金屬腐蝕理論及應(yīng)用試題答案劉維港

1、2013金屬腐蝕理論及應(yīng)用試題金屬腐蝕理論及應(yīng)用試題材碩12011200621劉維港一、名詞解釋：（5分）平衡電位：平衡電位：當(dāng)金屬正離子進(jìn)入溶液成為水合金屬離子后，由于靜電作用不僅水合了該金屬正離子能回到金屬中去，而且也能將溶液中水合了的其他正離子吸引到金屬上去。當(dāng)這兩個(gè)相反過(guò)程速率相等且又可逆時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的電極電位，稱為平衡電位。腐蝕電位：腐蝕電位：在金屬腐蝕過(guò)程中，腐蝕金屬電極表面上常常有兩個(gè)或更多個(gè)電極電極反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，當(dāng)

2、這些電極反應(yīng)的陰極反應(yīng)和陽(yáng)極反應(yīng)痛同時(shí)以相等的速率進(jìn)行時(shí)，電極反應(yīng)將發(fā)生相互耦合，陰、陽(yáng)極反應(yīng)的電位由于極化原因而相互靠攏，最后達(dá)到一個(gè)共同的非平衡電位，此電位稱之為混合電位，也稱為腐蝕電位。絕對(duì)電位：絕對(duì)電位：浸在某一電解質(zhì)溶液中并在其界面發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)的導(dǎo)體稱之為電極。當(dāng)金屬和電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，在金屬溶液界面處將產(chǎn)生電化學(xué)雙電層，此雙電層的金屬相與溶液相直接的電位差稱之為電極電位。單個(gè)電極上的雙電層電位差的絕對(duì)值稱之為絕對(duì)電位。但是

3、單個(gè)電極的絕對(duì)電位無(wú)法測(cè)定。AISI：AISI是美國(guó)的一種行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，是“美國(guó)鋼鐵學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)”的英文首字母縮寫。選擇性氧化：選擇性氧化：在多個(gè)元素氧化過(guò)程中，存在著競(jìng)爭(zhēng)氧化的現(xiàn)象，即存在著某一個(gè)元素優(yōu)先氧化的問(wèn)題，這個(gè)現(xiàn)象叫做選擇性氧化。二、回答下列問(wèn)題：（15分）1.含有二氧化碳的軟水，通過(guò)兩套不同的供水系統(tǒng)，含有二氧化碳的軟水，通過(guò)兩套不同的供水系統(tǒng)，（1）軟水流經(jīng)銅管進(jìn)）軟水流經(jīng)銅管進(jìn)入鍍鋅的鋼水槽，半年左右鍍鋅的鋼水槽發(fā)生穿孔腐蝕；

4、（入鍍鋅的鋼水槽，半年左右鍍鋅的鋼水槽發(fā)生穿孔腐蝕；（2）軟水流經(jīng)）軟水流經(jīng)鍍鋅管后進(jìn)入鍍鋅的鋼水槽，四年多尚未發(fā)現(xiàn)鍍鋅的鋼水槽有局部腐蝕。鍍鋅管后進(jìn)入鍍鋅的鋼水槽，四年多尚未發(fā)現(xiàn)鍍鋅的鋼水槽有局部腐蝕。請(qǐng)問(wèn)這是為什么？請(qǐng)問(wèn)這是為什么？答：（1）軟水含有CO2呈酸性，為導(dǎo)電的腐蝕介質(zhì)。銅與鋅、鐵比較，無(wú)論標(biāo)準(zhǔn)電位還是電偶序，其電位數(shù)值都較高，因此，理論上會(huì)發(fā)生電偶腐蝕。其原因有兩種可能：第一種可能性：如果銅管與鍍鋅水箱直接連接，在連接處

5、附近會(huì)發(fā)生電偶腐蝕，導(dǎo)致水箱泄漏。第二種可能性：如果采取了絕緣措施，對(duì)銅管而言，水中含氧可發(fā)生氧去極化腐蝕，即陽(yáng)極Cu→Cu22e，陰極O24H4e→2H2O結(jié)果使水流經(jīng)銅管后含有了Cu2離子。含有Cu2離子的水進(jìn)入水箱后，與鋅發(fā)生置換反應(yīng)，實(shí)質(zhì)是發(fā)生了銅離子還原的陰極反應(yīng)Cu22e→Cu（Cu2是極強(qiáng)的氧化劑），使銅沉積于水箱的靠近進(jìn)口的部分表面，這樣沉積銅的表面為陰極，金屬鋅為陽(yáng)極，發(fā)生了間接電偶腐蝕。當(dāng)鍍鋅層消耗后漏出鐵時(shí)，鐵仍為

