除去表面氧化皮），去油、脱脂除污（清洗），干燥（恒重）。

4.试样标记方法有哪些？
（1）钢印（2）电刻（3）化学刻蚀（4）人工记录位置
5.在做试样的表面宏观检查时需要重点观察和记录的信息：①材料表面的颜色与状态②材料表面的附着物③腐蚀介质的变化④判别腐蚀类别⑤观察重点部位
6.如何去除腐蚀产物：①机械法：自来水冲洗、橡皮毛刷擦洗、木制或塑料刮刀刮擦。

②化学法：加入化学溶液及缓蚀剂去除腐蚀产物。

③电解法：选择适宜的阳极和电解质，以试样为阴极，外加直流电源，电解时产生氢气。

依靠氢分子作用把腐蚀产物冲击下去。

7.腐蚀监测技术应满足哪些基本要求？
①必须耐用可靠，可长期进行测量，有适当的精度和测量重现性，以便能确切地判定腐蚀速度和状态；
②腐蚀监测应当是无损检测，要求在进行腐蚀监控时向着非破坏、在线和自动采集数据的方向发展；
③有足够的灵敏度和响应速度，测量迅速，以满足自动报警和自
动控制的要求；④操作维护简单，不要求对操作人员进行特殊培训。

（十）
1.使用电化学方法进行测量时，对研究电极、参比电极和辅助电极的要求：研究电极要求表明干净光亮，有准确的暴露面积，便于连续操作，应当使电力线分布均匀。

参比电极要求是可逆电极，在规定的条件下具有稳定、重现性好的可逆电极电位。

辅助电极，一般使用稳定性好的碳和铂。

也可以在使用在既定的介质中保持惰性的金属，在特定情况下使用指定的材料。

2.电化学测量法的优缺点？
优点：（1）测量简单——可以将一般难以测定的化学量直接变换成容易测定的电参数加以测定。

（2）测量灵敏度高——微量的物质变化也可以通过测定的电流或电量来测定。

（3）即时性——除了高灵敏度，也可以把微反应量同时检出，并进行定量。

（4）经济性——使用仪器都比较便宜。

缺点：以伏安法为中心的电化学测定方法测定到的电流和电位与通常回路中观测到的电流和电位有区别。

如（1）在电化学测定中，一般情况下，电流与电位之间的欧姆定律不成立。

（2）电极的电特性难以用单纯的电阻或者阻抗来说明。

（3）在回路中电流不为0的测定法中，伴随着化学反应的发生，所以测定条件保持一定，但测量数据仍随时间而变化，难以一直保持稳定状态。

（4）电极反应与电极测定前的状态紧密相关，为了保持较好的重现性，记明各种实验条件。

3.阻抗：在具有电阻、电感和电容的电路里，对交流电所起的阻碍作用。

阻抗是电阻与电抗在向量上的和。

对于一个具体电路，随着频率的变化而变化。

在电阻、电感和电容串联电路中，电路的阻抗一般来说比电阻大。

（十一）
1.钢筋混凝土腐蚀的原因：①腐蚀介质的大量存在，使混凝土腐蚀破坏。

②混凝土的中性化（碳化），使混凝土内部碱性降低，导致钢筋腐蚀。

③氯离子的侵入破坏钢筋的钝化膜，使钢筋活化，氯离子本身又不消耗，并且增加了混凝土的导电性，导致钢筋腐蚀严重。

④其他盐类（如硫酸盐、镁盐）对混凝土的腐蚀。

⑤酸的腐蚀（主要来源于工业车间及酸雨）。

⑥微生物的腐蚀。

2.腐蚀对混凝土结构性能的影响体现在哪几个方面：①使钢筋截面积变小，从而使钢筋承载能力下降，极限延伸率减小。

②钢筋腐蚀产物的体积比腐蚀前的体积大得多，体积膨胀压力使钢筋周围混凝土产生拉压力，使混凝土顺筋开裂，严重的使混凝土保护层剥落，加重钢筋的腐蚀。

③钢筋腐蚀使钢筋与混凝土之间的粘结力下降，破坏了钢筋和混凝土的协同工作基础，使结构的可靠度降低。

3.钢筋混凝土腐蚀的防治措施有：①提高混凝土本身的性能，使用新型混凝土。

②使用耐腐蚀钢筋，钢筋表面处理。

③使用新型混凝土保护层。

④使用环保高效钢筋阻锈剂。

⑤电化学除盐增碱法。

⑥电化学阴极保护法。