2015金屬腐蝕理論及應(yīng)用試題

1、2015年金屬腐蝕理論及應(yīng)用試題一、名詞解釋（5分）標(biāo)準(zhǔn)電位：標(biāo)準(zhǔn)電極電位（勢），指的是當(dāng)溫度為25，金屬離子的有效濃度為1mol/L（即活度為1）時測得的平衡電位。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)這兩個相反過程速率相等且又可逆時，會產(chǎn)生一個穩(wěn)定的電極電位，稱為平衡電位腐蝕電位：在金屬腐蝕過程中，腐蝕金屬電極表面上常常有兩個或更多個電極電極反應(yīng)同時進(jìn)行，當(dāng)這些電極反應(yīng)的陰極反應(yīng)和陽極反應(yīng)痛同時以相等的速率進(jìn)行時，電極反應(yīng)將發(fā)生相互耦合，陰、陽極反應(yīng)的電位由于極化原因而相互靠攏

2、，最后達(dá)到一個共同的非平衡電位，此電位稱之為混合電位，也稱為腐蝕電位。絕對電位：電極和溶液界面上進(jìn)行的電化學(xué)反應(yīng)稱為電極反應(yīng)。電極反應(yīng)可以導(dǎo)致在電極和溶液的界面上建立起離子雙電層。雙電層兩側(cè)的電位差，即金屬和溶液間產(chǎn)生的電位差構(gòu)成了所謂的電極電位。也稱絕對電極電位。選擇性氧化： 在多個元素氧化過程中，存在著競爭氧化的現(xiàn)象，即存在著某一個元素優(yōu)先氧化的問題，這個現(xiàn)象叫做選擇性氧化二、回答下列問題（15分）1. 含有二氧化碳的軟水，通過兩套不同的供水系統(tǒng)，（1）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；（2）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

3、槽有局部腐蝕。請問這是為什么？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，在連接處附近會發(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，對銅管而言，水中含氧可發(fā)生氧去極化腐蝕，即陽極CuCu2+2e，陰極O2+4H+4e2H2O,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)，實質(zhì)是發(fā)生了銅離子還原的陰極反應(yīng)Cu2+2eCu（Cu2+是極強的氧化劑），使銅沉積于水箱的靠近進(jìn)口的部

4、分表面，這樣沉積銅的表面為陰極，金屬鋅為陽極，發(fā)生了間接電偶腐蝕。當(dāng)鍍鋅層消耗后漏出鐵時，鐵仍為陽極，繼續(xù)腐蝕，直至穿孔。（2）不存在電偶腐蝕問題，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。2. 有三種材質(zhì)及所流過的介質(zhì)都完全相同的管道。其中管內(nèi)為裸管，管內(nèi)有涂層，但涂層質(zhì)量較差，管內(nèi)有涂層與線狀犧牲陽極聯(lián)合保護(hù)。請判斷這三種管道哪種最先穿孔，哪種管道使用壽命最長？答：使用時間最長的為，內(nèi)為裸管的管道將先穿孔，管內(nèi)有涂層與線狀犧牲陽極聯(lián)合保護(hù)的管道壽命最長。在鋼表面單獨涂敷有機涂層，是因為有機涂層固有的真空腐蝕等缺陷，必定會有水分子通過針孔滲透到剛表面導(dǎo)致腐蝕，

5、因為鋼腐蝕時形成的腐蝕產(chǎn)物對鋼機體沒有保護(hù)性，腐蝕繼續(xù)進(jìn)行，腐蝕產(chǎn)物膨脹使有機涂層開裂，脫落，所以單獨涂覆有機涂層的效果不好。采用陰極保護(hù)時候，保護(hù)電流大，成本及維護(hù)費用高。采用有機涂層陰極保護(hù)，用陰極保護(hù)解決有機涂層腐蝕出的缺陷，有機涂層完全覆蓋則可以減少總體的保護(hù)電流，成本降低，可靠性增高。3. 為什么鍍鋅的水桶在溫度較低的自來水中很耐蝕，而在熱水中使用易發(fā)生穿孔腐蝕？答：溫度升高，金屬的孔蝕傾向增大。當(dāng)溫度低于某個溫度，金屬不會發(fā)生孔蝕。這 個溫度稱為臨界孔蝕溫度(CPT) ，CPT愈高，則金屬耐孔蝕性能愈好。自來水中含有Cl，Cl對鋅的腐蝕促進(jìn)作用很大。溫度較低時，

