海洋腐蚀与防护前沿技术及国内外研究动态
海洋腐蚀与防护前沿技术及国内外研究动态
海洋腐蚀与防护前沿技术及国内外研究动态海洋腐蚀与防护前沿技术及国内外研究动态
海洋腐蚀与防护前沿技术及国内外研究动态、
、、
、发展趋势
发展趋势发展趋势
发展趋势海洋腐蚀的经济损失每年至少三千亿,并大幅递增。海洋经济投
入越多,海洋防腐课题越迫切,所以,有人把海洋防腐材料纳入海洋
经济中的新兴产业和新材料,却很少反映到具体的报告和表述中。腐
蚀问题首先是一个经济问题。腐蚀是一种悄悄进行的破坏,但它的破
坏力比地震、火灾、水灾、台风等自然灾害所造成损失更为严重。世
界各国对腐蚀工作都非常重视。据统计,每年因腐蚀所造成的经济损
失约占国民经济生产总值的2%-4%。1969年英国因腐蚀而造成的损失
为13.65亿英磅;美国2001年的腐蚀直接损失为国民生产总值的3.1%,
约合2760亿美元。这一调查结果当时震惊了全世界。据最新报道,我
国在能源、交通、建筑、机械、化工、基础建设、水利和军事设施等
典型的行业和企业,每年由于腐蚀所造成的损失可达5000亿元以上,
约占GDP的5%。腐蚀所造成的经济损失除直接损失外还包括停工停
产、设备维修、产品降级、效率降低等一系列间接损失。
和上面说的相比,海洋腐蚀尤为严重。海洋环境腐蚀与防护研究
主要是研究钢铁材料在海洋环境中发生的一系列化学和电化学反应
而劣化的自然现象,其目的就是有效地防止腐蚀,降低腐蚀损失,提
高钢铁设施的使用效能。基于对腐蚀所造成的危害及损失的分析,专
家将研究目标锁定在海洋环境腐蚀与防护研究上,开展了一系列研
究,并取得了一系列研究成果。他们认为:如果防护措施到位,至少
每年可以避免25-30%的损失,也就是说每年至少可以减少损失1300
亿元。我国有1800公里的海岸线,有相当于我国陆地国土面积1/3的
海洋区域。海洋的开发利用在国民经济中占的比重越来越重要。目前
已有100余座开采石油的钢桩平台屹立在海上,同时大量船舶及海底
输油管线为海上开采石油服务。目前已经探明,中国海上石油资源量
占全国石油总产量的1/4,仅渤海油田目前探明的总储量就超过45亿吨,而且我国在未来5年内,将投资500多亿元在渤海建设50个采油平
台,1100口生产井。由于钢铁材料韧性大、强度高、价格便宜,目前
这些构筑物大都用钢铁材料所制成,其严重腐蚀性必然直接威胁着这些钢铁设施的安全,并将造成严重的经济损失,是一个必须十分重视
的研究课题。海洋环境是一个特定的极为复杂的腐蚀环境,海洋腐蚀环境纵向可分为海洋大气区、浪花飞溅区、潮差区、海水全浸区、海底沉积物区五个不同腐蚀区带,贯穿这些腐蚀区带的海上钢铁构造物在不同的腐蚀区带具有不同的腐蚀特征,不同钢材在不同海洋环境中的腐蚀规律不同,即使同一种材料在海洋不同区带的腐蚀又存在着较大差异,在海水-海气界面交换区和海水-海泥交换界面区有着严重的腐蚀峰,研究界面区的腐蚀行为、腐蚀过程、锈层在腐蚀中的作用、金属元素的影响等对研究金属腐蚀与海洋环境的相关性有着重要的
意义。目前,我国在海洋油气田开发、港口建设、跨海大桥、海底
隧道、船舶工程和深海勘探等领域已建和在建大量的各种钢结构及钢筋混凝土结构设施,一旦发生灾害性腐蚀,将会导致严重破坏和巨
大经济损失。而近海设施在海水中,除遭到海水的电化学腐蚀外,还
遭到海洋生物、微生物的行损。如果我们的研究和防护工作做得好, 其中2 5%-- 4 0 %的腐蚀损失是完全可以避免的。发展海洋腐蚀防护技术,特别是钢铁设施关键部位的防腐蚀技术,对于降低重大灾害
性事故发生,延长近海设施的使用寿命具有重大意义。海洋环境可
以分为海洋大气区、浪花飞溅区、海水潮差区、海水全浸区和海底泥
土区五个腐蚀区带。我国从上世纪 7 O年代起开展了钢铁设施在海
洋环境不同腐蚀区带的腐蚀规律研究,并发明了电连接模拟海洋腐蚀
试验装置与方法,建立了海洋环境腐蚀模拟装置。国内外长期的海
洋腐蚀研究结果表明,钢结构设施在海洋环境不同腐蚀区带其腐蚀
速度有明显差别,其中,浪花飞溅区是钢结构设施腐蚀最为严重的区
域。主要的原因是,在浪花飞溅区,钢表面受到海水的周期性润湿,
处于干湿交替状态,氧供应充分;加之阳光、风吹和海水环境等协同
作用导致发生最严重的腐蚀。一般情况下,钢在海洋大气中的平均腐蚀速率约为0.03-0.08mm/ a ;而浪花飞溅区为0.3-0.5 mm/ a 。
同一种钢,在浪花飞溅区的腐蚀速度可比海水全浸区中高出 3 ~1
o倍。有关实验和调查结果表明,长期在外海暴露的长尺试件,浪
花飞溅区的腐蚀速率最高可达 I mm/ a以上,而在低潮位以下
一0 . 3 m全浸区的腐蚀速度仅为 0 . 1 ~O . 3 mm/ a 。
由此可见,钢结构设施在浪花飞溅区部位的腐蚀十分严重。一旦在
这个区域发生严重的局部腐蚀破坏,会使整座钢结构设施大大降低
承载力,缩短使用寿命,影响安全生产,甚至导致设施提前报废。
当前,国内对于海洋钢铁设施大气区通常采用涂料保护,海水全浸区
主要采用电化学保护,并且取得了较好的保护效果。而在浪花飞溅区, 通常使用的涂料,在海水冲击下容易发生鼓泡和剥落,局部腐蚀十分
严重。。因此,发展长期有效的浪花飞溅区防腐蚀技术对保护海洋钢
结构设施的安全运行具有极其重要的经济价值和社会意义。针对目
前浪花飞溅区腐蚀严重这一现状,中科院海洋研究所与有关科研单位
合作,联合研究开发了浪花飞溅区的新型包覆防蚀(PTC)技术。PTC
技术采用了优良的缓蚀剂成分并采用了能隔绝氧气的密封技术。PTC 新型包覆防蚀系统由四层紧密相连的保护层组成,即防蚀膏、防蚀带、聚乙烯泡沫和玻璃钢或者增强玻璃钢防蚀保护罩。防蚀膏和防蚀带作为防腐蚀保护材料涂抹、缠绕在钢铁设施表面上;聚乙烯泡沫和玻璃
钢或者增强玻璃钢防蚀保护罩作为外防护层包覆在钢铁设施外表面。PTC技术中防蚀膏和防蚀带添加有抗腐蚀材料,具有优良的保护性、
粘附性、与水和空气隔绝性,并且长期不会变质,可强力地粘附在钢
铁设施表面达到长效的防腐蚀效果。另外,用一个坚硬的固体玻璃钢
保护罩保护防蚀带,可达到更好的保护效果。实践证明,PTC是浪花
飞溅区最具发展前景的钢铁设施保护技术。具有如下特点:防腐蚀效
果优异,有效防护效果达30年以上;施工方便,表面处理简单,可带
水作业;可适用于任何形状结构物;具有良好密闭性和抗冲击性能,
质量轻,对结构物几乎无附加载荷;绿色环保,无毒无污染。目前,
港口码头的防蚀普遍采用复盖层与阴极保护联台的方法,也可将两者分开.复盖层保护钢桩平均低潮位线以上部位,而阴极保护用于保护
水下部位。就阴极保护而言,以前采用外加电流系统为多,从2O世
纪80年代以来采用铝台金牺牲阳极保护的港口码头数量日益增多。究
竞选用何种阴极保护方法,主要受以下几方面因素制约:(1)保护系
统的可靠性;(2)相邻结构的影响;(.3)保护电流需要量;(4)被保
护结构的复杂性;(5)结构设计使用寿命;(5)被保护结构所处的环境
条件等。
从保护系统的可靠性、对相邻结构的影响、被保护结构的复杂
性等因素来看,应首选牺牲阳极系统;从保护电流需要量来看,需要
较大保护电流的大型码头应采用外加电流系统,而只需较小保护电流
