2025年大学《海洋技术》专业题库- 海洋工程中的新材料与装备技术

2025年大学《海洋技术》专业题库——海洋工程中的新材料与装备技术考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、填空题（每空2分，共20分）1.海洋工程结构通常需要承受海水、海冰、湿气等多种因素的联合作用，对材料的__________、__________和__________等性能提出严苛要求。2.钛合金因其优异的__________、__________和耐腐蚀性，在深海油气开采装备中得到了广泛应用。3.复合材料通常由__________和__________组成，利用两种或多种材料的性能优势，实现性能互补。4.海洋工程结构常用的阴极保护方法主要包括__________和__________两种。5.深海潜水器的壳体材料需要具备极高的__________和良好的抗__________能力。6.遥控无人潜水器（ROV）的推进系统通常采用__________或__________作为动力源。7.海洋平台桩基在饱和盐水泥土中会发生__________腐蚀，需采取特殊防护措施。8.波浪能发电装置的浮体结构常采用高强钢或复合材料，以抵抗波浪的__________和__________作用。9.AUV（自主水下航行器）的核心技术包括__________、__________和能源系统。10.海水淡化技术中，反渗透膜材料的__________和__________是决定其性能的关键因素。二、选择题（每题2分，共20分。请将正确选项的代表字母填在题后括号内）1.下列哪种材料对海水的应力腐蚀开裂最为敏感？（）A.碳素结构钢B.304不锈钢C.316不锈钢D.钛合金2.在海洋工程中，用于制造螺旋桨的常用材料是？（）A.铝合金B.镁合金C.高锰钢D.不锈钢3.下列哪种防护措施属于牺牲阳极阴极保护法？（）A.涂覆环氧底漆B.连接外加电流C.使用锌块或镁块D.阳极材料表面钝化4.海洋平台导管架结构主要承受的载荷类型不包括？（）A.风载荷B.波浪力C.海水浮力D.地震载荷5.下列哪种能源装置不直接利用海洋中的“材料”技术挑战？（）A.潮汐能发电B.海流能发电C.海水温差能发电D.波浪能发电6.适用于深海环境（如5000米以下）的潜水器外壳材料，首要考虑的因素是？（）A.轻量化B.耐腐蚀性C.高强度（抗挤压力）D.成本低廉7.下列哪种材料不属于工程复合材料？（）A.玻璃纤维增强塑料（GFRP）B.碳纤维增强塑料（CFRP）C.不锈钢D.玻璃钢（FRP）8.海底管道外部腐蚀主要是指？（）A.内壁的冲刷腐蚀B.外壁的微生物腐蚀C.管道内部的腐蚀D.管道接头的磨损9.下列哪种技术不属于用于检测海洋工程结构内部缺陷的无损检测方法？（）A.超声波检测B.X射线检测C.涂层厚度测量D.拉伸试验10.智能材料在海洋工程装备中的潜在应用不包括？（）A.自我修复涂层B.应力传感与监控C.结构自适应调整D.通用连接件三、名词解释（每题3分，共15分）1.应力腐蚀开裂2.采油树3.AUV（自主水下航行器）4.疲劳寿命5.电化学阻抗谱四、简答题（每题5分，共20分）1.简述选择海洋工程结构材料时需要考虑的主要因素。2.简述牺牲阳极阴极保护法和外加电流阴极保护法的原理区别。3.简述ROV（遥控无人潜水器）与AUV（自主水下航行器）在技术特点上的主要不同。4.简述海洋工程中常见的腐蚀类型及其主要影响因素。五、论述题（每题10分，共20分）1.论述复合材料在海洋工程中的应用优势及其面临的主要挑战。2.结合实例，论述海洋工程装备对材料耐腐蚀性的要求，并说明主要的腐蚀防护技术及其适用性。试卷答案一、填空题（每空2分，共20分）1.耐腐蚀性；高强度；耐疲劳性2.高强度；耐腐蚀性3.基体；增强体4.牺牲阳极保护；外加电流保护5.抗挤压；耐腐蚀6.柴油机；电动机7.微生物8.碰撞；冲刷9.导航与控制；推进系统10.耐腐蚀性；脱盐率二、选择题（每题2分，共20分。请将正确选项的代表字母填在题后括号内）1.B2.D3.C4.C5.C6.C7.C8.B9.D10.D三、名词解释（每题3分，共15分）1.应力腐蚀开裂：指材料在应力和特定化学介质共同作用下发生的脆性断裂现象。2.采油树：安装在海底井口，用于控制油气水井的生产、测试和关井的系列设备总称，是海洋油气开发的核心装备之一。