6、鋅表面生成的氧化膜具有保護(hù)作用，所以腐蝕發(fā)生的很慢；當(dāng)溫度較高時，Cl會破壞氧化膜，使其失去保護(hù)作用，進(jìn)而使基體發(fā)生點腐蝕。三、奧氏體不銹鋼與鐵素體不銹鋼均會產(chǎn)生晶間腐蝕，它們的機理有何異同？（10分）答：奧氏體不銹鋼晶間腐蝕的機理主要有“貧Cr理論”, 晶界區(qū)選擇性溶解理論，陽極相理論，吸附理論 ：（1）“貧Cr理論” ：含碳量較高的奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕是由于晶界區(qū)的貧鉻所引起的。C在奧氏體中的飽和溶解度<0.02%，不銹鋼的C含量一般都高于這一數(shù)值。當(dāng)不銹鋼固溶處理后，C處于過飽和狀態(tài)。當(dāng)不銹鋼再次經(jīng)過敏化溫度范圍(600800)加熱后又處于腐蝕介質(zhì)中

7、時,由于在加熱過程中沿晶界析出了鉻的碳化物，導(dǎo)致晶界附近鉻的含量下降而出現(xiàn)貧鉻區(qū)，當(dāng)貧鉻區(qū)鉻的含量低于某種腐蝕介質(zhì)的最低耐蝕鉻含量要求時，貧鉻區(qū)作為陽極被腐蝕。由于貧鉻區(qū)很窄，又緊挨著晶界，所以表現(xiàn)為晶界腐蝕。（2）晶界區(qū)選擇性溶解理論 ：不銹鋼在強氧化性介質(zhì)中也會發(fā)生晶間腐蝕，但不發(fā)生在經(jīng)過敏化處理的不銹鋼，而是發(fā)生在經(jīng)固溶處理的不銹鋼上。對于這類晶間腐蝕顯然不能用貧Cr理論來解釋，可用晶界區(qū)選擇性溶解理論來解釋。當(dāng)晶界上析出了相(FeCr金屬間化合物)，或是有雜質(zhì)(如P、Si )偏析，在強氧化性介質(zhì)中便會發(fā)生選擇性溶解，以致發(fā)生晶間腐蝕.而敏化加熱時析出的碳化物有可能使

8、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)超低碳不銹鋼，特別是高Cr、Mo鋼在650800受熱后在強氧化性介質(zhì)中也會發(fā)生晶間腐蝕，但不發(fā)生在經(jīng)過敏化處理的不銹鋼，而是發(fā)生在經(jīng)固溶處理的不銹鋼上對于這類晶間腐蝕顯然不能用貧Cr理論來解釋。這是因為在晶界形成了Fe-Mo或Mo-Fe金屬間化合物，在過鈍化條件發(fā)生了選擇性溶解。（4）吸附理論：雜質(zhì)(如P、Si)的偏析，在強氧化性介質(zhì)中便會發(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理主要有亞穩(wěn)相溶解理論，亞穩(wěn)沉

9、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，晶界富集碳而形成奧氏體，快速冷卻時，在/界面沉淀易于腐蝕的碳化物，故有晶間腐蝕趨勢。在750的附近加熱，碳化鐵轉(zhuǎn)化為碳化鉻，故耐晶間腐蝕。（3）貧鉻理論 ：這種理論指出，敏化處理時，碳向晶界的擴散較鉻為快，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

10、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)成大陰極一小陽極的微電池，加速了沿晶粒間界的腐蝕。貧鉻理論不僅長期以來可以滿意地說明奧氏體不銹鋼的晶間腐蝕問題，近年來也較滿意地解釋鐵素體不銹鋼的晶間腐蝕問題。四、以海上采油平臺（材料為Q235鋼）為例，說明海洋腐蝕的特點？（10分）答：海水是一種含有多種鹽類的電解質(zhì)溶液，除了電位很負(fù)的鎂及其合金外，大部分金屬材料在海水中都氧去極化腐蝕。對于處于海水環(huán)境中的海上采油平臺來說，如同輪船一樣飄浮在海面上，制造平臺的Q235碳鋼分別處于全浸區(qū)、潮汐區(qū)、飛濺區(qū)和大氣區(qū)，錨固金屬處于海泥區(qū)。海洋環(huán)境腐蝕機理為陰極氧去極化控制的電化學(xué)腐蝕過程，因此其腐蝕

