完整版材料腐蚀与防护工程课后习题答案.docx

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完整版材料腐蚀与防护工程课后习题答案

五、忠考题

1•秦见教材P4-5.

2.化学腐蚀包括金属在千燥气体（我高温％体）作用下的馬蚀和金属在非电解质溶液中的傳蚀•其反应过程的历栈特点是金属表面的原子与敦化制直揍发生直化还原反应而形成腐蚀产物，电子在金属和氧化刑之间直揍传递，无腐蚀电流产生。

电化学腐蚀是金属表而与电終质溶液发生电化学反应而弓起的砍坏•例如钢铁在土煨中的局蚀。

电化学局蚀的希点是腐蚀及应过桂中至少有一个阳极反应和阴极反应，在反宜过程中发生电荷转移，伴有电流产生。

金属在实际工程中出现的腐蚀大多數均为电化学腐蚀，金属点电化学和应力及微生扬共同作用下还会发生应力以蚀和微生扬腐蚀。

联系：

二者均发生氧化还原反应。

3.参见教材P11-12.

第2章野

—、滇空题

1.氢2•阳.阴3.紮密双电层结构樓型、扩敷双电展结的樓型、斯转恩双电孱樸型4•显若、较小5.电子、电极反应6.仅有一个电极反应、零、平衡电位

二、判断题

1.x2.x3.x4.x5.V6.V7.J

三、名词解释

腐蚀原电池：

局蚀体系中形成的粗路原电池，祖:

腐蚀金属麦它的一个电极。

氧浓差电池：

由金屬与敦含叢不同的腐蚀外施相扶統时形成的浓差电池

电极电位；电极及应早致农金属和溶液的界面上形成双电展，双电鸟两侧的电伎差，即为电极电位，又称为处•对电极电位。

平衡电位：

当金属浸在同种金爲禹子的濬液中发生唯一的一种电极反应，且当电极反应达到动态平衡时，印金属的溶解速度等于金属离子的況积速度，将这种电位称为平衡电位戏可逆电位.

腐蚀电位：

材料在给定摘蚀依系*的电极电位。

非平衡电位：

一个电极上同时发生两个或两个以上的电极反应，当动态平衡时，电极上不能出现粉质交换与电荷交换均达到平衡的悄况，此时的电极电位称非平衡电位。

极化：

由于电极上有净电流通过，电极电位显著僞离了未通电时的开略电位（平虧电位或非平衡的稳态电位），这种现象通帑称为极化.

过电位：

某一极化电流下而叛生的电极电位E僞离于原电极平衡电位Ee的曼化值的址对值，称作该电极反应的过电位。

复过电住：

柱一定电位密凌下，复的析出电位与平衡电位之菱，就叫析氢迂电位。

析氢扁蚀：

滚液申的氢离子作为去极化刑，点阴极上放电，促使金属阳圾滚解过程特续进行而引超的金杨腐锥，称为氢去极化腐蚀，也叫析氢腐蚀.

吸氧眉蚀：

在中性和减性溶液中，一般金属属蚀过程的阴极反应不是析氢反应，而是溶解在溶液中就的还原反应，此时作为腐饪的去捉化剂是趴分子.02在腐饪电池的阴极上进行离子化反应，因而这类腐蚀统称为氧去极化腐处，也称为氧腐蚀或耗氧腐蚀等.埃丈斯属蚀极化图：

如暫不考虑电位随电流变化鲫节，可将两个电极反应所对磁的阴扱、阳极极化曲线简化成直.钱画在一张图上，这种商化了的图称为埃文思极化图.

钝化：

皱或其它金属或合金在一定条件下，或经过一定的处理，失去了原来的化学活性，其腐蚀速■皮明显降低的现象叫作钝化现象・

钝化戾：

知釆金属由于同介喷作用的结来而辰袁面上彫成能抑制金爲溶解过粒的电于子体膜，阳膜戻本身在介盾中的涿解速度5U艮小，以致它能使得金属的阳极溶解速度保持庄很小的啟值，则称这层表面膜为饨化膜。

致钝电剣咚创金禹钝化曲饯上，当电流密度超过峰值点后，电流急剧下降，这个峠■值点对应的电位称为致悅电位。

四、计算题

纏覆悴的体积：

1000x0.04=40cn?

