化工行业化工设备腐蚀防护工程师考试题目及答案

化工行业化工设备腐蚀防护工程师考试题目及答案考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（请选择最符合题意的选项）1.金属发生电化学腐蚀必须具备的基本条件是（）。A.金属与电解质溶液接触B.存在氧气C.形成腐蚀电池并发生电子转移D.金属内部存在缺陷2.在均匀腐蚀条件下，提高金属耐蚀性的最直接方法是（）。A.降低环境腐蚀性B.提高金属本身电位C.增加金属厚度D.形成致密、稳定的腐蚀产物膜3.下列哪种腐蚀类型通常发生在金属表面存在缝隙或狭窄空间，并且缝隙内介质与外界主体介质成分或浓度存在差异的情况下？（）A.均匀腐蚀B.点蚀C.缝隙腐蚀D.应力腐蚀开裂4.对于处于中性或碱性水环境中的钢铁设备，常用的阴极保护方法是（）。A.牺牲阳极阴极保护B.外加电流阴极保护C.阳极保护D.缓蚀剂保护5.下列关于涂层防护的说法，错误的是（）。A.涂层的连续性和完整性是保证防护效果的关键B.涂层与基体之间的附着力直接影响防护寿命C.涂层厚度对防护效果没有显著影响D.涂层可以隔绝金属与腐蚀介质的一切接触6.在选用缓蚀剂进行腐蚀防护时，首要考虑的因素是（）。A.缓蚀剂的成本最低B.缓蚀剂的效率最高C.缓蚀剂对环境完全无害D.腐蚀介质类型和条件7.测量金属表面微小缺陷（如裂纹、夹杂）的无损检测方法是（）。A.渗透检测B.磁粉检测C.超声波检测D.射线检测8.在化工设备中，对于承受循环载荷且处于腐蚀环境下的部件，最需要关注的是（）。A.均匀腐蚀B.腐蚀疲劳C.点蚀D.应力腐蚀开裂9.下列哪种材料通常被认为具有优异的耐酸碱性，但耐氯离子腐蚀能力较差？（）A.玻璃钢（FRP）B.不锈钢C.硫化橡胶D.塑料（如PVDF）10.评价金属在特定介质中耐腐蚀性能的标准化试验方法通常包括（）。A.盐雾试验B.腐蚀电位测量C.腐蚀速率测定D.以上都是二、判断题（请判断下列说法的正误）1.金属的耐腐蚀性是指金属抵抗各种形式腐蚀的能力。（）2.腐蚀电池的存在是金属发生腐蚀的必要条件。（）3.外加电流阴极保护中，阳极的腐蚀是不可避免的。（）4.牺牲阳极阴极保护适用于所有材质的金属结构。（）5.涂层出现针孔、裂纹等缺陷会严重影响其防护性能。（）6.腐蚀监测的主要目的是为了在设备发生严重腐蚀时才进行维修。（）7.磁粉检测主要用于检测铁磁性材料表面及近表面的缺陷。（）8.缓蚀剂可以显著降低金属的腐蚀电位，从而起到防护作用。（）9.化工设备选材时，应优先选用价格最便宜的金属材料。（）10.杂散电流腐蚀是指阴极保护系统漏电，对附近其他金属结构造成腐蚀。（）三、填空题（请将正确答案填入横线上）1.金属腐蚀按机理可分为______腐蚀和电化学腐蚀两大类。2.在钢铁发生吸氧腐蚀的微电池中，发生氧化反应（失电子）的是______极。3.阴极保护的基本原理是使被保护金属的电位向______极性方向移动。4.涂层防护的主要机理是______金属与腐蚀介质之间的直接接触。5.常用的牺牲阳极材料有镁合金、锌合金和______。6.超声波检测的主要优点是______。7.应力腐蚀开裂是指金属材料在______和腐蚀介质共同作用下发生的脆性断裂。8.选择化工设备用材时，除了考虑耐腐蚀性，还应考虑______、强度、成本等因素。9.缓蚀剂的分类方法很多，按作用机理可分为______型、______型和吸附型。10.工程上常用的腐蚀数据估算方法有______法和腐蚀指数法。四、简答题1.简述电化学腐蚀的基本过程。2.阐述牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护的主要区别。3.说明影响涂层防护性能的主要因素有哪些？4.什么是应力腐蚀开裂？如何预防？5.简述无损检测在腐蚀防护工程中的主要作用。五、计算题1.某钢铁设备年均匀腐蚀速率实测值为0.05mm/a。