的小型和中型码头宜采用牺牲阳极系统阴极保护系统在被保护结构
设计使用寿命期间应能正常工作,因此对于要求工作30a以上的钢结
构码头来说,最好采用外加电流系统或混合系统另外,在淡水或海
淡水交替条件下码头保护主要采用外加电流系统。
近年来,对大型港口码头愈来愈多地采用牺牲阳极和外加电流的
共同作用来实施保护先主要利用外加电流系统提供的初始大电流使码头迅速极化到保护电位范围,然后停止或减小外加电流,主要利用铝台金牺牲阳极向码头提供较小的维持电流,充分发挥牺牲阳极安全、可靠、无需管理的优点使其长期运行。这种混合系统既提高了保护效果,又减小了牺牲阳极的用量。目前也有部分港口设施采用双阳极· (dualnode)或复合阳极“一(Composite anode)对大型结构物进行阴极保护。职阳极实际上是一个阳极组,在一根阳极固定架上固定有镁阳极和铝阳极,在结构极化初期.镁阳极输出高电流,使其迅
速极化,待镁阳极消耗掉后,铝阳极输出的电流维持结构的保护电位复合阳极则是在铝合金或锌合金阳极上铸造包覆一定厚度的镁合金阳极,这样也能起到与双阳极同样的作用据估算,采用上述起始大
电流方法,可减少阳极用量30 %以上。
专家课题组结合海洋工程实践,针对海洋腐蚀的分区特点做了
海洋平台导管架钢桩实物试验和海水管道的工程应用,通过室内和外海试验,电化学测试等腐蚀筛选试验,并对腐蚀机理进行探索研究,
最后从工艺、材料(合金线材)及现场应用和工程项目考核(如船舶,
钻井平台等),得出在海上各种区域环境条件下的金属与有机复合覆
盖层的最佳方案,并广泛应用于海上工程,为海洋钢铁设施防护开辟
一条新路径。该技术综合了有机涂层和阴极保护两种防腐措施的优
点,大大延长了海洋钢铁构造物的服役寿命,是一种新型的海洋防腐
技术,研究总体上达到国际先进水平。牺牲阳极可以非常有效地防止
处于海水中的钢铁构筑物(如船舶、浮标、钢桩码头、石油平台)遭
受腐蚀。它具有使用简单,不需要外界电源及设备,不需要日常的管
理和经常性的维护等优点,已越来越多广泛地被采用。以前我国船舶
上主要采用锌阳极,近年来国内也相继开发了铝阳极。与锌阳极相比,
铝阳极具有重量轻、单位重量放电量大(约为Zn的3倍)、阳极电位
负、资源丰富、价格便宜等优点,因此用铝阳极取代替锌阳极,具有
很大的经济效益。自1975年以来,他们开展了铝阳极的研究工作,曾
研制了Al-Zn-In-Cd系阳极。考虑到Cd的毒性及对环境造成污染的
问题,又进行了不含Cd的其他新型阳极的研究。研制的“PM-1型和
PM-2型腐蚀状态自动跟踪扫描系统”,为阴极保护的参数设计提供了
重要的依据,作为一种新型的海洋腐蚀监测技术,已被广泛地应用在
船舶、浮标、钢桩码头、石油平台的腐蚀防护。目前已在胜利油田
CB11B平台井组和CB251B井组现场应用,并正在向该海域其它平台
推广。针对沿海城市许多工厂的热交换器大多采用海水冷却,冷凝塔
腐蚀严重的现状,他们在国内首次采用了牺牲阳极和牺牲阴极保护技
术对海上浮标、钢浮筏、海水管道进行了成功的保护,并对牺牲阳极
输出电流公式进了修正。外加电流混合阴极保护技术,使保护率达
90%以上,大大延长了冷凝塔的服役寿命。
随着海洋经济的飞速发展,我国渤海、黄海、南海及胜利油田先
后建造了大量的石油、天然气开发平台,渤海在未来5年内将建设50
余座海上平台,1100口生产井,原油产量将突破2000万吨。这些平台,
大部分是用钢铁作为主要材料制作的。但由于钢铁材料在海洋环境中极易被腐蚀,使用寿命受到严重影响,从而造成资源、材料和能源的
巨大浪费,不但成为成为灾害性事故的隐患,还有可能因为管线设备
的破裂,造成更为严重的海洋环境污染,甚至造成人身伤亡和更大的
经济损失。因此,海上石油、油气田等的石油平台、输送管线等海洋
钢铁设施的腐蚀及其检测问题成为科学界和石油界关注的热点。为了解决我国海洋石油开发中的腐蚀问题,专家应中国海洋石油南海西部
公司、胜利石油管理局等单位对海上石油开发区内的各种作业平台和海底管线进行腐蚀监测的要求,把争取为企业解决更多的生产难题作
为首要任务,将处于科技发展前沿的信息技术与腐蚀工程控制技术有
机地融合起来,“海洋钢铁设施腐蚀状态自动跟踪扫描系统”、“钢铁设施在海洋环境中的腐蚀及其防腐蚀技术”,广泛应用于海洋钢铁设
施的腐蚀监测。这些科研成果,为我国海洋工程结构的合理选材和设
计提供了科学依据,取得了显著的经济效益和社会效益。
继续阅读
金属腐蚀与防护考试试卷(附实验)及答案
金属腐蚀与防护试卷1 一、解释概念:（共8分，每个2分） 钝性，碱脆、SCC、缝隙腐蚀 二、填空题：（共30分，每空1分） 1．称为好氧腐蚀，中性溶液中阴极反应为，好氧腐蚀主要为控制，其过电位与电流密度的关系为。 2．在水的电位-pH图上，线?表示关系，线?表示关系，线?下方是的稳定存在区，线?上方是的稳定存在区，线?与线?之间是的稳定存在区。 3．热力系统中发生游离CO2腐蚀较严重的部位是，其腐蚀特征是，防止游离CO2腐蚀的措施是，运行中将给水的pH值控制在范围为宜。 4．凝汽器铜管在冷却水中的脱锌腐蚀有和形式。淡水作冷却水时易发生脱锌，海水作冷却水时易发生脱锌。 5．过电位越大，金属的腐蚀速度越，活化极化控制的腐蚀体系，当极化电位偏离E corr足够远时，电极电位与极化电密呈关系，活化极化控制下决定金属腐蚀速度的主要因素为、。 ) 6．为了防止热力设备发生氧腐蚀，向给水中加入，使水中氧含量达到以下，其含量应控制在，与氧的反应式为，加药点常在。 7．在腐蚀极化图上，若P c>>P a，极极化曲线比极极化曲线陡，这时E corr值偏向电位值，是控制。 三、问答题：（共24分，每小题4分） 1．说明协调磷酸盐处理原理。 2．自然界中最常见的阴极去极化剂及其反应是什么 3．锅炉发生苛性脆化的条件是什么 4．凝汽器铜管内用硫酸亚铁造膜的原理是什么 5．说明热力设备氧腐蚀的机理。 6．说明腐蚀电池的电化学历程，并说明其四个组成部分。 /
四、计算：（共24分， 每小题8分） 1．在中性溶液中，Fe +2=106-mol/L ，温度为25℃，此条件下碳钢是否发生析氢腐蚀并求出碳钢在此条件下不发生析氢腐蚀的最小pH 值。（E 0Fe 2+/Fe = - ） 2．写出V -与i corr 的关系式及V t 与i corr 的关系式，并说明式中各项的物理意义。 3．已知铜在含氧酸中和无氧酸中的电极反应及其标准电极电位： Cu = Cu 2+ + 2e E 0Cu 2+/Cu = + H 2 = 2H + + 2e E 02H +/H = 2H 2O = O 2 + 4H + + 4e E 0O 2/H 2O = + 问铜在含氧酸和无氧酸中是否发生腐蚀 五、分析：（共14分，每小题7分） 1．试用腐蚀极化图分析铁在浓HNO 3中的腐蚀速度为何比在稀HNO 3中的腐蚀速度低 { 2. 炉水协调磷酸盐-pH 控制图如图1，如何根据此图实施炉水水质控制，试分析之。 (25 15 20 pH o C) 9.809.609.409.209.008.80 2 3 4 5 6 7 8 9 10 R =2.8R =2.6 R =2.4R =2.3R =2.2R =2.1
