防腐简答题最终版.doc

XJT 2014-5-24简答题1. 多相输送管道的腐蚀原因？ 影响腐蚀的因素： 1.流速的影响：碳钢的腐蚀速度随着介质流速的增大而增大，介质流速增大，氧扩散浓度梯度上升，扩散层变薄，氧传质阻力减少，加速了碳钢的腐蚀。 2.含油比的影响：含油比较高时，油湿润管子表面而减少了水的侵蚀，腐蚀速度随含油比例的升高而有所下降；含油比达到突变值，油膜变得厚且牢固，有效抑制了水的侵蚀；含油比超过突变值，可以形成牢固的油膜，油为连续相。 3.产物膜特性：碳钢表面的碳酸铁保护膜能大大降低碳钢的腐蚀速度。 4.磨损：当砂流速超过特定值时，碳钢表面无法生成保护膜，使材料总流失量增大，出现接近裸钢的极高腐蚀速度。 防腐措施：控制流速：唯一可控制的力学指标，控制流速就可控制管壁损耗控制流型：节流法、气举法、接泵法、节流阀门和压差变送器组合法、扰动法和自供气举法2 石油沥青防腐层的特点及在管道防腐施工流程图？ 石油沥青覆盖层的特点：A. 石油沥青属于热塑性材料，低温时硬而脆，随温度升高变成可塑状态，升高至软化点以上则具有可流动性，发生沥青流淌现象B. 沥青的密度在1.01-1.07g/cm之间C. 沥青的耐击穿电压随硬度的增加而增加，随温度的升高而降低D. 抗植物根茎穿透性能差E. 不耐微生物腐蚀3.极化的种类和一般电极的过程。 极化的种类：电化学极化、浓度极化、电阻极化。 一般电极过程都应包括以下三个最基本的分步步骤：a.反应物粒子从液相向电极表面的传递过程，称为液相中的传质步骤；b.在电极表面上得到或失去电子，生成反应产物，称为电化学步骤；c.反映产物自电极表面向溶液中或液态电极内部的传递过程，即液相中的传质步骤，有事反映产物也可能向固体电极内部扩散，或者反映产物生成新相，例如生成气泡或固相沉积层，则称为新相生成步骤。37.你认为金属在潮湿大气中被腐蚀而生锈的过程属于什么过程？(1)腐蚀原电池的电化学过程 (2)电解质溶液的电离过程(3)电解池的作用过程4、 影响氧去极化的因素有哪四种？并分别解释。溶液温度：溶液温度升高，使溶液黏度降低，从而使溶解氧的扩散系数增加，故温度升高会加速腐蚀过程。但温度升高的另一相反作用是能使溶解氧的溶解度降低，特别在接近沸点时，氧的溶解度已急剧降低，从而使腐蚀速度进一步减缓。溶液盐浓度：氧的溶解度随溶液浓度的增加而减少。由于盐浓度增加，使溶液导电性增加，使腐蚀迅速加快，当盐浓度超过某一值时，由于氧溶解度降低及扩散速度减少，使腐蚀速度反而下降。溶液流速：随着流速的增加，金属界面上的扩散层厚度随之压缩，从而使氧的传递更容易，使极限电流密度升高。因此，当层流向湍流转变时，腐蚀速度增加。搅拌作用：搅拌能使扩散层变薄，从而加速腐蚀。5、 析氢腐蚀的机理是什么？哪一步骤是析氢腐蚀的控制步骤？ 机理：在酸性介质中：2+2e 在中性、碱性介质中：2+2e2+ 一般认为氢离子阴极还原过程中要经过生成吸附氢的中间步骤，因而氢去极化电极反应是由以下几个连续单元步骤组成：（第（1）、（2）步骤是控制步骤）(1)H离子在电极表面放电形成吸附在电极界面的吸附氢原子:H+ + e Had(2)吸附的氢离子复合:2 或 + + e (3)氢分子形成气泡离开电极表面6、 强制电流阴极保护法的优缺点？优点：1.输出电流、电压连续可调 缺点：1.必须要有外部电流2.保护范围大 2.对临近金属构筑物有干扰 3.不受土壤电阻率的限制 3.管理、维护工作量大4.工程量越大越经济5.保护装置寿命长7、除了氢的析出反应和氧的还原反应外，举出四种去极化剂的还原反应。（1）溶液中阴离子还原反应（2）溶液中某些阳离子的还原反应（3）不溶性产物的还原反应（4）溶液中的某些有机化合物可能的阴极还原反应8、 详述三种平均腐蚀速度的表示法？