11、速度主要由海水的含氧量決定，氧含量高則腐蝕性強。1）全浸區(qū)：平均低潮線以下的位置為海水全浸區(qū)。根據(jù)海洋的深度不同，又分為淺海區(qū)和深海區(qū)，二者并無確切的深度界限，一般所說的淺海區(qū)大多指100200m以內(nèi)的海水。海洋環(huán)境因素如溫度、含氧量、鹽度、pH值等隨海洋的深度而變化，所以海水深度必然影響到全浸區(qū)金屬的腐蝕行為。其中是最為主要的因素是溫度和含氧量。全浸區(qū)中鋼鐵的腐蝕速度在0.070.18mm/a。淺海區(qū)海水氧處于飽和態(tài)，溫度高，海水流速大腐蝕比深海區(qū)大，海洋生物會粘附在金屬材料上。一般來說，20m水深以內(nèi)的海水較深層海水具有更強的腐蝕性。深海區(qū)的含氧量較小，溫度接近0，海洋生物的活性減小。&#

12、160;2）潮汐區(qū)：指平均高潮位與平均低潮位之間的區(qū)段，對于海洋平臺金屬，潮汐區(qū)海水含氧多為陰極區(qū)域，全浸區(qū)含氧低為陽極區(qū)域，結(jié)果導(dǎo)致靠近平均低潮線的全浸區(qū)腐蝕速度大于潮汐區(qū)。金屬表面與含氧充分的海水周期性地接觸，引起腐蝕。與飛濺區(qū)相比，潮汐區(qū)的氧擴散沒有飛濺區(qū)那樣快，也無強烈的海水沖擊。潮汐區(qū)金屬表面溫度受氣溫影響也受海水溫度的影響，通常接近于表層海水溫度。潮汐區(qū)的腐蝕通常是平均高潮位和平均低潮位最為嚴(yán)重，這是氧濃差電池的作用。潮差段因供氧充分，成為陰極，受到一定程度的保護(hù)，腐蝕減輕。低潮位以下全浸區(qū)因供氧相對較少成為陽極，使腐蝕加速。在工程設(shè)計上，有時把潮差區(qū)并入飛濺區(qū)一起考慮，并不是因為

13、兩段間的腐蝕是一樣的，而是從施工、維護(hù)和陰極保護(hù)方面加綜合考慮，使之協(xié)調(diào)一致。3）飛濺區(qū)：指平均高潮線以上海洋飛濺所能濕潤的位置。在這個部位，金屬材料表面連續(xù)不斷地被海水濕潤，海水又與空氣充分接觸，含氧量充分，含鹽量很高，加上海水的沖擊作用，腐蝕在這個部位最為嚴(yán)重。當(dāng)很高的風(fēng)速和海流速造成強烈的海水運動時，海水的沖擊會在飛濺區(qū)成磨耗腐蝕聯(lián)合作用的破壞。同時強烈的海水沖擊不斷地破壞腐蝕產(chǎn)物和保護(hù)涂層，增加了飛濺區(qū)的腐蝕。 4）大氣區(qū)：飛濺區(qū)以上為海洋大氣區(qū)，金屬表面液膜中含導(dǎo)電粒子量低于海水，所以腐蝕速度最低。 5）海泥區(qū)：主要由海底沉積物構(gòu)成，含鹽度高，電阻率低，因此是良好

14、的電解質(zhì)，對金屬的腐蝕要比陸地上土壤要高。由于氧濃度十分低，所以海泥區(qū)的腐蝕比全浸區(qū)要低。五、由熱力學(xué)計算確定，為什么在25時，銅在除氣的酸溶液（PH=1）中不腐蝕，而在通氣的同種溶液中會發(fā)生腐蝕？（已知：E°Cu2+/Zn=0.337V，PO2=0.21大氣壓，E°OH-/O2=0.401V）（10分）答：已知銅在含氧酸和無氧酸中的電極反應(yīng)及標(biāo)準(zhǔn)電極電位: 1）在不含氧的酸中Cu=Cu2+2e  ；E°Cu2+/Cu=0.337V   ；2H+2e=H2 ；  E°