高中化学《金属的腐蚀与防护》导学案+课时作业
第三单元金属的腐蚀与防护[明确学习目标] 1.认识金属腐蚀的危害，并能解释金属发生电化学腐蚀的原因，能正确书写析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应式和总反应式。2.熟知金属腐蚀的防护方法。 一、金属的电化学腐蚀 1．金属的腐蚀 (1)概念：金属或合金与周围环境中的物质发生□01化学反应而腐蚀损耗的现象。其本质为金属原子□02失去电子被□03氧化的过程。 (2)分类 ①化学腐蚀：金属与其他物质直接接触发生□04氧化还原反应而引起的腐蚀。 ②电化学腐蚀：不纯的金属或合金发生□05原电池反应，使较活泼的金属□06失去电子被□07氧化而引起的腐蚀。钢铁在潮湿的空气中生锈就是最典型的电化学腐蚀。在现实生活中，电化学腐蚀现象比化学腐蚀现象严重得多。 2．钢铁的电化学腐蚀 (1)吸氧腐蚀 通常情况下，在潮湿的空气中，钢铁的表面凝结了一层溶有氧气的水膜，这层水膜、铁和铁中存在的少量碳单质形成了无数微小的原电池。这些微小的原电池遍布钢铁的表面。在这些原电池中，铁是□08负极，碳是□09正极，在两电极分别发生□10氧化反应、□11还原反应而导致钢铁腐蚀。 相应的电极反应式分别为 负极：□122Fe－4e－===2Fe2＋(□13氧化反应) 正极：□14O2＋2H2O＋4e－===4OH－(□15还原反应) 总反应：□162Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 上述电化学腐蚀过程中吸收氧气，因此称为吸氧腐蚀。 (2)析氢腐蚀 当钢铁表面水膜呈较强的酸性时，正极析出氢气发生“析氢腐蚀”。 发生的电极反应式分别为
负极：□17Fe－2e－===Fe2＋(□18氧化反应) 正极：□192H＋＋2e－===H2↑(□20还原反应) 总反应：□21Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 上述电化学腐蚀会生成氢气，故称为析氢腐蚀。 (3)铁锈的生成 吸氧腐蚀中生成的Fe(OH)2会进一步被O2氧化成 Fe(OH)3：□224Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，Fe(OH)3脱去一部分水生成铁锈□23Fe2O3·n H2O。 析氢腐蚀中，随着H2的析出，水膜的pH上升，Fe2＋与OH－结合生成Fe(OH)2，继而也会被空气中的O2氧化再脱水形成铁锈。 二、金属的电化学防护 1．电化学保护法 (1)牺牲阳极的阴极保护法 利用原电池原理，被保护金属作□01正极，比被保护金属更活泼的金属作□02负极。此方法常用于保护海轮外壳及石油管道等。 (2)外加电流的阴极保护法 利用电解原理，外加直流电源，被保护的钢铁设备作□03阴极，惰性电极作□04阳极。此方法主要用于防止土壤、海水及河水中的金属设备腐蚀。 2．其他保护法 (1)加涂保护层：如采用在钢铁表面涂油或油漆、覆盖塑料、镀不活泼金属等
金属的电化学腐蚀与防护测试题(含答案)
金属的电化学腐蚀与防护测试题(含答案) 《金属的电化学腐蚀与防护》 一、选择题 1. 为了防止钢铁锈蚀，下列防护方法中正确的是 A. 在精密机床的铁床上安装铜螺钉 B. 在排放海水的钢铁阀门上用导线 连接一块石墨，一同浸入海水中 C. 在海轮舷上用铁丝系住锌板浸在海水里 D. 在地下输油的铸铁管上接直流电源的负极 2. 以下现象 与电化学腐蚀无关的是 A. 黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿 B. 生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易生锈 C. 铁制器件附有铜制配件，在接触处易生铁锈 D. 银制奖牌久置后表面变暗 3. 埋在地下的铸铁输油管道，在下列各种情况下被腐蚀的速度最慢的是 A. 在含铁元素较多的酸性土壤中 B. 在潮湿疏松透气的土壤中 C. 在干燥 致密不透气的土壤中 D. 含碳粒较多、潮湿透气的中性土壤中 4. 下列各方法中能对金属起到防止或减缓腐蚀作用的是①金属表面涂抹油漆②改变金属的内部结构③保持金属表面清洁干燥④在金属表面进行电镀⑤使金属表面形成致密的氧化物薄膜 A．①②③④ B．①③④⑤ C．①②④⑤ D．全部 5. 下列对金属及其制品的防护措施中，错误的是 A. 铁锅用完后，用水刷去其表面的油污，置于潮湿处 B. 通过特殊工艺，增加铝制品表面的氧化膜 C. 对于易生锈的铁制品要定期刷防护漆 D. 把Cr、Ni等金属加入到普通钢里制成不锈钢 6. 为研究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在图示的三个装置中，再放置于玻璃钟罩里保存一星期后，下列对实验结束时现象描述不正确的是 A．装置Ⅰ左侧的液面一定会上升 B．左侧液面装置Ⅰ比装置Ⅱ的低 C．装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重 D．装置Ⅲ中的铁钉几乎没被腐蚀 7. 下列关于金属腐蚀正确的是： A. 金属在潮湿的空气中腐蚀的实质是：M + n H2O === M(OH)n + n/2 H2↑ B. 金属的化学腐蚀的实质是：M ?C ne- ＝ Mn+ ，电子直接转移给氧化剂 C. 金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行 D. 在潮湿的中性环境中，金属的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀 8. 随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提上议事日程，其首要原因是 A．利用电池外壳的金属材料 B．防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染 C．不使电池
材料腐蚀与防护作业：钛合金的激光表面处理技术
钛合金激光表面处理技术 Overview of laser surface treatment for titanium alloys 学院：研究生学院 专业班级：材料工程201204班 学号：2012168 学生姓名：麻明章 任课教师：张松（教授） 2013年
目录 引言 (1) 1 钛合金的腐蚀行为及机理 (1) 1.1 钛合金的应力腐蚀机理 (2) 1.2 钛合金的孔蚀和缝隙腐蚀机理 (2) 1.3 钛合金的接触腐蚀机理 (3) 2 钛合金激光表面改性 (3) 2.1 激光表面合金化 (3) 2.1.1 激光气相合金化 (4) 2.1.2 激光固相合金化 (4) 2.2 钛合金激光熔覆处理 (5) 2.3 钛合金激光熔凝处理 (5) 2.4 钛合金的脉冲激光沉积处理 (6) 3 钛合金激光表面处理存在的问题及解决措施 (7) 4 总结与展望 (8) 参考文献： (9)