（1）重量法 可用失重或增重法表示。V失重 = (w0-w1)/St V增重 = （w2-w0）/St（2）厚度法 用金属发生全面腐蚀后金属厚度平均减薄表示金属平均腐蚀速度。（3）容量法 对于金属在不含溶解氧的非氧化性酸中的均匀腐蚀，也可用析出腐蚀产物氢气的体积变化来表示金属平均腐蚀速度。 V容量 = V0/St书（1）质量指标法 可用失重法或增重法表示。 失重法：V失重 = (m0-m1)/S.t 增重法：V增重 = （m2-m0）/S.t（2） 深度指标法 金属的腐蚀的深度变化率，即年腐蚀深度 V=V/(24365/1000)=8.76V/（3） 电流指标法 若腐蚀电流密度的单位取A/cm,金属密度取g/cm,则以不同单位表示的腐蚀速度为：V/(gmh)=3.7310A/n以腐蚀深度表示腐蚀速度与腐蚀电流密度的关系为：V/(mm.a)=3.27(A/n)109、土壤腐蚀的特点与防护？特点：1.土壤多相性2.土壤导电性3.不均匀性4.土壤酸碱性5.土壤的不流动性防护：1.覆盖层保护：通常是有机或无机物质做成的，目前用得比较普遍的是煤焦油沥青、环氧树脂涂料和聚氨酸泡沫塑料等2. 阴极保护：利用外加电流或牺牲阳极法3. 联合保护：把适当的覆盖层和电化学阴极保护法联合使用4. 土壤处理：利用石灰处理酸性土壤可有效地降低其侵蚀性10、闭塞电池的自催化作用解释？ 在闭塞电池的内部，由于阳极反应的进行，阳极区由于金属的腐蚀反应而生成可溶性金属离子。为了维持内部溶液的电中性，闭塞电池外部本体溶液中的阴离子讲往孔内部迁移。当溶液中有Cl-存在时，Cl-扩散至闭塞电池内部，这就造成孔内部溶液的化学及电化学状态与外部本体溶液的很大差别，Cl-浓度增加，蚀抗内金属氯化物浓缩。如果所生成的离子在该PH值和电位条件下完全稳定，则腐蚀过程不会导致PH值的重大变化。但是，若腐蚀生成的金属离子可水解生成更为稳定的化合物，会导致PH值降低，金属活化溶解加速，生成更多的金属离子，然后再发生水解，使介质酸度进一步增加。这种由闭塞电池引起的蚀孔内溶液酸化，从而加速金属腐蚀的作用成为自催化作用。11、以钢铁为例说明淡水防腐特征。以钢铁为，其反应方程式如下：阳极反应： 阴极反应：溶液中总反应：可进一步氧化成，则部分脱水生成铁锈。由于氧向钢铁表面的扩散速度缓慢，因此，静止淡水中钢铁的腐蚀过程主要受氧的扩散步骤控制。氧的存在是淡水中金属腐蚀的根本原因。纯水中如果不存在，钢铁一般不腐蚀。但是，通常天然水中总溶解有足够的氧，且表层水常被氧饱和，所以总能导致腐蚀的发生。除了电负性很高的镁在淡水中发生析氢腐蚀外，绝大多数的金属和钢铁类似，在淡水中一般都发生受氧的扩散所控制的氧去极化腐蚀。 淡水作为腐蚀电解质的最大特点是含盐量低、导电性差。因此，淡水中电化学腐蚀的电阻极化较大，腐蚀类型以微电池腐蚀为主，宏电池腐蚀的活性较小，金属接触时产生得电偶腐蚀作用较弱。12、海水腐蚀的电化学特征。海水的PH值在7.8-8.6之间，大多数金属和合金在海水中的腐蚀过程都是氧的去极化过程，腐蚀速度由阴极极化控制。海水中Cl浓度高，对于刚、铁、锌、镉等金属来说，它们在海水中发生电化学腐蚀时，阳极过程的阻滞作用很小，增加阳极过程阻力对减轻海水腐蚀的效果并不明显。海水是良好的导电介质，电阻较小，因此在海水中不仅有微观腐蚀电池的作用，还有宏观腐蚀电池作用。海水中金属易发生局部腐蚀破坏，除了电偶腐蚀，常见的破坏形式还有点蚀、缝隙腐蚀、湍流腐蚀和空泡腐蚀等。不同地区海水组成及盐浓度差别不大，因此地理因素在海水中显得并不重要。13海水腐蚀的环境条件和腐蚀特点。