锌的彦量：

40x7.1=284g

5/1000=284/（1000x1）x2/65.4X26.8XW4

求出t=49.6h

五、思考题

1.参見教財PI6

2.歩见教財P18-19

3.由于使金禺届蚀的过程大多是电化学的氧化还原反应，因此，不仅与溶液中需子滾度有关，还与其pH值有关，它们之间存辰看一定的函数关系。

对每个有H+参与反应的金属溶液中，笄pH值和电位呈钱性关系。

根擔热力孕数据（平衡帑數、标准化学勞和溶度积）的计算，对任一腐蚀体系，可作出其电位-pH关系图。

绘制电位・pH关系图，一般可推照下列步驟进行：

（1）列出有关物施的各种存在状态以及它们的标准生成自由能或掾准化学位值：

（2）列出各种有关物贋间可能发生的化学反应平衡方程式，并计算相应的电位或pH表达式.为与相对电极电使的规定一致，把电极反应也成农化的形式；

（3）在电位-pH坐标图上画出各种反应对应的平衡线，最£加以汇总得到综合的电位-pH

U4o

4.应当注总到极化与过电位是两个不同的概念。

只有当电极上仅有一个电极反应并JL外电流为睿时的电极电位就是该电极反应的平衡电位时，极化的绝对值才等于这个电极反应的过电位值。

当一个电极的电位为非平衡电位•时，该电极极化的鲍对值与过电位的值并不相同，因为对于非平衡稳定电极系统表面上至少有两个反应同时进行，虽然总的看来没有外电渝选出，但实际上表面进疔的反应之间互相极化，足枫化了的电槻。

5.成相膜理论认为：

金属及合金的钝化状态是由于与介质作用时，在金属及合金表面生成一展非常薄而致密的、覆盖性能良好的保护膜，这层侏护膜以独立相存在，通常为氧与金属的化合杓,把材料表面与腐蚀介质為譌开来，阻碍阳极过栈的进行，导效金厲及合金溶解速度大大降低。

吸附理论认为：

金属及今金的饨化是由于金属為面产生吸附廉后，使金属本身的反应能力显著降低，而不是膜的作用.实脸指出，金爲或鮎会表面所吸附的单分子娱，不一定要将表面完全覆盖，只要在就活玻、最先溶解的表面区域上，如全属的晶格的顶血及边塚（从电化学观点看，这茎地方是爲蚀电池的阳极区）吸附有单分子戾，便能抑制阳板过程，使金属他化。

对成膜的解释，二者各不相同.吸附理论认为，只要形成单分子孱的二维膜就能导致金属产生他化，而成相膜理论认为，要便金厲得到保护、不溶解，至少要形成几个分子层厚的三维睫，而最初形成的单分子吸附膜只能轻微降低金爲的溶解，增厚的成相膜才能达到完全饨化。

此外，两个理论的農异，还有吸附後和化学吳之争。

辛实上全属在饨化过桂中，在不同的条件下，吸用■膜和成相腹可分别起主要作用.

6.在没有任何外加极化的情况下，由于腐蚀介厦的丸化剂（去极化剂）的还原引起的金属鼓合金的饨化，称为金属或合金的自钝化。

只有当阴极电流密，史超过阳极的聂大电流密皮时，该金属或•合金才可能发生钝化.因此可以得出这样结论：

金属或合金腐蚀系统中的致钝电流越小，致饨电位越低，则金属敦合金越易乎町金属金矣匚动进入饨态与很多因素有关，如材料性盾、氧化剂的氧化性强弱、浓度、溶液组分、温度等.

典型金属或合金阳极絶化的实测极化曲线.见毅材P41192.20»整金曲线可以分成4个区：

活化溶解区

从图中可见，在低于某一临界电法密度Ic时，金属阳圾发生离子化的过程，极化曲线较平坦，裘示阳极过程阻碍鞍少。

电流随电位升高而增大，为活化溶解区CAB段）。

活化一钝化过渡区

但当电漁密皮增加到Ipp,阳极电位达到EppBt，金属出现叢大属蚀电汛密皮，电位再上升至Ep,就出现钝化现象，此时电流密度降到一个非常小的值Ip,为活化一钝化过渡区（BC段）。

Ipp称为致牝（或临界）电流密皮，电醴pp为致钝电位。

稳定钝化区（钝化区）

金属由活化态变成.为钝态；并随看电位的继续变化而维捋电流密度Ip不变，金属基本不发生腐蚀，金爲表面上形成了钝化膜，处于稳定的钝化态，称为钝化区（CD段）・巾称为维丸电流密度。

过紀化区DE段

过D点后，曲线倾斜，电流乂开始增大，表示发生了新的阳极反总。

一般是氢氧根离子在阳媒放电而逸出"SA。

点D所对应的电位称为过饨亿电位FD・DE段希为过钝化区。

已经钝化了的金属在張叙化性介険中或电位明显提高时，及发生腐蚀溶解的现象称为过钝化.