钛合金的激光表面处理技术 引言：钛是20 世纪50 年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金具有相对密度小、强度高、抗氧化和腐蚀性能好等特点被广泛应用于航空航天领域，被誉为“太空金属”[1]；它又具有优异的抗腐蚀能力、无磁性等，是一种优秀的舰船结构材料，被誉为“海洋金属”[2]；近年来，随着钛工业的不断发展，钛合金已经在民用领域中得到了广泛应用，如汽车、建筑、医用、体用品等方面，被誉为“全能金属”[3]。 但钛合金仍存在一些缺陷，由于易产生粘着性磨损，所以其在摩擦条件下的应用受到了限制。另外，钛合金在高温下的抗氧化和耐蚀性能也不理想，这是由于钛在高温下与氧的亲和力较高之故。表面处理可有效提高钛合金的性能。钛合金的表面处理大致经历了三个阶段：一是以电镀、化学镀、热扩散为代表的传统表面处理技术阶段; 二是以等离子体、离子束、电子束等的应用为标志的现代材料表面技术阶段; 三是各种表面处理技术的综合应用和膜层结构设计阶段［4］。 但传统的表面改性处理如渗碳、渗硼和渗氮等存在着处理周期长和工件易变形等缺点；热喷涂技术制备的涂层存在着组织结构疏松且与基体的结合力较弱等不足。由于激光束具有良好的相干性和方向性，故被广泛用于对各种金属材料的表面改性处理。因此，利用激光表面改性技术在钛合金表面形成耐磨、耐蚀或具有生物活性的表面层，便能弥补钛合金的不足。激光处理与传统的热处理方法相比有许多优点，包括工件畸变较小，基体对熔覆层的稀释度低，可较精确地控制处理层的宽度和深度，能够选择性地处理工件的特定表面。 1 钛合金的腐蚀行为及机理 钛合金腐蚀形式可分为均匀腐蚀和局部腐蚀。局部腐蚀又分为应力腐蚀、孔蚀、缝隙腐蚀以及接触腐蚀等。一般而言，钛合金的成分、组织、晶粒度、晶体缺陷、性能、热处理以及表面状态等都会对其腐蚀行为和腐蚀程度产生不同的影响[5-6]。
海洋平台腐蚀与防护1
第一章前言 1.1 国内外海洋平台事故 近30年来，海洋腐蚀向人类敲响的警钟。1980年3月，在北海艾克菲斯油田上作业的“亚历山大·基定德”号钻井平台，在8级大风掀起的高6∽8m的海浪的反复冲击下，5根巨大的桩腿中的D号桩腿因6根主撑管先后断裂而发生剪切断裂，万余吨重的平台在25min 内倾倒，使123人遇难，造成近海石油钻探史上罕见的灾难。挪威事故调查委员会检查报告表明，D号桩腿上的D-6主撑管首先断裂。该主撑管曾经开过一个直径325mm的孔，并焊上一个法兰，准备安装平台定位声纳装置，实际上后来并未安装，开裂就是从这个法兰角的6mm焊缝处开始的，裂纹在海浪与荷载的反复作用下不断扩展，最后导致平台沉没。 2010年9月7日23时，山东东营胜利油田位于渤海的作业3号修井作业平台受玛瑙台风影响(风力最大时阵风9级，浪高近4米)平台发生倾斜发生倾斜45度事故。平台上4人落水，32人被困平台。目前已有34人获救。平台设计通常都考虑台风的影响，况且又是在中国的内海-渤海，我觉得平台倒塌与海洋腐蚀应有一定的关联。 1.2 腐蚀工程 腐蚀工程包括腐蚀原理和防护技术两部分。 腐蚀原理是从热力学和动力学方面解释和论述腐蚀的原因、过程和控制。 防护技术泛指防止或延缓腐蚀损害所采用的有效措施。大体上有以下几种： ①选择材料，根据使用环境合理选用各类金属材料或非金属材料； ②电化学保护技术，主要是阴极保护技术、阳极保护技术与排流技术；③表面处理技术，如磷化、氧化、钝化及表面转化膜； ④涂层、镀层技术，主要有涂料、油脂、镀层、衬里与包覆层等； ⑤调节环境，即改善环境介质条件，如封闭式循环体系中使用缓蚀剂、调节pH值，以及脱气、除氧和脱盐等； ⑥正确设计与施工，从工程与产品设计时就应考虑腐蚀问题，如正确选材与配合，合理设计表面与几何形状，严格施工工艺，采取保护措施，特别是防止接触腐蚀、应力腐蚀、缝隙腐蚀及焊接腐蚀等。 由此可见，腐蚀工程涉及的专业知识领域很广，主要有冶金、材料、机械、表面处理、化学、
金属的腐蚀与防护教案
金属的腐蚀与防护教案 年级：高三年级 科目：化学 姓名：丁博利
金属的腐蚀与防护 教学目标 知识与技能： ①了解金属腐蚀带来的危害，认识防止金属腐蚀的重要意义。 ②认识金属吸氧腐蚀和析氢腐蚀发生的条件及原理，会书写电极反应方程式 ③能够利用电化学知识进行金属防护 过程与方法： ①通过图片，资料激发学生的责任感，从而走进生活，寻求解决金 属腐蚀的根源及方法。 ②通过对原理的分析，进一步提升学生发现问题，分析问题，解决问题的能力。 情感态度与价值观： 通过金属腐蚀对生产、生活的影响，感受化学对人类进步的意义。教学重难点： 重点：金属的电化学腐蚀及电化学防护原理 难点：钢铁吸氧腐蚀和析氢腐蚀的电化学原理 教学方法: 讨论法，讲授法，多媒体展示法，比较归纳法等。 课时安排: 2课时 第一课时
教学过程 一．创设情景，导入新课 1.图片展示，解释腐蚀的普遍性。 2.联系实际介绍金属腐蚀的危害性，。 3.了解腐蚀与防腐的必要性。 二．新课教学 学生阅读教材，回答相关问题 1.金属的腐蚀 ⑴概念：金属表面与周围的物质发生化学反应或因电化学 作用而遭到破坏，称为金属腐蚀. ⑵本质：M-ne-=M n+ (氧化反应) ⑶分类：化学腐蚀 电化学腐蚀 【交流研讨】：为什么铁在潮湿的环境中更容易腐蚀变红？ 2.金属的电化学腐蚀 ⑴原理：钢铁（Fe.C合金）在电解质溶液中形成原电池 ⑵分类：①析氢腐蚀 条件：电解质溶液酸性较强 Fe（-）：Fe-2e-= Fe2+ C(+): 2H+ + 2e- = H2↑ 总反应：Fe + 2H+ = Fe2++ H2↑ ②吸氧腐蚀
十大海洋腐蚀防护技术
盘点十大海洋腐蚀防护技术 前言 海洋工程构筑物大致分为：海岸工程(钢结构、钢筋混凝土)、近海工程(海洋平台、钻井、采油、储运)、深海工程(海洋平台、钻井、采油、储运)、海水淡化、舰船(船体、压载舱、水线以上)，简称为船舶与海洋工程结构。船舶与海洋工程结构的主要失效形式包括：均匀腐蚀、点蚀、应力腐蚀、腐蚀疲劳、腐蚀/磨损、海生物(宏生物)污损、微生物腐蚀、H2S与CO2腐蚀等等。控制船舶和海洋工程结构失效的主要措施包括：涂料(涂层)、耐腐蚀材料、表面处理与改性、电化学保护(牺牲阳极、外加电流阴极保护)、缓蚀剂、结构健康监测与检测、安全评价与可靠性分析及寿命评估。 从腐蚀控制的主要类型看(表1)，涂料(涂层)是最主要的控制方法、耐腐蚀材料次之，表面处理与改性是常用的腐蚀控制方法，电化学保护(牺牲阳极与外加电流)是海洋结构腐蚀控制的常用手段，缓蚀剂在介质相对固定的内部结构上经常使用，结构健康监测与检测技术是判定腐蚀防护效果、掌握腐蚀动态以及提供进一步腐蚀控制措施决策和安全评价的重要依据，腐蚀安全评价与寿命评估是保障海洋工程结构安全可靠和最初设计时的重要环节。建立全寿命周期防护理念，结合海洋工程设施的特点及预期耐用年数，在建设初期就重视防腐蚀方法，通过维修保养实现耐用期内整体成本最小化并保障安全性，是重大海洋工程结构值得重视的问题。 表1腐蚀防护方法及中国的防腐蚀费用比例 一、防腐涂料(涂层) 涂料是船舶和海洋结构腐蚀控制的首要手段。海洋涂料分为海洋防腐涂料和海洋防污涂料两大类。按防腐对象材质和腐蚀机理的不同，海洋防腐涂料又可分为