P115区域名称所在位置环境条件腐蚀特点飞溅区高潮线以上海浪飞溅所能润湿的区域构建表面潮湿、充分充气、无海生物玷污海水飞溅，干湿交替，日光照射，腐蚀最激烈潮汐区平均高潮位和低潮位之间的区域构建周期沉浸，海水中含氧量充足，海生物玷污对钢而言，本区和水线以下构成氧浓差电池全浸区浅水区大多指水深100200m以内的海水区域海水通常为氧饱和，流速、水温、海生物玷污、细菌等均对腐蚀有影响腐蚀随深度变化，腐蚀较重，阴极区往往形成水垢，生物因素影响大深水区浅水区以下区域氧含量不一，太平洋中深海区含氧量比表层低，而大西洋中到一定深度后比表层高。温度接近0水流速低，PH值比表层低。钢的腐蚀通常较轻，不易生成矿物质水垢14、大气腐蚀的特征？ 大气腐蚀基本上属于电化学性腐蚀范围，它是一种液膜下的电化学腐蚀，和浸在电解质溶液内的腐蚀有所不同。由于金属表面上存在着一层饱和氧的电解液薄膜，使大气腐蚀以优先的氧去极化过程进行腐蚀。另一方面，在薄膜电解液下很容易造成阳极钝化的适当条件，固体腐蚀产物也常呈层状地沉积在金属表面，因而带来一定的保护性。15、为什么温差对大气腐蚀的影响比温度更大？ P97 温差不但影响着水汽的凝聚，而且还影响着凝聚水膜中气体和盐类的溶解度。16解释大气腐蚀速度与金属表面水膜层厚度图。 图中区为金属表面上只有几个分子层厚的吸水膜情况，没有形成连续的电解液，腐蚀速率很小，相当于干大气条件的腐蚀，在此条件发生化学腐蚀。 区域 II中，膜开始具有电解质溶液的特点，金属腐蚀性质由化学腐蚀转变为电化学腐蚀，此区域对应于潮的大气腐蚀。腐蚀速率随着膜的增厚而增大，在达到最大腐蚀速率后，进入腐蚀区III. III区为可见的液膜层下腐蚀，随着液膜厚度进一步增加，氧的扩散变得困难，因而腐蚀速率成下降变化趋势。液膜进一步增厚就进入IV区，这与全浸泡在溶液中的行为相同，由于这是氧通过液膜有效扩散层的厚度已经基本不随液膜厚度的增加而增加了，因此腐蚀速率也只是略有下降。 一般大气环境条件下的腐蚀都是在I、II区进行，随着气候条件和相应金属表面状态（氧化物或盐类的附着情况）变化，各种腐蚀形式会转换。17、为什么金属表面表面落上铁盐或钠盐容易腐蚀？ 当金属表面落上铁盐或钠盐（手汗，盐粒等），就特别容易腐蚀。在这种情况下，水分在相对湿度为70%80%时水就会凝聚，而且又有电解质同时存在，所以会加速腐蚀。18.金属表面因素对大气腐蚀的影响？ 空气中含有大量的固体颗粒，它们落在金属表面上会促进金属生锈，在固体颗粒下的金属表面常发生缝隙腐蚀或点蚀。金属表面状态对腐蚀速度也有明显影响。与光洁表面相比，加工粗糙的表面容易吸附尘埃，暴露于空气中的实际体积也比本体积大，耐蚀性差。已生锈的钢铁表面，由于腐蚀产物具有较大的吸湿性，会降低临界相对湿度，其腐蚀速度大于光洁表面的钢铁件，因此应及时除锈。腐蚀产物膜在金属表面有一定的保护作用。19.SRB对金属腐蚀的作用机理 关于硫酸盐还原菌对金属腐蚀的作用机理，存在不同的解释。屈菲的阴极去极化作用理论认为，在缺氧的条件下，金属腐蚀的阴极反应时氢离子的还原，但氢活化过电位很高，阴极上只有一层氢原子覆盖。硫酸盐还原菌存在时，可以将氢原子消耗，于是阴极去极化反应得以顺利进行。20、大气的污染物质中对大气腐蚀影响最大的成分是什么及其作用机理 P97 大气的污染物质中对大气腐蚀影响最大的成分。 机理：溶于金属表面上的水膜，可反应生成和,其pH值可达3-3.5。是强去极化剂，对大气腐蚀有加速作用，在阴极上去极化反应如下：2+2+4e+3； 2+2e+2 上述反应产物的标准电极电位比大多数工业用金属的稳定电位高得多，可使这些金属成为构成腐蚀电池的阳极，而遭受腐蚀。大气中对的加速腐蚀是一个自催化反应过程，其反应为：+， 4+64+4； 2+2+2+2成的硫酸亚铁又被水解形成氧化物，重新形成硫酸，硫酸又加速铁的腐蚀，反应生成新的硫酸亚铁，再被水解生成硫酸.如此循环往复而使铁不断被腐蚀。