15、;H+/H2=0V  ； E°Cu2+/Cu =0.337V> E°；H+/H2=0V 故在不通氣的酸中銅不發(fā)生腐蝕。  2)在含氧酸中1/2O2+2H+2e=H2O  ；EoO2/H2O=1.229V  ；EO2/H2O =1.229-0.0591Xlg(PH*PO2)=1.229-0.0591*2=1.1108V；  Cu=Cu2+2e  ；E°Cu2+/Cu=0.337V &

16、#160;  E°Cu2+/Cu=0.337V< E°O2/H2O=1.1108V 故在通氣的酸中銅能發(fā)生腐蝕。六、引起冷卻水（淡水和海水）系統(tǒng)中材料腐蝕的主要影響因素有哪些？其基本防護(hù)途徑是什么？（5分）答：引起冷卻水（淡水和海水）系統(tǒng)中材料腐蝕的主要影響因素有：（1）水中溶解氧 ：循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，冷卻水含有豐富的溶解氧，在正常情況下，循環(huán)冷卻水在30左右時，水中含氧46mg/L。溶解氧對鋼鐵有兩個相反的作用，一是參加陰極反應(yīng)，加速鋼鐵腐蝕；二是鋼鐵表面形成氧化膜，抑制鋼鐵的腐蝕。一般，主要因素往往不會超過臨界點值

17、，所以溶解氧是加速腐蝕的主要因素。（2）水中溶解鹽的濃度 ：水中溶解鹽的濃度對腐蝕的影響綜合起來有以下三個方面。 水中Cl、 SO42等離子的含量高時，將使水的導(dǎo)電性增大，容易發(fā)生電化學(xué)作用，使腐蝕加劇。 水中的PO43、CrO42等離子能鈍化鋼鐵或生成難溶沉淀沉積于金屬表面，起到防腐作用。如產(chǎn)生Fe(OH)2的膠體狀沉淀物下降，腐蝕速度減慢。 可使氧的溶解度下降，進(jìn)而使陰極過程減弱，導(dǎo)致腐蝕速度減慢。（3）水的溫度 ：像大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)一樣，水的溫度對腐蝕的影響，其速率隨著水溫的升高而成比例的增加。一般情況下水溫每升高10，鋼鐵的腐蝕

18、速率增加30%，主要是由于水溫升高導(dǎo)致氧擴散系數(shù)增大，溶液電導(dǎo)增加，腐蝕電流增大。但是，水溫升高可使水中溶解氧濃度減少。因此，多方面的因素對實際裝置的影響表現(xiàn)是不一樣的。（4）水的PH值 ：在正常溫度下，水的pH值一般在4.310.0之間，碳鋼在這樣的水溶液中，它的表面常形成Fe(OH)2覆蓋膜，此時腐蝕速率幾乎與pH值無關(guān)，pH值在10.0以上時，鐵表面被鈍化，腐蝕速率繼續(xù)下降。當(dāng)pH值低于4.0時，鐵表面保護(hù)層被溶解，水中H+濃度因而發(fā)生析氫反應(yīng)，腐蝕速率將急劇增加。由于水中鈣硬的存在，CaCO3保護(hù)膜在PH值偏酸性時不易形成，其腐蝕速度比偏堿時高。（5）水流速度 ：碳

19、鋼在冷卻水中被腐蝕的主要原因是氧的去極化作用，而腐蝕的速度又與氧的擴散速度有關(guān)。流速的增加將使金屬壁和介質(zhì)接觸面的層流便薄而有利于溶解氧擴散到金屬表面。同時，流速增大時，可沖去沉積在金屬表面的腐蝕、結(jié)垢等生成物，使溶解氧更易于向金屬表面擴散，導(dǎo)致腐蝕加速，所以碳鋼的腐蝕速度隨水流速度的增加而加大。一般來說，水流速在0.61m/s時，腐蝕速度最小。基本防護(hù)途徑： （1）材料的選定 材料的選定是海水直流冷卻系統(tǒng)防腐設(shè)計的首要原則。 海水直流冷卻系統(tǒng)常用材料如下: 海水取放水管: 通常為鋼管(或襯里) 或鋼筋混凝土管。 海水配管:

20、 主要為鑄鐵管(或襯里) , 也有少量塑料管(聚氯乙烯、聚乙烯)、不銹鋼管和混凝土管。 海水換熱器: 換熱管材通常為鋁黃銅(HA l- 77- 2A )、白銅(銅鎳合金、B10、B30) 和鈦管(TA2) , 也有少量采用耐海水不銹鋼管; 管板通常為錫黃銅(Cu- 40Zn- 112Sn)、鋁青銅(Cu- 9Al-3Fe- 1Mn- 1Ni)、白銅(B10、B30) 和鈦板。 海水泵: 