海洋钢结构防腐涂料和非钢结构防腐涂料。海洋钢结构防腐涂料主要包括船舶涂料、集装箱涂料、海上桥梁涂料和码头钢铁设施、输油管线、海上平台等大型设施的防腐涂料；非钢结构海洋防腐涂料则主要包括海洋混凝土构造物防腐涂料和其他防腐涂料。 海洋防腐蚀涂料包括车间底漆、防锈涂料、船底防污涂料、压载舱涂料、油舱涂料、海上采油平台涂料、滨海桥梁保护涂料以及相关工业设备保护涂料。海洋防腐涂料的用量大，每万吨船舶需要使用4～5万升涂料。涂料及其施工的成本在造船中占10%～15%，如果不能有效防护，整个船舶的寿命至少缩短一半，代价巨大。 海洋防腐领域应用的重防腐涂料主要有：环氧类防腐涂料、聚氨酯类防腐涂料、橡胶类防腐涂料、氟树脂防腐涂料、有机硅树脂涂料、聚脲弹性体防腐涂料以及富锌涂料等，其中环氧类防腐涂料所占的市场份额最大，具体见表2。实际上，从涂料使用的分类看，涂料可以分为：底漆、中间漆和面漆。其中，底漆主要包括富锌底漆(有机：环氧富锌；无机：硅酸乙酯)、热喷涂铝锌；中间漆主要有环氧云铁、环氧玻璃鳞片；面漆包括聚氨酯、丙烯酸树脂、乙烯树脂等。 表2我国重防腐涂料的种类与比例 我国重防腐涂料增长率较快，2012年我国涂料总产量1270万t，居世界第一位，但企业数量多，单产低。 我国涂料生产企业有上万家，但产量在5000t以上的涂料企业不足10%。美国涂料年生产总量约700万t，厂家只有400多个。日本是世界第3大涂料生产国，总产量200万t，生产企业只有167家。我国涂料公司的产值低：从企业销售额来看，我国最大的涂料公司的年销售额不足AkzoNobel(阿克苏诺贝尔)公司的1/50。此外，我国许多涂料公司的产品质量还有待进一步提高。我国虽有先进的纳米复
金属的腐蚀和防护(教案)
第二节金属的腐蚀和防护（第１课时） 榆中七中孙志彪 【教学目标】：1、了解金属腐蚀的危害，认识金属腐蚀造成的经济影响．2、应用原电池原理，了解金属电化腐蚀的原因，能解释金属发生电化学腐蚀的原因3．了解一些选择防铁锈方法时应考虑的因素，通过实验探究防止金属腐蚀的措施， 【教学重点】：金属电化腐蚀【教学难点】：金属电化腐蚀；钢铁腐蚀【教学方法】：启发式、讨论式、实验法【教具】：实验投影仪教学过程：【引言】在日常生活中,金属腐蚀的现象随处可见。现在，请各小组代表把课前搜索的信息给全班同学展示一下。三个小组代表分别发言【学生演讲】(二分钟)介绍金属腐蚀造成的影响。【设问、过渡】钢铁为什么会生锈？我们怎么样利用化学知识来减小金属腐蚀？让我们一起来学习有关金属腐蚀的知识。以铁生锈为例来简单说明：【板书】金属的腐蚀与防护【小结】金属腐蚀就是游离态的金属单质被氧化成化合态的金属氧化物或其他化合物的过程，可表示为：【板书】金属腐蚀的实质：M → M n++ ne- 金属腐蚀的分类：化学腐蚀与电化学腐蚀【提问】举例说明什么是化学腐蚀和电化学腐蚀? 【学生回答】铁和氯气直接反应而腐蚀;钢管被原油中的含硫化合物腐蚀均为化学腐蚀。钢铁在潮湿的空气中生锈是电化学腐蚀。【过渡】钢铁在潮湿的空气里所发生的腐蚀，就是电化学腐蚀的最普通的例子。在一般情况下，金属腐蚀大多是电化学腐蚀。【提问】电化学腐蚀是怎样形成的？它具有哪些特征？让我们通过实验来研究学习有关电化学腐蚀的知识。【过渡】上学期我们已学习了有关原电池的知识，现在我们从金属腐蚀的角度来分析铜--锌原电池实验的原理。【课件演示】铜-锌原电池实验做如下实验：锌片投入稀硫酸中——腐蚀的种类及特点；用铜丝接触锌片——腐蚀的种类及特点。【投影、复习】原电池反应：Zn(-)：Zn→ Zn2+ +2e- (氧化反应) Cu(+)：2H++ 2e-
高二《化学反应原理》课时提升作业 金属的腐蚀与防护测试题(答案+解析)
课时提升作业五 金属的腐蚀与防护 (30分钟50分) 一、选择题(本题包括3小题,每小题6分,共18分) 1.(2019·潍坊高二检测)下列有关叙述正确的是( ) A.钢管被原油中的含硫化合物腐蚀是电化学腐蚀 B.粗锌与稀硫酸反应制氢气比纯锌快,是因为粗锌比纯锌还原性强 C.铁板镀锡属于电化学防护 D.生铁浸泡在食盐水中发生吸氧腐蚀 【解析】选D。钢管被原油中的含硫化合物腐蚀是金属与非电解质直接发生化学反应,属于化学腐蚀,A错误;粗锌与稀硫酸反应制氢气比纯锌快,是因为粗锌与稀硫酸构成原电池加快了反应的进行,B错误;电镀属于在金属表面覆盖保护层,不是电化学防护,C错误;生铁浸泡在食盐水中发生吸氧腐蚀,D正确。 【补偿训练】 (2019·济南高二检测)下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是( ) A.纯银器表面在空气中因电化学腐蚀而渐渐变暗 B.可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀 C.钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀 D.当镀锌铁制品的镀层受损后,镀层仍能对铁制品起保护作用 【解析】选D。金属银在空气中易生成硫化银,属于化学腐蚀,故A错误;地下输油钢管与外加直流电源的正极相连,此时该金属作阳极,该电极金属易被腐蚀,故B错误;金属在空气与水交界处更易发生电化学腐蚀的吸氧腐蚀,钢柱在水下
部分不如在空气与水交界处更容易腐蚀,故C错误;镀锌铁制品的镀层受损后,形成铁、锌原电池,正极金属铁被保护,不易发生腐蚀,镀层锌仍能对铁制品起保护作用,故D正确。 2.(2019·泉州高二检测)图Ⅰ的目的是精炼铜,图Ⅱ的目的是保护钢闸门。下列 说法不正确的是) A.图Ⅰ中a为纯铜 B.图Ⅰ中S向b极移动 C.图Ⅱ中如果a、b间连接电源,则a连接电源负极 D.图Ⅱ中如果a、b间用导线连接,则X可以是铜 【解析】选D。a极接外电源的负极,精炼铜时,a为纯铜,b为粗铜,A正确;在原电池中阴离子向负极移动,B正确;a、b可接电池,a接负极,C正确;如果用导线连接起来,是原电池原理,X不可以是铜,否则加快了钢的腐蚀,D错误。 【补偿训练】 (2019·邯郸高二检测)在一块表面无锈的铁片上滴食盐水,放置一段时间后看到铁片上有铁锈出现。铁片腐蚀过程中发生的总化学方程式:2Fe+2H2O+O2 进一步被氧气氧化为Fe(OH)3,再在一定条件下脱水生成铁 2Fe(OH) 锈,其原理如图。下列说法正确的是( )
金属腐蚀与防护课后习题答案
