化工传递作业题解答.ppt

复习大纲,一、关于金属腐蚀的分类和腐蚀程度的表示方法 常用的几种金属腐蚀分类法： 1、按历程分：化学腐蚀、电化学腐蚀、物理腐蚀 2、按形式分：全面腐蚀（均匀腐蚀、不均匀腐蚀）、局部腐蚀（组织选择性腐蚀、斑状腐蚀、溃疡腐蚀、小孔腐蚀、晶间腐蚀、穿晶腐蚀、表层下腐蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、应力腐蚀破裂、氢脆、腐蚀疲劳等） 3、按环境分：干腐蚀、湿腐蚀, 常温和高温腐蚀 （1、)自然环境下的腐蚀（大气、土壤、海水、微生物） (2、)工业环境中的腐蚀（酸、碱、盐介质；工业水 ）） 4、按照材料分类：黑色金属/有色金属；钢铁、不锈钢、铜和铜合金、铝和镁及其合金、铅、镍和镍合金、钴和钴合金、钛，锆和钽等 5、按照行业分类：石油（采、炼）、电力（电厂等）化工、机械、电子、纺织、原子能、食品、医疗、轻工、市政、宇航、航空、地面交通、航海、潜水、钻探等,,腐蚀程度的表示方法: 金属腐蚀后其物理和力学性能在单位时间内的变化量（性能变化率） 在全面腐蚀情况下通常采用平均腐蚀率来表示金属腐蚀程度， 失重法： V-=（W0-W1）/（S*t） 式中： V- — 失重时的腐蚀速度，克/米2.小时（g/(m2.h)） W0 — 金属的初始重量，克（g） W1 — 清除了腐蚀产物后金属的重量，克（g） S — 金属的面积，米2（m2） t — 腐蚀进行的时间，小时（h）,,2、深度指标 该指标就是把金属的厚度因腐蚀而减少的量，以线量单位表示，并换算成为相当于单位时间的数值。

在衡量密度不同的各种金属的腐蚀程度时，此种指标极为方便工程实际中，腐蚀深度或构件变薄的程度，可以直接用来预测特定部件的寿命因此，更具有使用意义 Vl=(V-*24*365*10)/((100)2*d)=(V-*8.76)/d 式中：Vl — 腐蚀的深度指标，毫米/年（mm/a） d — 金属的密度，克/厘米3（g/cm3）,,2、深度指标 该指标就是把金属的厚度因腐蚀而减少的量，以线量单位表示，并换算成为相当于单位时间的数值在衡量密度不同的各种金属的腐蚀程度时，此种指标极为方便工程实际中，腐蚀深度或构件变薄的程度，可以直接用来预测特定部件的寿命因此，更具有使用意义 Vl=(V-*24*365*10)/((100)2*d)=(V-*8.76)/d 式中：Vl — 腐蚀的深度指标，毫米/年（mm/a） d — 金属的密度，克/厘米3（g/cm3）,,3、电流指标 该指标是以金属电化学腐蚀过程的阳极电流密度（安培/厘米2（A/cm2））的大小来衡量金属的电化学腐蚀速度的程度可以由法拉第（Faraday）定律把电流指标和重量指标关联起来 W=kIt, k=A/nF 式中：W—析出或溶解物质的量，克（g）； k—电化学当量，克/库仑（g/C）； I —电流强度，安培（A）； t —通电时间，秒（s）； A —原子量； F —法拉第常数，（1F=96500库仑=26.8安培.小时) (1F=1.602*10-19*(C/1e)6.023*1023(个e/mol)=96500） n —化合价,,腐蚀的电流指标和重量指标之间存在如下关系： V-=（A*ia*104）/(n*26.8)(g/m2.h) ia=(V-*n*26.8*10-4)/A,,二、电化学腐蚀的原理 （一）电化学热力学 1、腐蚀发生的根本原因 2、金属电化学腐蚀倾向的判断 3、电动序和电偶序 4、能斯特公式（平衡电极电位与金属离子活度、温度之间的关系） 5、电位-pH图的绘制和应用,,（二）电化学腐蚀反应动力学 1、极化、极化值(Ei-Ee)、过电位（总大于0）和极化曲线 2、各种极化率 3、极化现象分类（浓差、电化学和电阻） 4、不同控制因素的腐蚀极化图（Evans图）和控制程度的计算,,5、活化极化控制下的金属腐蚀速度方程式的推导。