假设腐蚀持续发生，试计算使用5年后该设备可能减薄多少厚度？（精确到小数点后两位）2.某管道采用外加电流阴极保护，保护电压为0.85V（相对于参比电极）。已知管道本身电位为-0.55V，试计算该管道相对于其自身得到了多少额外的阴极极化电位？（精确到小数点后两位）六、论述题1.结合实际工程案例，论述在化工环境中，选择腐蚀防护技术（如材料选择、涂层、阴极保护等）时需要综合考虑哪些因素？并分析各种技术方案的优缺点。试卷答案一、选择题1.C解析思路：电化学腐蚀的本质是金属作为阳极发生氧化反应（失电子），形成腐蚀电池并发生电子转移。A是条件之一，但非全部；B不是必要条件；D是影响因素，非必要条件。2.D解析思路：在均匀腐蚀条件下，形成一层致密、稳定且能有效阻碍金属与腐蚀介质接触的腐蚀产物膜是提高耐蚀性的最直接有效的方法。3.C解析思路：缝隙腐蚀发生在金属表面存在缝隙或狭窄空间（如接头、垫片下、沉积物下），缝隙内介质与外界主体介质因流通不畅而成分、浓度差异，导致缝隙内外形成腐蚀电池，缝隙内发生严重腐蚀。4.B解析思路：在中性或碱性水环境中，氧气是主要的腐蚀产物，难以被还原，因此主要采用外加直流电驱动电子流向金属，使金属成为阴极，还原水中的氧气或溶解氧，从而得到保护。A法适用于阴极极化电位较正的金属。5.C解析思路：涂层防护效果与涂层厚度密切相关，厚度不足或均匀性差都会严重影响防护性能。涂层的主要作用是隔绝。6.D解析思路：选用缓蚀剂必须首先考虑其是否适用于特定的腐蚀介质类型和条件（如pH、温度、离子种类和浓度等），效率、成本、环境友好性是次要考虑因素。7.C解析思路：超声波检测利用高频声波在介质中传播的特性，对材料内部缺陷（如裂纹、疏松）敏感，且检测范围大，速度快。A、B是表面检测方法。8.B解析思路：腐蚀疲劳是在循环载荷和腐蚀介质共同作用下，金属材料发生的循环应力引起的疲劳断裂，且断裂通常伴有腐蚀特征的扩展。9.B解析思路：不锈钢（特别是某些牌号）在非氧化性酸中耐腐蚀性好，但在含有氯离子（特别是不锈钢发生点蚀时）或强还原性酸中耐蚀性会显著下降。FRP耐酸碱好但耐点蚀性差；橡胶、塑料有一定耐腐蚀性但强度有限。10.D解析思路：评价耐腐蚀性需通过标准化的试验方法获得数据，包括盐雾试验（评估涂层耐蚀性）、腐蚀电位/速率测定（评估金属本身耐蚀性）等。A、B、C都是具体方法或内容。二、判断题1.√解析思路：耐腐蚀性是衡量金属材料抵抗各种物理和化学作用（主要是腐蚀）导致其性能下降的能力的综合性指标。2.√解析思路：电化学腐蚀是金属在电解质环境中通过形成腐蚀微电池进行的，没有腐蚀电池就没有宏观的腐蚀电流和腐蚀过程。3.√解析思路：外加电流阴极保护工作时，阳极（通常是牺牲阳极或阳极极化电位更高的辅助阳极）必须失去电子，发生腐蚀。4.×解析思路：牺牲阳极阴极保护法适用于阴极极化电位比被保护金属更负的金属作为阳极。如果被保护金属本身电位就很负，则可能被反向保护而加速腐蚀。5.√解析思路：针孔、裂纹等缺陷破坏了涂层的连续性，使得金属基体暴露在腐蚀介质中，大大降低了涂层的防护效果。6.×解析思路：腐蚀监测的目的是实时或定期掌握设备腐蚀状况，及时发现腐蚀发展趋势，进行预测性维护或采取干预措施，避免突发性事故，而不是事后维修。7.√解析思路：磁粉检测利用铁磁性材料被磁化后，缺陷处会产生漏磁场，吸附磁粉显示缺陷的位置。它主要检测铁磁性材料表面及近表面的缺陷。8.×解析思路：缓蚀剂的作用机理多样，有些是降低腐蚀反应的活化能（氧化型），有些是改变金属表面性质（吸附型），有些是形成保护膜（钝化型）。缓蚀剂通常使腐蚀电位发生一定变化，但主要不是通过显著降低电位来防护，而是通过改变反应速率或机理。9.×解析思路：化工设备选材需综合考虑耐腐蚀性、力学性能、加工性能、成本、可获得性等多种因素，并非优先考虑价格最低。10.