腐蚀与防护试题 1化学腐蚀的概念、及特点 答案：化学腐蚀：介质与金属直接发生化学反应而引起的变质或损坏现象称为金属的化学腐蚀。 是一种纯氧化-还原反应过程，即腐蚀介质中的氧化剂直接与金属表面上的原子相互作用而形成腐蚀产物。在腐蚀过程中，电子的传递是在介质与金属之间直接进行的，没有腐蚀电流产生，反应速度受多项化学反应动力学控制。 归纳化学腐蚀的特点 在不电离、不导电的介质环境下 反应中没有电流产生，直接完成氧化还原反应 腐蚀速度与程度与外界电位变化无关 2、金属氧化膜具有保护作用条件，举例说明哪些金属氧化膜有保护作用，那些没有保护作用，为什么？ 答案：氧化膜保护作用条件： ①氧化膜致密完整程度；②氧化膜本身化学与物理稳定性质；③氧化膜与基体结合能力；④氧化膜有足够的强度 氧化膜完整性的必要条件：PB原理：生成的氧化物的体积大于消耗掉的金属的体积，是形成致密氧化膜的前提。 PB原理的数学表示： 反应的金属体积：V M = m/ρ m-摩尔质量 氧化物的体积： V MO = m'/ ρ ' 用? = V MO/ V M = m' ρ /（ m ρ ' ） 当? > 1 金属氧化膜具备完整性条件 部分金属的?值 氧化物?氧化物?氧化物? MoO3 3.4 WO3 3.4 V2O5 3.2 Nb2O5 2.7 Sb2O5 2.4 Bi2O5 2.3 Cr2O3 2.0 TiO2 1.9 MnO 1.8 FeO 1.8 Cu2O 1.7 ZnO 1.6 Ag2O 1.6 NiO 1.5 PbO2 1.4 SnO2 1.3 Al2O3 1.3 CdO 1.2 MgO 1.0 CaO 0.7 MoO3 WO3 V2O5这三种氧化物在高温下易挥发，在常温下由于?值太大会使体积膨胀，当超过金属膜的本身强度、塑性时，会发生氧化膜鼓泡、破裂、剥离、脱落。 Cr2O3 TiO2 MnO FeO Cu2O ZnO Ag2O NiO PbO2 SnO2 Al2O3 这些氧化物在一定温度范围内稳定存在，?值适中。这些金属的氧化膜致密、稳定，有较好的保护作用。 MgO CaO ?值较小，氧化膜不致密，不起保护作用。 3、电化学腐蚀的概念，与化学腐蚀的区别 答案：电化学腐蚀：金属与介质发生电化学反应而引起的变质与损坏。 与化学腐蚀比较： ①是“湿”腐蚀 ②氧化还原发生在不同部位 ③有电流产生 ④与环境电位密切相关
金属腐蚀与防护课后习题
第1章绪论 第2章腐蚀电池 第2章腐蚀电池 1. 将铜片和锌片插在3%NaCl 溶液中，测得铜片和锌片未接通时 的电位分别为 +0.05V和–0.83V。当用导线通过电流表把铜片和锌片接通，原电池开始工作，电流表指示的稳定电流为0.15mA。 已知电路的欧姆电阻为200Ω。 (1)原电池工作后阳极和阴极的电位差E c – E a = ？ (2)阳极极化值?E a 与阴极极化值?E c 的绝对值之和?E a + ∣?E c ∣等于多少? (3)如果阳极和阴极都不极化，电流表指示应为多少？ (4)如果使用零电阻电流表，且溶液电阻可以忽略不计，那
么电流达到稳态后，阳极与阴极的电位差E c –E a 、阳极极化值与 阴极极化值的绝对值之和?E a + ∣?E c ∣等于多少？电流表的指 示又为多少？ 2. 某腐蚀体系的参数为： E 0a = -0.4V，E0c = 0.8V，E cor = -0.2V。当R = 0时，I cor = 10mA， 该腐蚀电池属于什么控制类型？如果欧姆电阻R = 90Ω，那么I'cor =？腐蚀电池又属于什么控制类型？ 第3章电化学腐蚀倾向 作业 1. 在下列情况下，氧电极反应的平衡电位如何变化： (1)温度升高10?C (取Po 2 =1atm，pH = 7)。 (2) 氧压力增大到原来的10倍 (温度25?C)。 (3) 溶液pH值下降1单位 (温度25?C)。 2. 将铁置于饱和空气的碱溶液(pH = 10)中，按阳极反应为 (1)Fe + Fe2+ + 2e (2)Fe + 2OH- = Fe(OH) 2 + 2e 计算腐蚀倾向，二者是否相同？为什么？ 3. 将两根铜棒分别浸于0.01mol/L CuSO 4溶液和0.5mol/L CuSO 4 溶液，组成一个金属离子浓差电池。 (1)哪一根铜棒是阳极，哪一根铜棒是阴极？ (2)写出阳极反应和阴极反应，计算其平衡电位。 该金属离子浓差电池的腐蚀倾向是多少伏？ 第4章电化学腐蚀速度 作业四 1．表面积为20cm2 的铁样品浸泡在PH=1的除氧酸溶液中，经过 50h试验，测得了铁样品的损失质量为0.1g，已知在铁的表面上析氧反应符合Tafel公式η=-0.64-0.125lg|i|，η的单位为V，i 的单位为A/cm2 ，试计算： （1）样品厚度的减少△h(mm); （2）铁电流的腐蚀电流密度i cor (A/m2); （3）铁试样的腐蚀电位E cor 。 2.海水中的含氧量为 3.2mg/L,求一年中锌的消耗量？（氧的扩散层 厚度为，扩散系数为D=1.9×10-5 cm2 /s,Zn的原子量为65.4）。
危险化学品安全与防护试题答案终审稿)
危险化学品安全与防护 试题答案 文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-
化学安全与防护知识 一、选择题 1.进行腐蚀品的装卸作业应该戴( B )手套。 A.帆布 B.橡胶 C.棉布 2.下面( A )是化学品标签中的警示词。 A.危险、警告、注意 B.火灾、爆炸、自燃 C.毒性、还原性、氧化性 3.标明了安全使用注意事项和防护基本要求的是( B )。 A.化学品标志 B.化学品安全标签 C.危险化学品标志 4.浓硫酸属于( B )化学品。 A.爆炸品 B.腐蚀品 C.易燃液体 5.下面对剧毒品的描述中, ( C )是错误的? A.不准露天堆放 B.必须双人收发 C.不能用玻璃瓶储存 6.储存危险化学品的仓库可以使用( B )采暖。 A.蒸汽 B.热水 C.机械 7.下面( A )物质属于自燃物品? A.黄磷 B.盐酸 c.丙酮 8.工业上使用的氧化剂要与具有( A )性质的化学品远远分离。 A.还原性物品 B.惰性气体 C.腐蚀性液体 9.搬运剧毒化学品后,应该( A )。 A.用流动的水洗手 B.吃东西补充体力 C.休息 10.强酸灼伤皮肤不能用( A )冲洗。 A.热水 B.冷水 C.弱碱溶液
二、判断题 1、烘箱（干燥箱）在加热时，门可以开启。（错误） 2、电源插座、接线板、电线的容量应满足电器功率的需要。（正确） 3、为避免线路负荷过大，而引起火灾，功率1000瓦以上的设备不得共用一个接线板。（正确） 4、对于触电事故，应立即切断电源或用有绝缘性能的木棍棒挑开和隔绝电流，如果触电者的衣服干燥，又没有紧缠住身上， 可以用一只手抓住他的衣服，拉离带电体；但救护人不得接触触电者的皮肤，也不能抓他的鞋。（正确） 5、实验室内应使用空气开关并配备必要的漏电保护器；电气设备应配备足够的用电功率和电线，不得超负荷用电；电气设备 和大型仪器须接地良好，对电线老化等隐患要定期检查并及时排除。（正确） 6、大型仪器使用中，应注意仪器设备的接地、电磁辐射、网络等安全事项，避免事故发生。（正确） 7、实验室内的电线、开关、灯头、插头、插座等一切电器用具，要经常检查是否完好，有无漏电、潮湿、霉烂等情况。一旦 有问题应立即报修。（标准答案：正确） 8、可以用潮湿的手碰开关、电线和电器。（标准答案：错误） 9、当手、脚或身体沾湿或站在潮湿的地板上时，切勿启动电源开关和触摸电气用具。（正确） 10、在实验室同时使用多种电气设备时，其总用电量和分线用电量均应小于设计容量。（正确） 11、不使用绝缘损坏或接地不良的电气设备。（标准答案：正确）
金属的腐蚀与防护精品教学设计课件.doc
