金属腐蚀思考题.docx

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金属腐蚀思考题

一．1.腐蚀的类型有哪些？

2.已知A=55.84克，设S=10cm2,阳极过程的电流强度Ia=10-3安培，求其重量指标和深度指标（该金属的密度为7.8克/厘米3）？

二．1.双电层的类型有哪些？

（1）金属离子和极性水分子之间的水化力大于金属离子与电子之间的结合力

（2）金属离子和极性水分子之间的水化力小于金属离子与电子之间的结合力

（3）吸附双电层

平衡电极电位、电极电位的氢标度的定义？

氢标度：

以标准氢电极作为参考电极而测出的相对电极电位值称为电极电位的氢标度。

金属浸入含有同种金属离子的溶液中，参与物质迁移的使同一种金属离子，当反应达到动态平衡，即反应正逆过程的电荷和物质达到了平衡，这时电位为平衡电极电位。

2.判断金属腐蚀倾向的方法有哪几种？

（1）腐蚀反应自由能的变化与腐蚀倾向：

当△G<0，则腐蚀反应能自发进行|DG|愈大，则腐蚀倾向愈大。

当△G=0，腐蚀反应达到平衡。

当△G>0，腐蚀反应不能自发进行。

3以Fe--H2O体系为例，试述电位—pH图的应用？

首先列出有关物质的各种存在状态及其标准化学位值

列出各类物质的相互反应，算出平衡关系式。

以Fe-H2O体系为例

（1）化学反应（反应式中无电子参加）

例:

2Fe3++3H2O=Fe2O3+6H+

由∆G=∆Go+6RTlnaH+-2RTlnaFe3+

=∆Go-2.3X6RTpH-2.3x2RTlgGFe3+=0

得lgaFe3+=∆Go/（+6RT）-3pH=-0.723-3pH对取定的aFe3+,是一条垂直线

（2）无H+参与的电极反应

例:

Fe=Fe2++2e

Ee=Eo+RT/2FlnaFe2+=Eo+2.3RT/2FlgaFe2+

=-0.44+0.0296lgaFe2+

对取定的aFe2+,是一条水平线

（3）有H+参与的电极反应

例:

2Fe2++3H2O=Fe2O3+6H++2e

Ee=Eo+3RT/FlnaH+-R5/FlnaFe2+

=Eo（2.3X3RT）/FlgaH+-2.3RT/FlgaFe2+

=0.728-0.1773pH-0.0591lgaFe2+

对取定的aFe2+,是一条斜线,斜率为-0.1773

最后作出各类反应的电位—pH图，汇总成综合的电位—pH图

4腐蚀原电池的组成及工作历程？

它有哪些类型？

组成：

阳极、阴极、电解质溶液、电路四个部分

工作历程：

（1）阳极过程

（2）阴极过程

（3）电流的流动

三．1.极化作用、阳极极化、阴极极化的定义是什么？

极化的本质是什么？

极化的类型有哪几种？

极化作用：

由于通过电流而引起原电池两极间电位差减小，并因而引起电池工作电流强度降低的现象。

阳极极化：

当通过电流时，阳极电位向正的方向移动的现象。

阴极极化：

当通过电流时，阴极电位向负的方向移动的现象。

极化的本质是电子迁移的速度比电极反应及有关的连续步骤完成的快。

2.发生阳极极化与阴极极化的原因是什么？

阳极极化原因：

（1）阳极的电化学极化：

如果金属离子离开晶格进入溶液的速度比电子离开阳极表面的速度慢，则在阳极表面上就会积累较多的正电荷而使阳极电位向正的方向移动

（2）阳极的浓度极化：

阳极反应产生的金属离子进入分布在阳极表面附近的溶液中，如果这些金属离子向深处扩散的速度比金属离子从晶格进入阳极表面附近溶液的速度慢，就会使阳极电位向正的方向移动

（3）.阳极的电阻极化：

很多金属在特定的溶液中能在表面生成保护膜使金属进入钝态，这种保护膜能阻碍金属离子从晶格进入溶液的过程，而使阳极电位剧烈地向正方向移动。

阴极极化的原因：

（1）阴极的电化学极化：

氧化态物质与电子结合的速度比外电路输入电子的速度慢，使得电子在阴极上积累，由于这种原因引起的电位向负的方向移动。

（2）阴极的浓度极化：

氧化态物质到达阴极表面的速度落后于氧化态物质在阴极表面还原反应的速度；或者还原产物离开电极表面的速度缓慢，将导致电子在阴极上的积累。

3.比较实测极化曲线与理想极化曲线的不同点？

极化率的定义是什么？

理想极化曲线:

在理想电极上得到的曲线;只发生一个电极反应;初始电位为平衡电极电位。

实测极化曲线:

实际测量得到的曲线;不只发生一个电极反应;初始电位为混合电位

极化率：

电极电位随电流密度的变化率，即电极电位对于电流密度的导数。

4.极化图有哪些应用？

怎样判断电化学腐蚀过程的控制取决于哪些方面？

（1）用Evans极化图表示腐蚀电池的控制类型

（2）用Evans极化图表示影响腐蚀电流的因素

（3）确定金属的腐蚀速度

四．1.请你列举出在生产和生活中发生的氢去极化腐蚀与氧去极化腐蚀？

2.氢去极化腐蚀与氧去极化腐蚀的定义是什么？

定义：

以氢离子作为去极化的腐蚀过程

3.氢去极化腐蚀与氧去极化腐蚀的一般规律有哪些？

（自己画图）

1.如交于1点，此时主要是氧离子化反应过程控制

2.如交于2点，此时主要是氧的扩散过程控制

3.如交于3点，此时主要是氧去极化与氢离子去极化反应共同控制

5.在扩散控制的腐蚀过程中，金属的阴极性杂质的增加，对腐蚀速度的增加只起较小的作用。

4.在扩散控制的腐蚀过程中，阳极的起始电位及阳极曲线的走向对腐蚀速度没有影响。

4.步骤

氢去极化腐蚀的步骤：

1.pH<7

（1）水化氢离子向电极扩散并在电极表面脱水；

H+•H2OH++H2O

（2）氢离子与电极表面的电子结合形成吸附在电极表面上的氢原子。

H++M（e）MH

（3）吸附氢原子的复合脱附。

MH+MHH2+2M

（4）电极表面的氢分子通过扩散，聚集成氢气泡逸出。

2.pH>7

（1）水分子到达电极表面与氢氧根离子离开电极；

（2）水分子电离及氢离子还原生成吸附在电极表面上的氢原子。

H2OH++OH-

H++M（e）MH

（3）吸附氢原子的复合脱附。

MH+MHH2+2M

（4）电极表面的氢分子通过扩散，聚集成氢气泡逸出。

5.氢去极化腐蚀与氧去极化腐蚀的影响因素有哪些？

H:

（1）表面状态：

粗糙表面的氢过电位比光滑表面的氢过电位小。

（2）溶液的性质：

酸性溶液：

pH增大，氢过电位增大；

碱性溶液：

pH增大，氢过电位减小；

（3）温度：

温度增大，氢过电位降低。

O：

1.溶解氧浓度的影响：

2.溶液流速的影响：

3.盐浓度的影响：

4.温度的影响：

在封闭系统中，温度升高，腐蚀速度增加；

在敞开系统中，温度升高，腐蚀速度增加，到达一定温度后，温度升高，腐蚀速度下降。

6.氢去极化腐蚀与氧去极化腐蚀的异同点、极化曲线？

（表格曲线自己画）

氢去极化腐蚀的特征:

1.阴极反应的浓度极化较小2.与溶液的pH值关系很大3.与金属材料的本质及表面状态有关4.与阴极面积有关5.与温度有关

五．1.请你列举出在生产和生活中发生的钝化现象？

2.钝化的定义？

从活态向钝态的转变叫做钝化。

3.钝化曲线有哪几个区，其曲线上一些拐点参数的意义？

（画图）

（1）AB段，称为活性溶解区

如Fe®Fe2++2e

（2）BC段，称为钝化过渡区

如3Fe+4H2O®Fe3O4+8H++8e

（3）CD段，称为稳定钝化区，简称钝化区

如2Fe+3H2O®Fe2O3+6H++6e

（4）DE段，称为过钝化区

如4OH-®O2+2H2O+4e

M2O3+4H2OM2O72+8H++6e

4.影响钝化的因素有哪些？

1.钝化剂：

如HNO3、H2O2、HClO3、K2CrO7、KMnO4、AgNO3、O2

2.氧化剂的浓度

3.金属本性:

Ti、Al、Cr、Be、Mo、Mg、Ni、Co、Fe、Mn、Zn、Pb、Cu

4.4.外加阳极电流

六1.请你列举出在生产和生活中发生的某些局部腐蚀？

2.电偶腐蚀、小孔腐蚀、缝隙腐蚀的定义、原理、影响因素和控制方法是什么？

3.应力腐蚀破裂、腐蚀疲劳、磨损腐蚀的定义、原理、影响因素和控制方法是什么？

4.晶间腐蚀的定义、原理、控制方法是什么？

5.细菌腐蚀的特征是什么？

细菌作用的的特点是什么？

细菌的类型有哪些？

其控制方法是什么？

七．1.金属在大气中的腐蚀特点是怎样的？

2.金属在土壤中有哪几种腐蚀形式？

3.金属在工业水、酸、碱、盐中的腐蚀特点是怎样的？

八．1.碳钢的腐蚀特点是怎样的？

2.不锈钢的腐蚀特点是怎样的？

九．1.硅酸盐材料的特点是什么？

2.高分子材料破坏的形式有哪些？

3.试说出各类无机材料和有机材料的腐蚀性能

十．1.请你列举出在生产和生活中采取的防腐蚀方法？

2.防止金属腐蚀的控制方法有哪些？

3.电化学保护主要有哪几种？

其定义是什么？

它们的基本原理是什么？

4.金属腐蚀防护层的方法有哪几种？

5.防腐蚀设计从哪些方面考虑？

11．制浆造纸设备发生腐蚀时一般从哪些方面去分析？

【腐蚀案例】

案例一：

某造纸厂漂白工段制备二氧化氯漂白液设备，使用一根直径为22mm工业纯钛管，输送钢瓶装氯气，氯气流过仅半小时，钛管即烧毁，只剩下一个未烧完的钛法兰。

案例二：

一座旧罐头厂经修理成为了美国某州资源和环境控制小组的新家。

为了模拟19世纪中期的工厂房顶，承包商选择了金属板作所有倾斜房顶表面。

板材质是锌，含少量铜、钛（改善耐蚀性）。

原房顶为石板片，但这种材料价格太贵。

房顶是平面和倾斜面的复杂排列，平的部分或者是橡胶片，或者是煤焦沥青。

煤沥青部分未加保护性砾石。

入住不到一年，锌板上出现孔洞。

孔洞附近锌板内外表面都有黑锈。

案例三：

一条铸铁废水管道（厨房及生活用水）埋于土壤中发生腐蚀。

在重建时决定改用聚氯乙烯（PVC）管。

当82℃的洗盘子水流入，PVC管损坏。

案例四：

蒸汽冷凝系统中的碳钢配管因为水中含氧和二氧化碳发生腐蚀，维修费用很高。

后改为环氧玻璃钢配管系统，用聚氨基甲酸酯泡沫塑料隔热。

运行中一个蒸汽阀损坏，182℃的蒸汽进入配管系统，玻璃钢管道和隔热层都破坏了。

案例五：

某纯碱厂考虑氨回收冷凝器使用铝制热交换器（这种用法在其它同类厂中已普遍存在）。

为此，将铝片固定在原设备的铸铁壳体上（支架用电绝缘材料包覆）进行了6个月的现场挂片试验，表明试样无任何可察觉的腐蚀，与其他纯碱厂的经验相符。

但铝合金冷凝器只使用了一个星期，就因为腐蚀破坏而必须更换。

检查冷凝器壁未发生腐蚀，而管子则从冷却侧被腐蚀穿。

案例六：

某造纸厂氯化工段的洗涤桶是317L不锈钢制造，连接螺栓材质为316L不锈钢。

由于螺栓头下面是一种常见的结构缝隙，在含氯离子的溶液中易发生缝隙腐蚀。

于是便用玻璃钢将螺栓头覆盖起来。

结果适得其反，腐蚀更为严重。

案例七：

某造纸厂一根直径10cm的316L不锈钢管用于输送淀粉溶液（温度66℃，压力276kPa）。

管段在现场制造。

使用6个月后，在很多环焊缝上及其附近发生泄漏。