六、综合分析题

1.【各畫要点】将两块碳钢（0.2%C）,分别放入浓度为60%和30%的HN03中，初者腐蚀速皮很小，发生了饨化现象，E者则维持较高的属蚀速牵，即一直发生铁离子的溶解。

2.用埃尢斯朋蚀极化图说明Fe在HCI申腐住时，氢南子浓度减小对扁蚀行为的影响。

如图1所示，当氢离子浓皮减小，其阴极极化曲线由2变为1.对应屛蚀电流密皮由12减小为11

曹

图1腐蚀电流密度与极化性能关臬

3.用埃丈斯腐蚀极化图分析虫对金属腐蚀影响的双重性。

一方面，结合图1,介质中含丸增多，氧去板化容易，阴极极化曲线由1变为2,对应腐蚀电流密度由h增大为I2,即材料腐休加速；

另一方面，对于典型的具有钝化特性的金属来讲，阴极极化曲线与阳极极化曲线只有一个交点e,位于饨化区内（见图2）。

此时，全属或合会处于構定的牠态，会自发地饨化，琢自饨化.例如不锈钢或钛在含敦的酸中属于此种情况.

4.参见教材P23-26相关内容。

七、案例分析题

（1）1生了吸氧腐蚀。

吸轧腐蚀是由于阳皱过程的腐烛产4^Fc24和阴极过程的鸠蚀产物OH；堆续进厅次生过程妁结果，这种次生过程可简单表示为：

Fen42OHe（OH）2

4H>（OH）汁2H?

O+0?

4FV（（MI）?

+2KK（）Hh—he^）4+4H?

（>二次过程的产物是Fe（OH）3和FeQ"由于这些次生产物比较疏松.没有采护性.所以一旦在金居表面的茎一点上发生馬嫌.就会继埃下去。

进一步厲蚀的结栗会使【日极区越来越深

（遍主要彰响因素如下

氣浓2的彩响在氣去极化庸蚀条件下，溶解•軋的浓度越高，一胶腐蚀速率越快，加£1了席祕电池反应的追度"但当氧的浓度达到一定程度后.所产生的微电流达到了致饨电流而使金禺由沿性溶解状态转为饨化状态时，腐处迟度将会显芳降低，此时氧促进了保护膜的生长，对金属起到保护作用。

温度的影响温度的为响是双重的：

溶液温度的壇加洋使氧的扩敞系数D和电极反应谨度加快，囚而在一定范羽内，馬ti迷度将随温度的升高而加快；但温度的什高又可能使丸的涯解度下降.特别是接近沸点时，氧的溶解金急剧降低，便腐惊谨度减小。

淖液中盐浓度的彭响这里的扯是柑那些不具有氧化性玫缓蚀作用的盐。

在盐濬液滾度増加时，溶液的电爭半将墙大，囚而馬诫迷度将有所上升•但在盐的浓度进一步增大后，氧的涯解度将减小，因此可他便禺蚀違度陆低.

溶液流速和搅杆的澎呛在氧浓度一丈的条件下，极限扩散电流密皮与扩散层厚度成反比.溶液流轟大，扩散展厚度趁小，氣的极F艮扩散乜流密度就越大，腐蚀速度也就越大。

紀拌作用的影响与淮讹瀛速的形响相似.

（3）控制措施

A应采用护型的侏温材料，比如海泡石，比种保温材料矣比珍珠岩块的价格低.且经济耐用.使用时筒壁与保温层紧密枯合，防止水和潮气进入.

B对进水间滲漏应及时处理，最好便用双闻，以便渗漏时便于修理、更換。

在停产期间应采取有效措施保持环境干燥。

C经常检查保温垦是否完好，如发現保温层有戻欄现象应及时修补。

这样才能.有效控制軋腐蚀的发生，保证设备伏况良好。

笫3章

一、滇空题

l.Cr、Mo、N、Ni2.Ti、Nb、C3.S、P、C4.控创环境的相对湿度、发展吸氷丰低的涂展膜5.坪缝.、刀线6.电偶、较负、就正7.料定应力、特定金禺或合金材料、特定介质；孕育期、裂纹扩展期、快速断裂期；预存活■性途径，应变产生活■性途径8.锌、As、脱停艮氯旎、氨舱、硝麗、城腌10.晶界、央杂物、礒化物、位错11.商速流体或含戦粒、气泡的商速流体直接的断冲击金属袁面所造成的冲击廉蚀。

二、刈断题

1.72.X3.X4.V5.X

三、选择题

l.C2C3D4D5B

四、名词解释

全面腐蚀；又绵拘穷腐蚀，是指腐修发生在材抖的全部或大部分面积上，生成或不生成属蚀产物濮。

局部馬蚀：

是相对于全面店蚀而言的，寓蚀发生仅局限干金属的芷一特定郃位。

点蚀：

又你为小孔腐读玫孔蚀，是榕金属的大郃分表動不发生腐馆或腐蚀很轻槪，但场部地方出现