《金属的腐蚀与防护》教学设计 【教学目的】 １．知识：使学生了解金属腐蚀，特别是电化腐蚀的原因和金属防护的 常用方法。 ２．能力：培养学生的自学能力，理论联系实际的能力和归纳总结知 识的能力。 ３．德育：使学生树立环境保护意识和珍惜资源，可持续发展的意识。【教学重点】电化腐蚀的原因。 【教学难点】析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应方程式。 【教学用品】投影仪 【教学过程】 ［探索实验］1、向一充满氧气的大试管 A 中放入几枚用ＮａＣｌ饱和溶液浸泡过的无锈铁钉后，用带导管的单孔胶塞塞紧，再把导管的另一端 伸入烧杯水中０.５ｃｍ左右，观察现象。 2、向另一大试管 B 中放入几枚用稀盐酸溶液浸泡过的无锈铁钉后，用带 导管的单孔胶塞塞紧，再把导管的另一端伸入烧杯水中０. ５ｃｍ左 右，观察现象。 ［师述］我们刚做了两个探索实验，大家都很关心：两支试管里，明显地看到：铁钉生锈了。除了铁钉生锈，还有什么现象呢？ ［投影］示Ａ，Ｂ两组导管内液面的变化（为利于观察，可在Ａ，Ｂ的长导管内各滴加一滴红墨水）（见表一） 现象：Ａ中：长导管内液面上升，Ｂ中：长导管内液面下降。 ［师述］大家一定在想：铁钉为什么会生锈？两支试管中长导管内的液面，为什么一个上升，一个下降？这也就是我们这一节课要研究的主要内容。［板书］金属的电化学腐蚀与防护 ［师述］通过上一节课的学习，我们已经掌握了原电池的化学原理，本节课就是要应用原电池的化学原理，研究金属腐蚀的原因和金属的防护问题。为 了培养同学们的自学能力，理论联系实际的能力和对知识归纳总结的能 力。本节课采用“自学讨论，师生共议，民主教学，亦教亦学”的教学
方法。请大家用１０分钟时间，结合自学提纲阅读教材，并完成上述探 索实验的报告，准备好发言。发自学提纲讲义（上附探索实验报告）［板书］一、金属的电化学腐蚀 1、金属的电化腐蚀的本质：M - ne- = M n+ 2、钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的分析和比较； 3、金属电化学腐蚀与化学腐蚀的比较； 4、金属防护的常用方法； ［自学提纲］ １．金属的电化腐蚀的本质是什么？ 请分析：钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀中：ａ）原电池的形成条件；ｂ）正、 负极；ｃ电解质溶液；ｄ）电子如何流动形成电通路；ｅ）电极反应；ｆ） 最终腐蚀产物；ｇ）哪种腐蚀更普遍。 ２．析氢腐蚀、吸氧腐蚀中“析”和“吸”字的含意。 ３．什么情况下，金属会发生化学腐蚀？试从形成条件、主要现象、腐蚀 本质、相互关系去比较电化腐蚀与化学腐蚀的异同点。 ４．试举例说明金属腐蚀的危害和金属防护的重要意义，如何根据原电池 反应的原理去选择金属防护的方法？ ［探索实验报告］ 表一 试现象解释反应式 管 Ａ铁钉生锈，发生析氢腐蚀，产生Ｈ2，增大，（－）Ｆｅ－２ｅ＝Ｆｅ２＋长导管液面试管内气体增多，压强增大，（＋）２Ｈ＋＋２ｅ＝Ｈ２ 上升导致导管内液面上升 Ｂ铁钉生锈，发生吸氧腐蚀，消耗Ｏ 2，试管内（－）Ｆｅ－２ｅ＝Ｆｅ２＋长导管液面气体减少，压强，减小，导致（＋）２Ｈ２Ｏ＋Ｏ２＋４ｅ＝４ＯＨ－下降导管内液面下降
腐蚀与防护综合实验的虚拟仿真
Creative Education Studies 创新教育研究, 2017, 5(5), 409-412 Published Online December 2017 in Hans. https://www.wendangku.net/doc/879480669.html,/journal/ces https://https://www.wendangku.net/doc/879480669.html,/10.12677/ces.2017.55064 The Virtual Simulation of the Corrosion and Protection Comprehensive Experiment Xuejun Xie1,2, Dongmei Liao1,2 1School of Power and Mechanical and Engineering, Wuhan University, Wuhan Hubei 2College Students’ Engineering Training and Innovation Practice Center, Wuhan University, Wuhan Hubei Received: Nov. 13th, 2017; accepted: Nov. 27th, 2017; published: Dec. 4th, 2017 Abstract The virtual simulation process of the corrosion and protection comprehensive experiment is in-troduced in this paper. That is to establish a normative basic operation database, a database of an-ticorrosion methods and their verification experiment schemes, a experimental results database of anticorrosion methods, to evaluate the experimental results, to develop the virtual simulation platform and software that students can carry out the virtual simulation experiment and evalua-tion. Then the anticorrosion methods and their verification experiment schemes revised con-stantly and thought to be perfect. Therefore, the corrosion and protection comprehensive experi-ment can be carried out more purposefully and more effectively by students in the laboratory, and the teaching effect is improved. Keywords Corrosion and Protection, Comprehensive Experiment, Virtual Simulation 腐蚀与防护综合实验的虚拟仿真 谢学军1,2，廖冬梅1,2 1武汉大学动力与机械学院，湖北武汉 2武汉大学大学生工程训练与创新实践中心，湖北武汉 收稿日期：2017年11月13日；录用日期：2017年11月27日；发布日期：2017年12月4日 摘要 本文介绍了腐蚀与防护综合实验的虚拟仿真过程，即建立规范的基本操作库、防腐蚀方法及其验证实验