6、陽(yáng)極，繼續(xù)腐蝕，直至穿孔。（2）不存在電偶腐蝕問(wèn)題，發(fā)生的腐蝕為均勻腐蝕，而且鍍鋅層在常溫水中耐腐蝕性較好，所以使用壽命更長(zhǎng)。2.為了防止雙金屬腐蝕，有人把涂料涂刷在賤金屬（電位較負(fù)的金屬）為了防止雙金屬腐蝕，有人把涂料涂刷在賤金屬（電位較負(fù)的金屬）上，以防賤金屬加速腐蝕，你對(duì)這種做法有何看法？上，以防賤金屬加速腐蝕，你對(duì)這種做法有何看法？（2）晶界區(qū)選擇性溶解理論不銹鋼在強(qiáng)氧化性介質(zhì)中也會(huì)發(fā)生晶間腐蝕，但不發(fā)生在經(jīng)過(guò)敏化處理的不銹鋼，

7、而是發(fā)生在經(jīng)固溶處理的不銹鋼上。對(duì)于這類晶間腐蝕顯然不能用貧Cr理論來(lái)解釋，可用晶界區(qū)選擇性溶解理論來(lái)解釋。當(dāng)晶界上析出了σ相(FeCr金屬間化合物)，或是有雜質(zhì)(如P、Si)偏析，在強(qiáng)氧化性介質(zhì)中便會(huì)發(fā)生選擇性溶解，以致發(fā)生晶間腐蝕.而敏化加熱時(shí)析出的碳化物有可能使雜質(zhì)不富集或者程度減輕，從而消除或減少晶間腐蝕傾向。（3）陽(yáng)極相理論隨著冶煉工藝的提高，已能夠生產(chǎn)出低碳、超低碳不銹鋼，因而碳化物析出而引起的晶間腐蝕已大為減少。然而當(dāng)超低

8、碳不銹鋼，特別是高Cr、Mo鋼在650~800℃受熱后在強(qiáng)氧化性介質(zhì)中也會(huì)發(fā)生晶間腐蝕，但不發(fā)生在經(jīng)過(guò)敏化處理的不銹鋼，而是發(fā)生在經(jīng)固溶處理的不銹鋼上對(duì)于這類晶間腐蝕顯然不能用貧Cr理論來(lái)解釋。這是因?yàn)樵诰Ы缧纬闪薋eMo或MoFe金屬間化合物，在過(guò)鈍化條件發(fā)生了選擇性溶解。（4）吸附理論雜質(zhì)(如P、Si)的偏析，在強(qiáng)氧化性介質(zhì)中便會(huì)發(fā)生選擇性溶解，以致發(fā)生晶間腐蝕。鐵素體不銹鋼晶間腐蝕的機(jī)理鐵素體不銹鋼晶間腐蝕的機(jī)理主要有亞穩(wěn)相溶解理

9、論，亞穩(wěn)沉淀相理論，貧鉻理論（1）亞穩(wěn)相溶解理論這種理論認(rèn)為高溫在晶界形成奧氏體薄膜，這種膜是富C而貪Cr的。有人認(rèn)為在化學(xué)介質(zhì)中晶間腐蝕就是沿著這種不穩(wěn)定的奧氏體薄膜進(jìn)行的；而也有人認(rèn)為受腐蝕的是這種奧氏體所轉(zhuǎn)變成的馬氏體。（2）亞穩(wěn)沉淀相理論這種理論認(rèn)為高溫(約高于1000℃)時(shí)，晶界富集碳而形成奧氏體，快速冷卻時(shí)，在界面沉淀易于腐蝕的碳化物，故有晶間腐蝕趨勢(shì)。在750℃的附近加熱，碳化??鐵轉(zhuǎn)化為碳化鉻，故耐晶間腐蝕。（3）貧鉻理

10、論這種理論指出，敏化處理時(shí)，碳向晶界的擴(kuò)散較鉻為快，因此在晶界及其鄰近區(qū)域的鉻由于(CrFe)23C6在晶界的沉淀而發(fā)生貧鉻現(xiàn)象。如果鉻量降低到鈍化所需的鉻量極限以下，由于構(gòu)成大陰極一小陽(yáng)極的微電池，加速了沿晶粒間界的腐蝕。貧鉻理論不僅長(zhǎng)期以來(lái)可以滿意地說(shuō)明奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕問(wèn)題，近年來(lái)也較滿意地解釋鐵素體不銹鋼的晶間腐蝕問(wèn)題。鐵素體不銹鋼晶間腐蝕的特點(diǎn)：鐵素體不銹鋼晶間腐蝕的特點(diǎn)：1.鐵素體不銹鋼從約925℃以上急速冷卻(變?yōu)槊艋?/p>

11、態(tài))，易發(fā)火晶間腐蝕，另外，從冷卻速度的影響來(lái)看，以空冷后的晶間腐蝕傾向最大；2.焊后的普通鐵素體不銹鋼產(chǎn)生晶間腐蝕的位置是在焊接接頭的緊鄰熔合線處；3.對(duì)于已處于晶間腐蝕敏感狀態(tài)的鐵素體不銹鋼，一般經(jīng)由大約700~800℃短時(shí)間回火處理便可減少或消除晶間腐蝕傾向；4.與奧氏體不銹鋼不一樣，鐵索體不銹鋼碳含量降低至超低碳鋼級(jí)(0.03％C)，還不足以避免晶間腐蝕傾向，而須要更高的純度。四、以海上采油平臺(tái)（材料為四、以海上采油平臺(tái)（材料為