21、通常為低鎳鑄鐵, 也有銅合金和316L不銹鋼等材質(zhì)。 （2）陰極保護(hù)：陰極保護(hù)是海水直流冷卻系統(tǒng)中重要防腐技術(shù)之一。在絕大多數(shù)情況下, 金屬在海水中的腐蝕為電化學(xué)腐蝕。在一定條件下, 將金屬進(jìn)行陰極極化以減小和防止金屬腐蝕的方法稱之為陰極保護(hù)法。陰極保護(hù)技術(shù)包括: 外加電流陰極保護(hù)和犧牲陽極陰極保護(hù)兩種方法。適用于鑄鐵、低碳鋼、低合金鋼、不銹鋼、銅合金、鋁合金、鈦等設(shè)備的防腐。其不僅可以防止均勻腐蝕, 對防止孔蝕、縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕等也是有效的。 對于海水直流冷卻系統(tǒng), 需要進(jìn)行陰極保護(hù)的主要結(jié)構(gòu)與設(shè)備有：取水頭及

22、引水鋼管、攔污柵、清污機、海水泵、旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)、二次濾網(wǎng)、凝汽器、收球網(wǎng)、冷卻器、管道和埋地側(cè)管線等。 （3）涂層防腐 ：涂層防腐是海水直流冷卻系統(tǒng)中重要防腐技術(shù)之一。主要用于低碳鋼和低合金鋼設(shè)備的防腐。其防腐效果主要取決于涂料的性能, 但配套品種和施工工藝亦十分重要。 用于海水體系的防腐涂層主要包括金屬涂層和有機涂層。 金屬涂層主要包括純Zn、純Al和Zn-Al合金涂層, 其中又以Zn-Al合金(Al> 30% ) 涂層防腐效果最好, 經(jīng)驗表明：金屬涂層和有機涂層配套使用,在海洋條件下的保護(hù)

23、壽命可達(dá)10a以上。有機涂層作為海水體系防腐涂層種類主要有：環(huán)氧樹脂漆、乙烯樹脂漆、氯化橡膠漆、聚氨酯漆、無機富鋅底漆等。 另外, 涂層與陰極保護(hù)聯(lián)合使用, 是經(jīng)濟、有效的防腐方法。 （4）緩蝕劑 ：亞鐵離子成膜是目前發(fā)電廠銅合金凝汽器海水直流冷卻系統(tǒng)中廣泛采用的一種防腐方法, 對銅合金的沖擊腐蝕、脫鋅腐蝕和應(yīng)力腐蝕都有明顯效果。成膜所需的亞鐵離子可以由加入硫酸亞鐵提供或采用電解法直接產(chǎn)生。成膜方式可以是一次造膜、運行中定期加入或低濃度連續(xù)注入。亞鐵離子成膜工藝直接影響成膜效果, 成膜不當(dāng)則沒有保護(hù)效果, 甚至?xí)?/p>

24、速腐蝕; 另外, 對于污染海水特別是H2S等還原性物質(zhì)污染時, 亞鐵造膜亦沒有保護(hù)效果。 （5）聯(lián)合保護(hù) ：在海水直流冷卻系統(tǒng)中, 通常采用多種防腐對策進(jìn)行聯(lián)合保護(hù), 才能達(dá)到良好效果。以電廠凝汽器為例, 防止銅合金管泄漏的較有效措施為采用海綿球清洗、亞鐵成膜及陰極保護(hù)三者的聯(lián)合保護(hù)。海水管路通常采用涂層、陰極保護(hù)等防腐措施進(jìn)行聯(lián)合保護(hù)。七、假設(shè)你所在的工廠有一條鋼自來水主管道已使用了20年，近年不時出現(xiàn)泄漏，而且因管內(nèi)結(jié)垢導(dǎo)致輸送能力下降，已不能滿足生產(chǎn)用水的需求，企業(yè)決定利用停產(chǎn)檢修期對該管道進(jìn)行改造。請根據(jù)投

