冶金设备耐腐蚀材料选择与应用试题及答案

冶金设备耐腐蚀材料选择与应用试题及答案一、单项选择题（每题2分，共30分）1.在湿法冶金过程中，设备常面临酸性介质的腐蚀。对于常温下浓度大于70%的硫酸，通常首选的耐腐蚀材料是？A.304不锈钢B.碳钢C.铝及铝合金D.钛合金答案B解析碳钢在浓硫酸（浓度>65%）中会表面生成致密的钝化膜，耐腐蚀性优于普通不锈钢；304不锈钢在还原性酸（如非氧化性硫酸）中耐蚀性较差。2.评定不锈钢耐点蚀性能的常用指标是耐点蚀当量（PREN），其计算公式为PRENA.10B.16C.20D.30答案B3.奥氏体不锈钢在焊接后，容易在晶界析出碳化铬（CrA.应力腐蚀开裂B.晶间腐蚀C.均匀腐蚀D.疲劳腐蚀答案B4.在高温氧化性气氛中工作的冶金加热炉构件，最关键的合金元素是？A.镍(Ni)B.钼(Mo)C.铬(Cr)D.铜(Cu)答案C解析铬能在钢表面形成致密的Cr5.下列材料中，对于含有氯离子(ClA.普通碳素钢B.双相不锈钢（如2205）C.黄铜D.铸铁答案B解析双相不锈钢兼具奥氏体和铁素体的优点，且含有较高的钼、氮，具有极佳的耐氯离子应力腐蚀和点蚀能力。6.阴极保护法中，通过牺牲阳极（如锌、铝）来保护被保护金属（如钢铁）设备，这种方法称为？A.外加电流保护B.牺牲阳极保护C.阳极保护D.缓蚀剂保护答案B7.某炼钢厂转炉烟道需要承受高温烟气冲刷和腐蚀，且温度波动剧烈，下列材料中最适合的是？A.Q235普通碳钢B.304不锈钢C.耐热铸钢（如ZG40Cr25Ni12Si2）D.纯铜答案C8.钛及钛合金在什么介质中会发生严重的吸氢和氢脆现象？A.纯氧化性酸（如浓硝酸）B.含有微量氟离子的酸性介质C.干燥氯气D.碱性溶液答案B解析氟离子对钛表面的氧化膜有极强的破坏作用，导致钛迅速腐蚀并吸氢。9.316L不锈钢中的“L”代表？A.高强度B.低碳C.含铝D.耐低温答案B解析316L含碳量≤0.0310.在金属材料耐腐蚀性的局部腐蚀形态中，由于缝隙的存在导致介质滞留，从而引起缝内金属加速腐蚀的现象称为？A.缝隙腐蚀B.选择性腐蚀C.磨损腐蚀D.氢腐蚀答案A11.对于高温高压下的氢气环境，为防止氢腐蚀（脱碳和微裂纹），钢材通常需要添加下列哪种元素以形成稳定的碳化物？A.铬B.硅C.锰D.硫答案A12.铜及铜合金在下列哪种介质中不耐腐蚀？A.大气B.淡水C.氧化性酸（如稀硝酸）D.海水答案C解析铜在氧化性酸（如硝酸、浓热硫酸）中会被迅速腐蚀。13.哈氏合金B系列（如HastelloyB-3）主要针对哪种介质具有优异的耐腐蚀性？A.氢氟酸B.盐酸C.烧碱D.硫酸答案B解析哈氏合金B是镍-钼合金，特别耐还原性酸（如盐酸、硫酸）。14.下列关于缓蚀剂的说法，错误的是？A.缓蚀剂是通过少量添加显著降低金属腐蚀速率的物质B.缓蚀剂可以分为阳极型、阴极型和混合型C.缓蚀剂的选择与金属材料和介质环境无关D.在循环冷却水中常使用磷系缓蚀剂答案C15.衬胶设备在冶金行业中常用于防腐蚀，其基体金属通常选择？A.铸铁B.铝合金C.碳钢（需进行表面处理）D.不锈钢答案C二、判断题（每题1分，共10分）1.不锈钢就是“不生锈的钢”，在任何环境下都不会被腐蚀。答案错误解析不锈钢是指在特定介质（如空气、水、氧化性酸）中耐腐蚀的钢，在含氯离子、还原性酸等环境中仍会腐蚀。2.金属的化学腐蚀与电化学腐蚀的主要区别在于后者有电流产生。答案正确3.增加镍含量可以显著提高奥氏体不锈钢在还原性酸中的耐腐蚀性。答案错误解析提高镍含量主要改善韧性和工艺性能，钼（Mo）和铜（Cu）更能提高在还原性酸中的耐蚀性。4.碳钢在稀碱溶液中非常耐腐蚀，但在热浓碱溶液中容易发生“碱脆”。答案正确5.阳极保护法适用于那些在介质中能发生钝化的金属（如不锈钢、钛）。答案正确6.材料的均匀腐蚀速率常用mm答案错误解析数值越大，表示单位时间内腐蚀深度越大，耐腐蚀性越差。7.双相不锈钢（2205）比普通奥氏体不锈钢（304）具有更高的屈服强度。答案正确8.铝合金在pH值4-9的溶液中耐腐蚀性较好。答案正确9.