√解析思路：杂散电流腐蚀是指阴极保护系统（如外加电流阴极保护或牺牲阳极阴极保护）因接地不良、电缆绝缘破损等原因，向与保护系统无关的金属结构（构筑物、管道、地网等）泄漏电流，使其作为阴极发生加速腐蚀。三、填空题1.化学解析思路：金属腐蚀按机理分为化学腐蚀（直接化学反应）和电化学腐蚀（电化学反应）。2.负解析思路：在吸氧腐蚀的微电池中，金属失去电子成为阳极，电位降低；而碳作为阴极，氧气在阴极得到电子，电位相对较高。阳极是发生氧化反应（失电子）的极。3.负解析思路：阴极保护的目的就是将原本可能作为阳极而被腐蚀的金属，通过外加电流或连接更负的电极，使其电位降低到腐蚀电位以下（即负极性），从而避免腐蚀发生。4.隔绝解析思路：涂层的主要防护作用是物理屏障作用，通过隔绝金属基体与周围腐蚀介质（如水、氧气、酸、碱、盐等）的直接接触，从而防止腐蚀发生。5.铝合金解析思路：常用的牺牲阳极材料除了镁合金（适用于酸性环境）和锌合金（适用于中性、碱性环境），还有铝合金（适用于中性、碱性环境，电位较正）。6.检测范围广，灵敏度高，可检测内部缺陷解析思路：超声波检测的优点在于利用声波穿透能力强，可以检测材料内部缺陷，且对某些缺陷敏感度高，适用范围广。7.应力解析思路：应力腐蚀开裂（SCC）是指金属材料在存在拉应力（包括残余拉应力）和特定腐蚀介质共同作用下发生的脆性断裂现象。8.物理性能解析思路：选择化工设备用材时，除了耐腐蚀性，还需考虑其强度（机械性能）、密度、导电性、导热性（物理性能）、耐温性、耐压性以及经济性（成本）、可加工性、环境影响等。9.氧化膜；吸附解析思路：缓蚀剂按作用机理可分为在金属表面形成致密氧化膜的保护剂（如铬酸盐、磷化物），吸附在金属表面改变表面性质的保护剂（如胺类、有机膦酸酯类），以及通过其他化学或电化学作用抑制腐蚀的缓蚀剂。10.极化曲线解析思路：极化曲线法是通过测量金属在不同电位下的腐蚀电流密度，绘制极化曲线，计算腐蚀速率、极化电阻等参数的一种电化学测试方法。腐蚀指数法是根据材料在特定介质中的腐蚀指数（经验值或查表获得）来估算腐蚀速率的方法。四、简答题1.简述电化学腐蚀的基本过程。解析思路：电化学腐蚀是在金属表面形成腐蚀微电池（由阳极区和阴极区构成）而发生的腐蚀。阳极区金属失去电子（氧化反应），形成阳离子进入溶液；电子通过金属基体流向阴极区；阴极区溶液中的离子（如O₂⁻、H₂O₂⁻、金属离子M⁺等）得到电子（还原反应），与阳离子结合生成腐蚀产物（如OH⁻、H₂、Fe₂O₃等）。腐蚀电流由阳极区流出，经外部回路（如连接的另一金属或电解质）流至阴极区，再流入溶液。整个过程伴随着电子的转移和物质的得失。2.阐述牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护的主要区别。解析思路：主要区别在于供电方式和阳极性质。*牺牲阳极阴极保护：利用一种电位更负（更活泼）的金属（牺牲阳极，如镁、锌、铝）与被保护的钢铁结构（阴极）电连接。牺牲阳极自身发生腐蚀（失去电子），其电位更负，驱动电子流向钢铁结构，使钢铁结构成为阴极得到保护。无需外部电源。适用于阴极极化电位较正的金属。*外加电流阴极保护：需要外部直流电源（阳极极化电源）、电缆、阳极和参比电极。阳极通常是惰性金属（如石墨、铂）或与非保护金属连接的阳极。通过外部电源向被保护的钢铁结构（阴极）提供足够的电流，使其电位强制降低到保护电位以下，从而得到保护。阳极（电源连接的部分）会发生腐蚀。适用于阴极极化电位很负的金属或土壤、海水等导电介质。3.说明影响涂层防护性能的主要因素有哪些？解析思路：影响涂层防护性能的因素众多，主要包括：*涂层本身的性能：如化学稳定性（耐酸碱盐）、物理强度（柔韧性、硬度）、附着力、致密性、渗透性等。*涂层厚度：厚度是关键因素，通常厚度增加，防护性能提高，但存在饱和效应。*施工质量：包括表面处理质量（是否洁净、粗糙度合适）、涂覆工艺（喷涂、刷涂、浸涂等）、层数、干燥时间等，施工缺陷（针孔、裂纹、漏涂）会严重影响防护效果。