材料腐蚀及控制工程
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综合练习

一、填空题

1.活泼金属在水溶液中不能被电沉积出来,原因是其电位比________的电位负。

2.氧浓差电池中低氧区为________极,高氧区为________极。

3.双电层具有代表性的3种模型是________、________、________。

4.合金元素及杂质对金属析氢腐蚀影响________,对吸氧腐蚀影响________。

5.极化现象的本质在于________的迁移比________及其有关的步骤完成迅速。

6.只有当电极上________,且外电流为________时的电极电位,即该反应的________时,极化的绝对值才与该电极反应的过电位值相等。

二、判断题(你认为正确的在括号内画√,错误的在题后括号内画×)

1.非平衡电极电位是不稳定的。()

2.提高腐蚀环境的温度,总是加速腐蚀。()

3.不同的金属放入酸中,电位较负的金属,其氢去极化腐蚀速率较小。()

4.钢铁中所含的阴极性杂质的氢过电位越大,则钢铁在盐酸中的腐蚀速率越大。()

5.金属的电位-pH图只能用来预测金属腐蚀倾向的大小,而无法预测金属腐蚀速率的大小。()

6.在温差腐蚀电池中,高温部位是腐蚀电池的阳极。()

7.材料腐蚀过程是系统自由能降低的过程。()

三、名词解释

腐蚀原电池、氧浓差电池、电极电位、平衡电位、腐蚀电位、非平衡电位、极化、过电位、氢过电位、析氢腐蚀、吸氧腐蚀、埃文斯腐蚀极化图、钝化、钝化膜、致钝电位。

四、计算题

如果在面积为1000cm2的钢板上镀覆0.04cm厚的锌,所用的电流为5A。求需要多长时间才能镀完。

五、思考题

1.什么是电化学腐蚀,简述电化学腐蚀的基本原理。

2.简述双电层结构及形成原因。

3.简述制作电位-pH图的基本原理。

4.说明极化与过电位的区别。

5.简述钝化的成相膜理论和吸附理论,并比较两者的差别。

6.何谓自钝化,发生自钝化的条件是什么?绘制阳极钝化曲线并阐述该曲线上的各特征点和特征区的物理意义。

六、综合分析题

1.将两块碳钢(0.2%C),分别放入浓度为60%和30%的HNO3中,将会发生什么现象,为什么?用腐蚀电化学原理解释。

2.用埃文斯腐蚀极化图说明Fe在HCl中腐蚀时,氢离子浓度减小对腐蚀行为的影响。

3.用埃文斯腐蚀极化图分析氧对金属腐蚀影响的双重性。

4.从图2.4中ABCD对应的电位和pH条件,分析各点对应的状态与可能发生的腐蚀情况(若发生腐蚀写出各点位置的阴、阳极反应式)。

七、案例分析题

根据以下案例所提供的材料,试分析:

(1)判定发生电化学腐蚀的原因,写出必要的反应式。

(2)发生该类腐蚀的主要影响因素有哪些?

(3)结合本例,说明控制该类腐蚀的措施。

分析案例

某厂一车间内共有5台杀菌锅(1号~5号),基本参数:设计压力0.3MPa;设计温度143℃;最高工作压力0.15MPa;介质为水蒸气;材质SS41;规格Φ1184mm×3000mm×8mm。这五台杀菌锅1987年6月投入使用,至1992年底,只有2台杀菌锅继续使用,其余3台均停用。1992年检验报告显示壁厚无明显减薄,停用期间,这3台设备一直未检。1995年11月,该厂欲重新投用这3台设备,于是检验站对这3台设备进行内外部检验。在杀菌锅内对筒体进行测厚时,发现筒体大面积减薄。在中环缝两侧大约600mm范围内多点测厚,最薄处仅2.3mm,几乎沿环向一周,而筒体内表面未见明显腐蚀。

这几台设备外保温均采用珍珠岩块用薄铁皮包裹在筒体外,在筒外减薄部位的保温层铁皮已腐烂破损,用手轻轻一扒,该处的保温层就大面积脱落下来,露出了覆盖在外筒壁上的一层层厚厚的氧化皮,表面的颜色由黄褐色到红砖色不等,表层下面的腐蚀物质呈黑色粉末状。将氧化皮除去,筒体表面呈密集坑点。

资料来源:崔文启.带保温压力容器的外腐蚀实例分析.热能动力工程,2002(17).