金属的腐蚀与防护知识点总结
第三单元金属的腐蚀与防护 知能定位 1.了解金属腐蚀的原因，能辨别金属发生腐蚀的类型。 2.了解金属电化学腐蚀的原因及反应原理。 3.了解金属防护的一般方法及金属的电化学防护的原理。 情景切入 铁生锈的现象随处可见，为什么铁在潮湿的环境中容易生锈？采取什么措施可以防止铁生锈呢？ 自主研习 一、金属的电化学腐蚀 1.金属腐蚀 （1）定义 金属或合金与周围环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的现象。 （2）实质 金属失去电子被氧化。 （3）类型 ①化学腐蚀：指金属与其他物质直接接触发生氧化还原反应而引起的腐蚀。腐蚀过程中无电流产生。 ②电化学腐蚀：指不纯的金属或合金发生原电池反应，使较活泼的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀。 2.电化学腐蚀 （1）吸氧腐蚀：钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性时，氧气参加电极反应，发生吸氧腐蚀。 负极： 2Fe==4e-+2Fe2+； 正极： 2H2O+O2+4e-==4OH-； 总反应： 2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH) 2。 最终生成铁锈（主要成分为Fe2O3·xH2O），反应如下： 4Fe(OH) 2+O2+2H2O==4Fe(OH) 3； 2Fe(OH) 3==Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O。 (2)析氢腐蚀：金属表面的电解质溶液酸性较强，腐蚀过程中不断有H2放出。 负极： Fe==Fe2++2e-； 正极： 2H++2e-==H2↑; 总反应：Fe+2H+==Fe2++H2↑。 二、金属的电化学防护 1.金属的防护 （1）本质：阻止金属发生氧化反应。 （2）方法 ①改变金属内部结构，如制成合金等。 ②加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀等。 ③电化学防护 2.电化学防护
材料腐蚀与防护试题
吸氧腐蚀：是指金属在酸性很弱或中性溶液里，空气里的氧气溶解于金属表面水膜中而发生的电化学腐蚀。 第一章金属与合金的高温氧化 1、金属氧化膜具有保护作用的的充分条件与必要条件充分条件：膜要致密、连续、无孔洞，晶体缺陷少；稳定性好，蒸汽压低，熔点高；膜与基体的附着能力强，不易脱落；生长内应力小；与金属基体具有相近热膨胀系数；膜的自愈能力强。必要条件：氧化时生成的金属氧化膜的体积与生成这些氧化膜所消耗的金属的体积之比必须大于1，即PBR值大于1. 2、说出几种主要的恒温氧化动力学规律，并分别说明其意义。（1）直线规律：符合这种规律的金属在氧化时，氧化膜疏松，易脱落，即不具有保护性，或者在反应期间生成气相或者液相产物离开了金属表面，或者在氧化初期氧化膜很薄时，其氧化速度直线由形成氧化物的化学反应速度决定，因此其氧化速度恒定不变，符合直线规律。（2）抛物线规律：许多金属或者合金在较高的高温氧化时，其表面可形成致密的固态氧化物膜，氧化速度与膜的厚度成反比，即其氧化动力学符合这种规律。（3）立方规律：在一定温度范围内，一些金属的氧化物膜符合这种规律。（4）对数和反对数规律：许多金属在温度低于300-400摄氏度氧化时，其反应一开始很快，但是随后就降到了氧化速度可以忽略的
程度，该行为符合对数或反对数规律。 3、说出三种以上能提高钢抗高温氧化的元素镍，铝，钛 4.、纯NI在1000摄氏度氧气氛中遵循抛物线氧化规律，常数k=39X10-12cm2/s，如果这种关系不受氧化膜厚度的影响，试计算使0.1cm厚镍板全部氧化所需的时间。解：由抛物线规律可知：厚度y与时间t存在如下关系：y2=kt，t=y2/k=2.56x108s 5哈菲价法则：当基体氧化膜为P型半导体时，往基体中加入比基体原子低价的合金元素，使离子空穴浓度降低，提高电子浓度，结果导致电导率增加，而氧化速率降低，往基体中比此基体原子高价的合金元素，使离子空穴浓度提高，降低电子浓度，结果导致电导率降低，而氧化速度提高。当基体氧化膜为n型半导体时，往基体中加入比基体原子低价的合金元素，使电子浓度降低，电导率降低，而基体离子浓度增加，氧化速度增加，往基体中加入比基体原子高价的合金元素，使电子浓度增加，电导率增加，而基体离子浓度降低，氧化速度降低。以上合金元素对氧化物晶体缺陷的影响规律成为控制合金氧化的原子价规律，简称哈菲原子价法则。 第二章金属的电化学腐蚀 1、解释下列词语
金属材料的海洋腐蚀与防护习题(第一篇)
《金属材料的海洋腐蚀与防护》第一篇习题 一、填空题 1. 通常将海洋腐蚀环境分为5个区带，它们分别是：海洋大气区、浪花飞溅区、海水潮差区、海水全浸区以及海底泥土区。 2. 金属在海水中的腐蚀行为按其腐蚀速度受控制的情况分为： 控制和控制两大类。 3. 渤海的入海河流主要包括黄河、海河、辽河和滦河四条入海河流。 4. 南海北部海面12月份平均风速最大，台湾海峡及其南部海面以及巴士海峡海面由于狭管效应，是全年平均风速之冠。 5. 南海地形从周边向中央倾斜，依次分布着大陆架和岛架、大陆坡和岛坡及海盆等。 6. 在海洋环境中的金属结构件，腐蚀类型主要有均匀腐蚀、点蚀、缝隙腐蚀、冲击腐蚀、空泡腐蚀、电偶腐蚀、腐蚀疲劳等。 7. 金属结构腐蚀失效的主要原因可以归结为3个方面的原因：金属材料本身方面的原因、环境方面的原因、设计方面的原因。 8. 我国海水腐蚀试验确定的4个典型的试验点分别为黄海海域的青岛站、东海海域的舟山站和厦门站、南海海域的榆林站。 9. 在腐蚀学里，通常规定点位较低的电极为阳极，电位较高的电极为阴极。 10. 最重要最常见的两种阴极去极化反应是氢离子和氧分子阴极还原反应。 11. 多数情况下，发生氧去极化腐蚀主要由扩散过程控制。氧的扩散电流密度随溶解氧的浓度增加而增加，并与扩散层厚度成反比，流速越大，氧的扩散层厚度越小、氧的扩散电流密度越大，腐蚀增大。 12. 引起金属钝化的因素有化学及电化学两种。其中化学因素引起的钝化，一般都是有强氧化剂引起的。 13. 与腐蚀有关的微生物是细菌类，主要是硫酸盐还原菌。 14. 海水电导率以及氧在海水中的溶解度都主要取决于海水的盐度和温度两个 因素，其中任意一个因素的增加都会使海水电导率增加，氧的溶解度降低。15. 诸多海洋生物钟，与海水腐蚀关系较大的附着生物，最常见的附着生物主要有硬壳生物和无硬壳生物两种。 二、名词解释 1. 海洋飞溅区 答：在海洋环境中，海水的飞溅能够喷射洒到结构物表面，但在海水涨潮时又不能被海水所浸没的部位一般称为海洋飞溅区。 2. 海水潮差区 答：指海水平均高潮线与平均低潮线之间的区域。 3. 缝隙腐蚀 答：部件在介质中，由于金属与金属或金属与非金属之间形成特变小的缝隙，使缝隙内介质处于滞留状态引起缝内金属的加速腐蚀，这种局部腐蚀。