*基体材料与涂层界面：界面结合力（附着力）好坏直接影响涂层寿命。基体材料本身的腐蚀状况也会影响涂层附着。*使用环境：温度、湿度、紫外线辐射、化学介质、机械损伤等环境因素会加速涂层老化、破坏或腐蚀渗透。*腐蚀介质渗透性：涂层材料抵抗腐蚀介质渗透的能力（如致密性）是防护的核心。4.什么是应力腐蚀开裂？如何预防？解析思路：应力腐蚀开裂（SCC）是指金属材料在同时承受拉应力（包括残余拉应力）和特定腐蚀介质作用下，发生的一种脆性、灾难性的破坏现象。其特点是：发生环境具有特定的化学介质条件（不是所有介质都会引发SCC）；破坏在低于材料常规强度极限的应力下发生；断口呈脆性特征；具有环境敏感性和材料敏感性；裂纹通常沿晶或穿晶扩展。预防应力腐蚀开裂的主要措施包括：*选用抗应力腐蚀性能好的材料：选用本身SCC敏感性低的合金牌号或材料。*消除或降低应力：采用热处理（如去应力退火）消除残余应力；进行合理的结构设计，避免应力集中（如避免尖锐转角、减小孔径比等）；采用冷加工工艺控制应力水平。*改变或去除腐蚀环境：采用密封措施隔绝腐蚀介质；改变操作条件（如控制温度、pH等）；使用缓蚀剂降低介质的腐蚀性。*进行表面处理：如喷丸、表面涂层等可引入压应力，降低平均应力水平。*避免在敏感介质和应力下长期服役：尽量减少设备在易发生SCC的环境下的运行时间或条件。5.简述无损检测在腐蚀防护工程中的主要作用。解析思路：无损检测（NDT）在腐蚀防护工程中扮演着至关重要的角色，其主要作用包括：*材料与涂层质量评估：检测原材料、半成品、成品以及涂层的质量，如表面缺陷、内部夹杂、涂层厚度、附着力、均匀性等，确保其满足设计要求。*腐蚀状况监测与评估：检测设备表面和内部的腐蚀缺陷（如点蚀、裂纹、疏松、腐蚀坑），评估腐蚀的类型、程度和范围，为腐蚀速率估算和维护决策提供依据。*防护措施效果评价：评估涂层防护效果（如缺陷分布、剩余寿命），检验阴极保护系统运行状况（如电位、电流分布），验证缓蚀剂效果等。*安全预警与寿命预测：通过检测发现潜在的腐蚀缺陷和隐患，特别是可能导致结构失效的严重缺陷（如穿透裂纹），为设备的安全运行提供预警，并基于检测数据预测剩余使用寿命。*维护决策支持：为制定合理的维修计划（如点检、大修、更换）提供科学依据，优化维护资源投入，避免过度维修或维修不足。五、计算题1.某钢铁设备年均匀腐蚀速率实测值为0.05mm/a。假设腐蚀持续发生，试计算使用5年后该设备可能减薄多少厚度？（精确到小数点后两位）解析思路：计算腐蚀厚度只需将年腐蚀速率乘以时间（年数）。腐蚀厚度=年腐蚀速率×使用年限。计算过程：腐蚀厚度=0.05mm/a×5a=0.25mm。答案：0.25mm。2.某管道采用外加电流阴极保护，保护电压为0.85V（相对于参比电极）。已知管道本身电位为-0.55V，试计算该管道相对于其自身得到了多少额外的阴极极化电位？（精确到小数点后两位）解析思路：额外的阴极极化电位（也叫阴极过电位）等于保护后的电位减去保护前的自然电位（或开路电位）。阴极极化电位=保护电位-管道本身电位。计算过程：阴极极化电位=0.85V-(-0.55V)=0.85V+0.55V=1.40V。答案：1.40V。六、论述题1.结合实际工程案例，论述在化工环境中，选择腐蚀防护技术（如材料选择、涂层、阴极保护等）时需要综合考虑哪些因素？并分析各种技术方案的优缺点。(由于是论述题，此处不提供标准答案，仅给出答题思路提示)解析思路：*需综合考虑的因素：*腐蚀环境：介质的种类（酸、碱、盐、水、有机溶剂等）、浓度、pH、温度、流速、含氧量、是否存在杂散电流等。*设备类型与结构：设备部件的形状、尺寸、应力状态（拉应力、弯曲应力、交变应力）、运行工况（压力、温度变化）、是新建还是旧设备改造。*材料基础：设备本身由什么材料制成，不同材料间的电化学兼容性。*经济性：材料成本、施工成本、维护成本、预期的寿命和维护周期。*安全性与环保性：防护技术是否安全