研究表明，碳钢腐蚀速率与大气中的含量成线性关系增大。21.微生物腐蚀的特征。 微生物腐蚀并非它本身对金属腐蚀作用，而是微生物生命活动的结果间接地对金属电化学过程产生影响。微生物生理作用会产生氨、二氧化碳、硫化氢等，这些产物都能使腐蚀加速。 微生物腐蚀的显著特征，就是在金属表面总伴随着黏泥的沉积及腐蚀部位总带有孔蚀、缝隙腐蚀等局部腐蚀的现象。22、控制微生物腐蚀的措施 （1）限制营养源 （2）控制微生物生长的环境条件 （3）化学方法 （4）物理、生物控制方法 （5）表面保护技术 （6）电化学阴极保护法23、写出四个钝化剂的化学式。 P51 硝酸,硝酸银,氯酸,氯酸钾,高锰酸钾,氧 24、论述钝化金属钝化过程的三个特点。 金属处在钝化状态时，腐蚀速度非常低。 金属发生钝化都伴随着电位的较大范围正移。 金属发生钝化的钝化现象只是金属表面性质的变化，是金属的界面现象。25、解释溶解氧对铁钝化的双重影响。 氧对金属的腐蚀具有双重作用，氧一方面可做去极化剂，使金属溶解；另一方面，氧在一定浓度下又可以与溶解产物结合生成相应的钝化膜，阻止金属进一步溶解而发生表面钝化，起到钝化剂的作用。26、钢缝隙腐蚀的机理。 氧浓度差异电池只是缝隙腐蚀的起因，并不至于造成特别严重的腐蚀，缝隙腐蚀之所以能够加速腐蚀的根本原因，是由于闭塞电池引起的酸化自催化作用。缝隙腐蚀由于氧浓差电池的作用，缝隙内金属不断活性溶解，缝内溶液中金属离子过剩，为了保持电荷平衡，缝隙外的氯离子迁移到缝内，同时阴极过程转到缝外。缝隙内氯化物或硫酸盐等发生水解，即：其结果是使缝内的溶液PH值持续下降，甚至可达2-3，这就促使缝内金属保持活化状态，并且溶解速度随PH值的下降而不断增加。同时，相应缝外邻近表面的阴极过程，即氧的还原速度也增加，使外部表面得到阴极保护，而加速了缝内金属的腐蚀。缝内金属离子进一步过剩又促使迁入缝内并形成金属盐类，再发生水解，使缝内酸度继续增加，进一步加速金属的活性溶解，构成了缝隙腐蚀发展的酸化自催化循环过程，缝隙腐蚀便加速进行，造成严重的破坏。27、由于金属表面状态的不同，可以有哪两种不同类型的均匀腐蚀 ？ 一种是金属表面没有钝化膜，处于活化状态下的均匀腐蚀；另一种是金属处于钝化状态下的均匀腐蚀。28、画出电极界面的等效电路图，并作解释。？ 电容等效于界面双电层电容，电阻等效于电化学电阻，整个电极界面可以看成一个漏电的电容器，if 为电化学反应电流或法拉第电ic充电电流或电容电流。29、以铁反应为例，解析金属阳极钝化曲线中四个区域的含义。 AB -活化区：电流随电位升高而增大，在该区域内，金属按正常的阳极溶解规律进行，曲线从金属腐蚀电位出发，电流随电位的升高而增大，服从Tafel规律。 BC-活化/钝化过渡区：当电极电位到达某一临界值时，金属表面状态发生突变，金属开始钝化，电流急剧下降，处于不稳定状态。相应于B点的电位为致钝电位，为致钝电流密度。CD-稳定钝区：随着电位的正移，电流几乎保持不变。在这个区段内，金属表面形成钝化膜，阻碍了金属的溶解过程。这个电流称为维钝电流密度，及维持稳定钝态所必须的电流密度。 DE-过钝化区：电流再次随电位升高而增大，在过 钝化区金属氧化膜进一步氧化成更高价的可溶性氧化膜。30、两种钝化理论解释活性氯对钝化膜的破坏作用。 第一种成相模理论认为，氯的半径小，穿透能力强，比其他的离子更容易在扩散或电场作用下透过薄膜中原有的小孔或缺陷，与金属作用生成可溶性化合物。同时，氯离子又容易于分散在氧化膜中形成胶态，这种掺杂作用能显著改变氧化膜的电子和离子导电性。 第二种吸附理论认为，氯离子破坏膜的根本原因是由于它具有很强的可被金属表面吸附的能力，从而导致金属钝态遭到局部破坏。31黄铜脱锌的机理。 黄铜脱锌分：1.黄铜溶解；2.锌离子留在溶液中；3.铜镀回基体