6、浓差极化动力学方程式的推导和相应的极化曲线7、测定腐蚀速度的线性极化公式（Stern-Geary）的推导 8、极化电阻Rp的定义（线性极化曲线的斜率）9、析氢腐蚀（方程式和极化曲线）？特点？如何控制？ 10、吸氧腐蚀（方程式和极化曲线）？特点？如何控制？,,三、钝化 1、钝化，化学钝化和电化学钝化，钝态和钝性 2、可钝化金属的典型阳极极化曲线（分区，特征电位和电流） 3、金属的自钝化（自发钝化），金属的自钝化必须满足的两个条件（电位和电流） 4、钝化理论：成相膜理论和吸附理论,,四、局部腐蚀 1、小孔腐蚀， (1)孔蚀系数（因子）：定义为最大蚀孔深度与按全面腐蚀计算的平均侵蚀深度的比率即：P（最大蚀孔深度）/d（均匀腐蚀厚度）；该数值越大，表明孔蚀程度越严重，而在全面均匀腐蚀的情况下，孔蚀系数为12)孔蚀机理：诱导（活性离子的竞争吸附）、成长（自催化酸化作用）和停止 （3）影响因素 （4）防护和控制措施,,2、缝隙腐蚀（异物和结构原因构成缝隙） （1）缝的宽度特点 （2）机理：氧浓差电池与闭塞电池自催化效应机理 （3）影响因素 （4）防护和控制措施,,3、晶间腐蚀（特别是焊接接头的晶间腐蚀） （1）机理：贫化理论 （2）影响因素：电极电位与介质，加热温度与时间（TTS曲线应用） （3）晶间腐蚀的评定方法 （4）防护措施：降低碳、加稳定化元素（TI和Nb）和固溶处理的原理,,4、电偶腐蚀（接触腐蚀） （1）电偶序 （2）面积比 （3）距离和介质导电性 （4）控制措施,,5、选择性腐蚀（黄铜脱锌）,,6、应力作用下的腐蚀 （1）应力腐蚀破裂（SCC） （a）特征：特定合金成分+特定的腐蚀介质+足够大的拉应力 (b)腐蚀形貌：有主裂纹和多分枝叉裂纹，与应力垂直，脆性断裂形貌，穿晶、沿晶和混晶 （c）机理：电化学快速溶解论，滑移-溶解-断裂论 (d)影响因素：应力，（残余应力），介质和合金 （e）控制措施,,7、氢损伤 氢损伤类型：氢腐蚀，氢鼓泡，和氢化物型氢脆 8、腐蚀疲劳 疲劳极限（疲劳强度），断裂的循环次数N，疲劳纹 磨损、微振和空泡腐蚀,,五、自然环境下的腐蚀 1、湿度和临界湿度，表面灰尘和表面粗糙度和腐蚀关系 2、硫酸盐还原菌的腐蚀特点 3、杂散电流腐蚀特点,,六、高温腐蚀 1、金属氧化物的分解压 2、金属氧化膜具有保护性条件 （1）完整和致密（P-B比） γ =VMO/VM=（M/D）/（nA/d）=Md/nAD=Md/mD （2）熔点高（高温稳定性） （3）介质中的稳定性 （4）附着力好（塑性和强度） （5）热膨胀系数与基体相近 （6）与基体组织的适应性 （7）膜中的内应力小,,3、氧化膜的结构和导电性 4、氧化膜的生长规律（直线、抛物线和对数等）和生长方式（向内、向外等） 5、Wagner氧化理论和金属氧化的抛物线方程式的推导。

6、控制合金氧化的原子价规律（哈菲hauffe原子价规律）？适用情况？（仅适用于扩散控制和氧化物的固溶极限以下情况） 6、热腐蚀、热灰腐蚀、钒腐蚀七、金属腐蚀的控制 1、材料处理 （1）正确选材 （2）合金化-研制新材料 （3）热处理 2、介质处理 （1）除氧，CO2，脱硫和去除活性离子和充惰性气体，调节pH （2）加缓蚀剂 3、M/介质界面处理,,（1）加镀层 （2）加衬层 （3）加涂层 （4）加化学转化层（磷化、氧化等） （5）各种表面改性技术（物理气相和化学气相沉积，离子注入等） 4、电化学保护技术 5、工艺改进 6、设计结构改进,。