3.AUV（自主水下航行器）：一种无需脐带连接，依靠自身携带的导航、控制、能源和任务系统，能够自主完成水下探测、作业等任务的无人潜水器。4.疲劳寿命：材料或结构在循环载荷作用下，从初始缺陷产生到最终发生断裂所经历的循环次数。5.电化学阻抗谱：通过施加小振幅的正弦交流信号到电极/溶液界面，测量其阻抗随频率变化的谱图，用于研究腐蚀过程的电化学动力学和信息。四、简答题（每题5分，共20分）1.选择海洋工程结构材料时需要考虑的主要因素：①材料的力学性能（强度、刚度、韧性、疲劳寿命等）是否满足结构承载要求；②材料的耐腐蚀性能，包括耐海水、海洋大气、土壤腐蚀的能力；③材料的耐磨损性能，特别是对于运动部件或易冲刷部位；④材料的耐高低温、抗冲刷等特定海洋环境下的性能；⑤材料的可焊性、可加工性及连接工艺的方便性；⑥材料的资源可获得性、经济性及环境影响；⑦结构设计寿命要求。2.牺牲阳极阴极保护法的原理是利用电位更负的金属（如锌、镁或铝）作为牺牲阳极，使其优先于被保护的钢铁结构发生腐蚀（溶解），从而将钢铁结构电位推向更正的钝化区，使其得到保护。外加电流阴极保护法的原理是利用外加直流电源，通过辅助阳极将电流强制输入到被保护的钢铁结构上，使其成为阴极，从而抑制腐蚀反应的发生。3.ROV（遥控无人潜水器）主要依靠船载控制台通过脐带缆传输指令和电力进行实时遥控操作，需要持续的人工监控和干预；其作业能力受限于脐带缆的长度和水下通信带宽。AUV（自主水下航行器）则依靠自身携带的导航、定位、控制和任务系统，按照预设航线或任务程序自主航行和作业，无需脐带缆连接，具有更大的活动范围和作业深度，但自主决策和故障处理能力相对有限。4.海洋工程中常见的腐蚀类型：①均匀腐蚀：材料表面发生全面、均匀的腐蚀损耗；②局部腐蚀：腐蚀集中在材料表面的特定区域，如点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀开裂、腐蚀疲劳等；③微生物腐蚀：微生物活动（如硫酸盐还原菌）及其代谢产物引发的腐蚀。主要影响因素：①环境因素：介质成分（pH、盐度、氧含量、氯离子浓度等）、温度、压力、流速、波浪冲刷等；②材料因素：材料的化学成分、组织结构、表面状态等；③结构因素：应力集中、存在缝隙或连接节点等。五、论述题（每题10分，共20分）1.复合材料在海洋工程中的应用优势：①轻质高强：密度小，比强度和比刚度高，可减轻结构自重，提高承载能力或浮力，降低运动阻力；②优异的耐腐蚀性：特别是非金属材料基体和增强体，对海水腐蚀具有天然免疫力，可显著延长结构使用寿命；③良好的疲劳性能：抗疲劳强度高，适用于承受循环载荷的海洋结构；④减震降噪性能好：能有效吸收振动能量，降低结构噪声；⑤可设计性强：可根据需要选择不同性能的基体和增强体，设计出具有各向异性或梯度变化的复合结构。面临的挑战：①成本较高：原材料和加工工艺相对复杂，导致成本高于传统金属材料；②连接困难：复合材料与金属或其他材料的连接技术要求高，是影响结构整体性的关键；③抗冲击性相对较差：特别是某些脆性复合材料，易受冲击损伤，且损伤不易检测；④标准化程度不高：材料性能、制造工艺和检验方法等标准化体系尚不完善；⑤修复技术复杂：复合材料结构的损伤检测和修复技术难度较大。2.海洋工程装备对材料耐腐蚀性的要求：海洋工程装备长期暴露于海水、海冰、湿气等恶劣环境中，面临严重的腐蚀威胁。材料必须具备优异的耐海水腐蚀性，能够抵抗均匀腐蚀和局部腐蚀（如点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀开裂、冲刷腐蚀、微生物腐蚀等），并能在极端环境（如深海高压低温、极地冰区）下保持性能稳定，确保装备的结构完整性、安全可靠性和长期使用寿命。主要的腐蚀防护技术及其适用性：①材料选择：选用耐腐蚀合金（如不锈钢、钛合金）、高分子材料、陶瓷材料或高性能复合材料，从根本上提高材料的抗腐蚀能力，适用于对耐腐蚀性要求极高的部件或长期服役的结构。②表面防护涂层：在材料表面涂覆防腐蚀涂层（如环氧漆、聚氨酯漆、氟碳漆、牺牲阳极涂层等），形成物理屏障或提供阴极/阳极保护，是应用最广泛、成本效益较高的方法，适用于大多数海洋结构表面防护。③阴极保护技术：通过外加电流或牺牲阳极，使被保护金属成为阴极，抑制腐蚀反