为了防止应力腐蚀开裂，选材时应尽量避免使用对应力腐蚀敏感的高强度合金。答案正确10.热喷涂（如喷锌、喷铝）既能起到防腐作用，又能起到耐磨作用。答案正确三、填空题（每空1分，共10分）1.金属腐蚀按机理分类，主要分为  腐蚀和  腐蚀。答案化学；电化学2.316不锈钢相比304不锈钢，添加了  元素，从而显著提高了耐  腐蚀的能力。答案钼(Mo)；点蚀和缝隙（或氯离子）3.在衡量金属高温抗氧化性能时，通常希望氧化膜具备  性、  性以及与基体良好的附着力。答案致密；稳定4.阴极保护过程中，被保护金属的电位必须负于其  电位。答案腐蚀（或开路）5.钛在室温下表面会生成一层致密的  氧化膜，这是其具有优异耐蚀性的根本原因。答案二氧化钛(Ti6.冶金烟气中含有SO2和SO答案酸露点温度（或露点）四、简答题（每题5分，共20分）1.简述在含有氯离子的介质中，金属材料发生点蚀的机理及预防措施。答案机理：氯离子半径小，穿透力强，能吸附在金属表面钝化膜的薄弱处，排挤氧原子，导致钝化膜局部破坏，形成“小阳极（膜破处）-大阴极（膜未破处）”的腐蚀电池，使蚀孔向深处发展。预防措施：(1)选用耐点蚀当量（PREN）高的材料（如含钼、氮的双相不锈钢、钛材）；(2)降低介质中氯离子浓度；(3)提高介质流速，避免滞留；(4)采用电化学阴极保护。2.什么是晶间腐蚀？奥氏体不锈钢发生晶间腐蚀的主要原因及防止方法是什么？答案定义：晶间腐蚀是沿着金属晶粒边界或其邻近区域发生的腐蚀，而晶粒本身腐蚀很轻微。原因：奥氏体不锈钢在敏化温度区间（450∘C−(1)降低钢中碳含量（使用超低碳不锈钢，如304L、316L）；(2)添加稳定化元素（钛、铌），优先与碳结合；(3)进行固溶处理，使碳化物溶解。3.简述在高温氧化性气氛中，选择耐热钢的主要原则。答案(1)必须含有足够的铬、铝、硅等元素，能在表面形成连续、致密、不易剥落的氧化膜（如Cr2O3、(2)具有良好的高温组织稳定性，避免发生高温下珠光体球化或石墨化。(3)具有足够的高温力学性能（蠕变强度、持久强度）。(4)根据具体工况考虑抗硫化、抗渗碳等性能。4.某湿法冶金浸出槽介质为10%盐酸，温度60℃，需选择耐腐蚀材料。请列举两种合适的材料，并说明理由。答案材料：(1)哈氏合金B(HastelloyB)或B-3；(2)钽材；(3)橡胶衬里（如丁基橡胶衬碳钢）；(4)玻璃钢（FRP，需选耐盐酸树脂）。理由：普通不锈钢不耐非氧化性酸（盐酸）。哈氏合金B是镍-钼合金，专为耐盐酸设计；钽材具有极强的耐酸性（除氢氟酸和强碱）；橡胶衬里通过物理隔离起到防腐蚀作用，成本相对较低。五、综合应用题（共30分）1.（15分）某铜冶炼厂转炉烟气制酸系统中的净化工装置，主要处理含有SO2、SO3、氟离子((1)分析316L不锈钢失效的可能原因。(2)请推荐两种更合适的材料（或复合结构）用于该工况，并对比其优缺点。答案(1)失效原因分析：316L虽含钼，耐一般酸腐蚀，但在该工况下失效可能原因为：a.氟离子(F−)的存在：氟离子对不锈钢表面的钝化膜有极强的破坏能力，导致钝化膜无法修复，发生快速溶解。b.氯离子(C(2)推荐材料及对比：方案一：玻璃钢(FRP，如乙烯基酯树脂)优点：耐稀酸、耐氟离子、耐氯离子性能优异，重量轻，造价适中。缺点：耐温性有限（通常≤120∘C2.（15分）一台用于高温湿法浸出的高压釜，操作温度220℃，压力3.0MPa，介质为硫酸铜-硫酸-氯离子体系。设计需考虑耐腐蚀性和强度。(1)计算（或估算）该设备的腐蚀裕量C2的确定依据是什么？若预计均匀腐蚀速率为0.5mm(2)针对该高温、高压、含氯离子的酸性工况，从钛合金(TA2)、哈氏合金C-276、双相不锈钢2205中选择最合适的主体材料，并阐述理由。答案(1)腐蚀裕量计算：依据：根据材料在介质中的预期均匀腐蚀速率和设备的设计使用寿命。计算：C2=K×t其中K(2)选材分析：最合适材料：哈氏合金C-276。理由：•钛合金(TA2)：在高温（>80℃-100℃）且含有氯离子的非氧化性酸或缝隙中易发生缝隙腐蚀和吸氢，220℃已远超钛