25、資資金有限和資金充足分別提出兩套改造方案，其中資金充足方案中還要根據(jù)20年、50年、100年的使用壽命分別提出3個方案。（不必真的保證100年，只要壽命長的防腐方法確實比使用壽命短的方法實際壽命長即對）（20分）答：一、投資資金有限的方案：除垢器(球)除垢技術(shù)+瀝青涂層。 聚氨醋軟體除垢器是由優(yōu)質(zhì)進(jìn)口聚氨醋原料和獨特的發(fā)泡工藝制造而成，經(jīng)過特殊的加工工藝，對于垢質(zhì)較硬的管道，可在軟體除垢器的基礎(chǔ)卜，加卜帶有高強度的鋼釘組成加強型軟體除垢器。除垢過程中，除垢器在壓力的作用下，對管道內(nèi)壁的垢進(jìn)行刮削，達(dá)到除垢的目的。此種方法簡單易行，安全環(huán)保，投資低。由于瀝青來源廣泛、價格便宜、工藝熟練

26、、絕緣、防水、粘接性能良好等特點，在經(jīng)濟不甚寬裕的條件下，仍不應(yīng)放棄。在日本，盡管其經(jīng)濟狀況并不困難，仍有78,6的輸水管線采用了瀝青防腐。特別是早期建設(shè)的管道，如徹底更換瀝青涂層，是不太實際的。因此，該套方案比較適合低投資方案。二、資金充足的方案：20年方案：換一套新管道+噴涂水泥砂漿：“噴涂”工藝是用水泥砂漿襯里作為管道內(nèi)防腐蝕，它不僅通過水泥砂漿層把水體與管壁封隔開來，管壁接觸不到水.不受水的侵蝕，起到了隔離作用;更重要的是在金屬表面形成一個超穩(wěn)定的鈍化區(qū)，這是因為涂襯的砂漿層呈堿性，與管壁形成pH值高達(dá)12的區(qū)域，即使水滲透到金屬表面，仍有抵御腐蝕的能力;砂漿襯里起了“拱”的作用，粘結(jié)

27、力強，在金屬管變形的情況下.不易發(fā)生殼落.其裂縫甚小，仍然能緊貼在管壁上;砂漿襯里的表面上會生成滑膩層，有保護(hù)砂漿層不被水流沖刷掉的作用?；铱阼T鐵管通過除垢噴涂后，不僅保證了管道內(nèi)防腐蝕的持久性，增加管道使用壽命，而且減少了供水二次污染，具有較強的實用價值。  過去管道內(nèi)壁采用瀝青涂層，化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定，使用時間長就會發(fā)生老化，并微量溶于水中，污染水質(zhì)，影響飲水衛(wèi)生。現(xiàn)在通過水泥砂漿噴涂后，由于水泥砂漿屬于無機化合物，性能穩(wěn)定，不易影響管道輸送水質(zhì)。50年方案：換新管道+化學(xué)成膜， 化學(xué)成膜劑防腐是指利用化學(xué)物質(zhì)與金屬發(fā)生反應(yīng)，形成反應(yīng)物沉積并粘結(jié)在金屬表面形成有一

28、定強度的保護(hù)膜，使金屬與腐蝕環(huán)境隔開而達(dá)到防腐的目的。目前給水管道內(nèi)多選用高模數(shù)的SN作為主劑再加入PN為輔助劑的成膜劑并增加PN和LC作為促進(jìn)劑以改善膜的性能。100年方案：換新管道+有機涂層+陰極保護(hù)。埋地管道的腐蝕是通過土壤與管道相接觸來實現(xiàn)的，涂加適當(dāng)?shù)姆栏繉涌梢愿艚^管道與土壤之間的接觸，減少腐蝕作用對管道的影響。從某種程度上講，防腐層的質(zhì)量決定了管道的使用壽命。在管道外防腐涂層方面，國內(nèi)外采用的是石油瀝青、煤焦油瀝青、熔結(jié)環(huán)氧粉末、雙層PE和三層聚乙烯(3PE)等。陰極保護(hù)和犧牲陽極保護(hù)： 埋地管道的腐蝕基本上都是通過自然電位差來實現(xiàn)的，也就是說，純金屬一般不發(fā)生在溶液中

