材料腐蚀与防护2012-2课后作业

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1、1・请你谈谈对金属高温腐蚀的理解。（20分）答：金屈材料与环境介质在高温下发生不可逆传的化学反应而退化的过程称为高温腐蚀。高温下金属材料与环境气氛屮的氧、硫、碳、氮等元素容易发生化学或电化学反应而导致变质或破坏。高温腐蚀并无严格的温度界限，通常认为，当金屈工作温度达到英熔点（绝对温标）的0.3〜0.4以上时,就可认为是高温腐蚀环境。在石油化工、能源、动力、冶金、航空航天等领域普遍存在高温腐蚀问题，针对不同的高温腐蚀环境可以采用不同类型材料，或采用耐高温腐蚀涂层进行防护。2•请简述碳钢材料在土壤环境下发生电化学腐蚀过程，并采取哪些有效措施进

2、行防护。（2（）分）答：1•腐蚀过程金属在土壤环境下发生电化学腐蚀过程实际为发生原电池反应的过程。主要分为两种，一种为吸氧腐蚀（发生的条件为屮性或者酸性很弱的条件下发生）。负极：2Fe-4e-=2Fe24-止极：O2+2H2O+4e-=4OH-电池反应：2Fe+O2+2H2O=2Fe（OH）2当处于酸性环境中时发生的析氢腐蚀，过程为负极：Fe-2e-=Fe2+,正极：2H++2e-=H2t,电池反应为：Fe+2H+=Fe2++H2f。2防护措施：①在金属表面覆盖保护层包含无机涂层和金属镀层，其目的是将金属基体与腐蚀介质隔离开，阻止去极化剂

3、氧化金属的作用，从而达到防腐蚀效果。常见的非金属涂层有油漆、塑料、搪瓷、矿物性油脂等。②采用电化学保护电化学保护分为阴极保护法和阳极保护法。阴极保护法是最常用的保护方法，又分为外加电流和牺牲阳极。其原理是向被保护金屈补充大量的电了,使其产生阴极极化，以消除局部的阳极溶解即将金属作为原电池的正极或屯解池的阴极而受到保护。①改变金屈内部的组成结构，制成合金。3.请你谈谈钢铁材料在自然环境下的腐蚀特征。（15分）答:金属材料暴露在空气屮，由于空气屮的水和氧的化学和电化学作用而引起的腐蚀。大气腐蚀一般屈丁•液膜下的电化学腐蚀，区别于浸丁电解质溶液

4、屮的腐蚀。钢铁材料在自然环境下容易发生金屈钝化现象。金属钝化是一种界面现象，它没有改变金屈木体的性能，只是使金属表面在介质中的稳定性发生了变化。即发生了小孔腐蚀：这种破坏主要集中在某些活性点上，并向金属内部深处发展。通常其腐蚀深度大于其孔径腐蚀从起始到暴露经历一个诱导期，但长短不一，有些需几个月，有些需一年。蚀孔通常沿重力方向或横向发展。腐蚀发生原因是钝态的金属仍有一定的反应能力，即钝化膜的溶解和修复（再钝化）处于动平衡状态。当介质中含有活性阴离了（常见的氯离了）时，平衡便受到破坏，溶解占优势。其原因是氯离子能优先地选择吸附在钝化膜上，把

5、氧原子排挤掉，然后和钝化膜屮的阳离子结合成可溶性氯化物，结杲在新露出的基底金屈的特定点上生成小蚀坑，称孔蚀核。蚀核可在饨化金屈的光滑表而上任何地点形成随机分布。但当饨化膜局部有缺陷（表面伤痕、划痕等），内部有硫化物夹杂，晶界上有碳化物沉积等时，蚀核将在这些特定点上优先形成。金屈或合金的性质，表面状态，介质的性质，Ph值，温度等都是影响孔蚀的主要因素。具有自饨化特性的金屈或合金，对孔蚀的敏感性较高，钝化能力越强则敏感性越高。4.请你讨论亚硝酸钠、苯并三氮哇等添加到循环水中，金属腐蚀程度降低的原因。（10分）答：亚硝酸钠、苯并三氮哩二者实际上

6、是发挥了金屈缓蚀剂作用，缓蚀剂是一种在低浓度下能阻止或减缓金属在环境介质中腐蚀的物质。缓蚀剂又叫作阻蚀剂、阻化剂或腐蚀抑制剂等。其中亚硝酸钠可视为阳极型缓蚀剂,其缓蚀原理为：通过抑制腐蚀的阳极过程而阻滞金屈腐蚀。这种缓蚀剂通常是由其阴离子向金属表面的阳极区迁移，氧化金属使之钝化，从而阻滞阳极过程。苯并三氮呼可视为混合型缓蚀剂，这种缓蚀剂既可抑制阳极过程，又可抑制阴级过程。阴极缓蚀原理为：通过抑制腐蚀的阴极过程而阻滞金属腐蚀的物质。这种缓蚀剂通常是由其阳离子向金属表面的阴极区迁移，或者被阴极还原，或者与阴离子反应而形成沉淀膜，使阴极过程受到

7、阻滞，从而降低了金屈腐蚀的程度。3.请论述混凝土材料的主要腐蚀形式和防护方法。（15分）答：1•混凝土的腐蚀是一个很复朵的物理的、物理化学的过程.大体可分为三类，即物理作用（侵蚀作用和结晶作用）、化学腐蚀（分解类腐蚀和分解结晶复合类腐蚀）、微生物腐蚀，主要发生的是化学腐蚀。2•防腐措施：①重视选才水泥是混凝土的重要组成部分,其性质对混凝土结构耐久性冇着重要影响•根据腐蚀环境的不同，合理选择水泥品种冇利于捉高混凝土的耐久性•水泥屮的碱性物质能在钢筋表面形成钝化膜，这也是混凝土能够保护钢筋免遭锈蚀的基木条件。②采用阴极保护措施③采用钢筋阻锈剂

8、钢筋阻锈剂Z所以能保护钢筋，主要是因为它能抑制、阻止并延缓钢筋腐蚀的电化学过程•④地基处理6・码头钢桩长期处于海水环境，为了对此进行防腐蚀处理，请你谈谈有几种方法（至少三种），并说明防腐蚀原理