29、的自腐蝕。管道的腐蝕狀況與管道的自然電位、極化電位以及PH值有密切關(guān)系，在不同的極化電位和PH值條件下，金屬的腐蝕傾向是不同的，可通過調(diào)整電位和PH值來控制金屬的腐蝕。通常可采用三種方法將鐵移出腐蝕區(qū)，以達(dá)到防腐的目的。通過外加負(fù)電流(陰極極化)使鐵的電極電位負(fù)移到免蝕區(qū)，以實現(xiàn)陰極保護(hù)。通過外加正電流(陰極極化)使鐵的電極電位正移到鈍化區(qū)，達(dá)到陽極保護(hù)的目的。也可以調(diào)整溶液的PH值，使其達(dá)到9-13范圍，使鐵進(jìn)入鈍化區(qū). 用陰極保護(hù)解決有機涂層腐蝕出的缺陷，有機涂層完全覆蓋則可以減少總體的保護(hù)電流，成本降低，可靠性增高。 八、根據(jù)腐蝕反應(yīng)的特點，用系統(tǒng)防護(hù)的觀點，控制金屬腐蝕，有哪

30、些途徑和方法？（10分）答：（1）合理設(shè)計結(jié)構(gòu)，在設(shè)計設(shè)備時就從設(shè)備的形狀、安裝等當(dāng)面來防止或者減緩腐蝕速度?？紤]制造加工方法對腐蝕的影響及防腐蝕施工的方便性。（2）合理選擇材料。根據(jù)金屬材料的腐蝕數(shù)據(jù)選擇特定環(huán)境腐蝕速率低、價格便宜、性能好的材料，是最常用的、簡便的防止腐蝕的方法，可以使設(shè)備獲得經(jīng)濟合理的使用壽命。（3）在界面上采取防腐蝕措施。如電化學(xué)保護(hù)，施加防護(hù)涂層等。金屬保護(hù)中對其表面進(jìn)行處理以防止腐蝕。金屬在接觸使用環(huán)境之前，先用純化劑或者膜劑進(jìn)行處理，表面生成穩(wěn)定密實的鈍化膜，抗蝕性大大增加。用有機涂料保護(hù)大氣中的金屬結(jié)構(gòu)是最為廣泛的傳統(tǒng)防腐蝕手段。（4）改進(jìn)環(huán)境條件，但是現(xiàn)實應(yīng)用

31、中改變使用環(huán)境是最為困難的。（5）通過各種合理的管理措施，加強對關(guān)鍵部位的監(jiān)控和改善維修等措施來最終達(dá)到提高整個設(shè)備運轉(zhuǎn)的耐腐蝕能力。九、為什么埋設(shè)在混凝土內(nèi)的水管或鋼筋，會發(fā)生腐蝕，請分析其原因及提出防護(hù)措施。（10分）答:管道或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕可分為內(nèi)部環(huán)境的腐蝕破壞和外部環(huán)境的腐蝕破壞，混 凝土內(nèi)部成分在外部受物理、化學(xué)及材料等因素的作用下發(fā)生腐蝕變化，致使混凝土承載力降低或失去自身的性能，造成混凝土結(jié)構(gòu)耐久性較差。如環(huán)境中的水分、氧氣、二氧化碳等酸性氣體、氯鹽等侵蝕性離子以及相對濕度、溫度等影響外部環(huán)境因素混凝土中腐蝕，甚至還有細(xì)菌等微生物活動的影響。（1）環(huán)境中Cl等侵蝕

32、性離子的影響：氯離子引起鋼筋銹蝕的機理是鋼筋表面被激活使鐵原子失去電子成為陽極而使鋼筋腐蝕，這一點與混凝土碳化完全不同?；炷撂蓟饕鞘逛摻罨炷罰H迅速降低，有利于氯離子侵蝕破壞鋼筋鈍化膜;而氯離子引起鋼筋銹蝕，其中氯離子濃度在鋼筋表面的達(dá)到鋼筋腐蝕的臨界濃度，否則不可能使鋼筋銹蝕。當(dāng)鋼筋混凝土的表面的氯離子濃度達(dá)到臨界濃度時，擁有足夠的空氣和水分，鋼筋混凝土腐蝕將會連續(xù)不斷進(jìn)行，直到腐蝕完全;而氯離子在鋼筋混凝土腐蝕過程中只是充當(dāng)催化劑，在腐蝕過程中不會因反而消耗，那么提高混凝土耐久性的非常重要的措施就是控制氯離子的侵蝕。 氯離子是導(dǎo)致鋼筋混凝土中混凝土發(fā)生腐蝕的最嚴(yán)重的侵蝕性離子，因而氯化物的侵蝕在混凝