38. 金属耐蚀合金化原理 纯金属的耐蚀特性：
（1）金属的热力学稳定性 各种纯金属的热力学稳定性，大体上可按它们的标准电位值来判断。标准电极电位较正者其热力学稳定性较高；标准电极电位越负，在热力学上越不稳定，也就容易被腐蚀。
（2）金属的钝化 热力学不稳定的金属在氧化性介质中容易钝化，易钝化的金属可作为合金元素
（3）腐蚀产物膜（机械钝态膜）的保护性能 金属耐蚀合金化的途径
（1）提高金属的热力学稳定性 添加大量的贵金属才有效，难以推广。 （2）减弱合金的阴极活性
a.减小金属或合金中的活性阴极面积；通过热处理的方法形成稳定的固溶体 b.加入吸氢超电压高的合金元素（增大合金阴极析氢反应的阻力） （3）减弱合金的阳极活性（是最有效、应用最广泛的方法）
减少阳极相的面积；加入易钝化的合金元素；加入阴极合金元素促进阳极钝化 （4）使合金表面生成电阻大的腐蚀产物膜
加入某些元素促使合金表面生成致密的腐蚀产物膜，加大了体系的电阻，也能有效地阻 滞腐蚀过程的进行。 39. 单相合金的确n/8定律
最早塔曼( Tammann)在研究单相（固溶体）合金的耐蚀性时，发现其耐蚀能力与固溶体的成分之间存在一种特殊关系。 合金的耐蚀性与固溶体提的成分之间的特殊关系对同一种合金，在不同的介质中其稳定性台阶值是不同的适用于二元系统能够也使用于多元系统的固溶体合金至今仍无确切的解释。 40. 主要合金元素对耐蚀性的影响 ★简述金属铬镍硅的耐蚀特点？ 铬（Cr）：
是不锈钢的基本合金元素；热力学不稳定。与铁基合金组成固溶体时，合金呈现不同程度的类似铬的耐蚀特性。在具备钝化的条件下，含量越高，耐蚀性越好，在不能实现钝化的条件下，随着含量的增高，腐蚀速率反而加大 镍（Ni)：
热力学不够稳定。与Fe-Ni合金在硫酸、盐酸和硝酸中的腐蚀速率都随着镍的含量的增加而减小；镍在铁的基体中的耐蚀性不是钝化作用，而是使合金的热力学稳定性提高；在氧化性介质和还原性介质中均有效。
优势：与铬配合加入铁中获得不锈钢；形成奥氏体，具有良好的热加工性、冷变形能力、可焊性、良好的低温韧性。
不利之处：随钢中镍含量增加，会增加不锈钢的晶间腐蚀倾向。 硅（Si)：
在相应的合金中具有耐氯化物腐蚀破裂、耐孔蚀、耐浓热硝酸、抗氧化、耐海水腐蚀等作用；不锈钢随硅含量的增加，耐应力腐蚀破裂性能显著改善（依靠加硅形成富硅保护膜）优良的耐氯离子腐蚀特性（耐氯化物应力腐蚀破裂）；改善耐孔蚀性能（提高了钢的钝态稳定性）；耐强氧化物腐蚀：形成富集Si, Cr, O的表面膜；Si与Cr, Mo与Cu配合，可以得到各种耐海水钢 钼（Mo)：
使合金耐还原性介质的腐蚀和抗氯离子等引起的孔蚀；含量较小时，使钢对氯化物腐蚀破裂敏感，而当钼含量大于4%时，钢的耐应力腐蚀破裂性能提高；钝化膜厚度随着钢中钼含量增高而增厚，而膜厚度的增加通常会延长蚀孔形成的孕育期，提高耐孔蚀性能。 铜（Cu)：
是低合金钢、不锈钢、镍基合金、铸铁中常用的耐蚀合金元素之一。
耐大气腐蚀：铜在低合金钢大气腐蚀过程中起着活性阴极的作用，在一定条件下可以促使钢产生阳极钝化，从而降低腐蚀速率；钝化膜易被活性氯离子破坏，所以铜钢只在较纯净的空气中具有较好的耐蚀性；可提高钢对H2SO4的耐蚀性：提高了合金的热力学稳定性；可减弱钢在海水中的缝隙腐蚀：加入Cu后，钢的阳极过程受到阻滞，使钝化临界电流密度减小。
41. ★常用结构材料获得耐蚀能力的途径有哪些？并举出每种途径常见金属。
1、依靠钝化获得耐蚀能力的金属，主要有18-8不锈钢、铝及铝合金、钛及钛合金、硅铸铁等
2、可钝化或腐蚀产物稳定的金属，主要有碳钢和铸铁铅与铅合金 3、依靠自身热力学稳定而耐蚀的金属，主要有铜及铜合金
1、依靠钝化获得耐蚀能力的金属
(1)不锈钢（Cr18%, Ni8%-9% ;n=2) 在空气、水、中性溶液和各种氧化性介质中十分稳定；在酸性介质中（氧化性酸或非氧化性酸，以及氧化性的强弱有关）不锈钢设备的腐蚀多是局部腐蚀破坏：晶间腐蚀、孔蚀、应力腐蚀。
(2)铝与铝合金 铝的耐蚀能力主要取决于在给定环境中铝表面的保护膜的稳定性；在中性和近中性以及大气中具有很高的稳定性；在氧化性的酸或盐溶液中也十分稳定；常用于浓硝酸的生产中在含卤素离子的中性溶液中易发生小孔腐蚀；在大多数有机介质中有很好的耐蚀性；对硫和硫化物有很好的耐蚀性。加入Cu, Mg,Mn等使铝强化，提高纯铝的强度，耐蚀铝合金主要有Al-Mn, Al-Mn-Mg, Al-Mg-Si, Al-Mg。
(3)高硅铸铁 含14. 5%~18% Si的铁碳合金称为高硅铸铁，依靠硅合金化而获得钝化能力，其耐蚀性同样遵循n/8定律，稳定性台阶n=2（含14. 5% Si）。由于表面钝化形成的Si02
保护膜属于酸性氧化物，所以耐蚀特点：高硅铸铁不仅在氧化性的酸和盐溶液中有很高的稳定性，并且在非氧化性酸，如任何浓度的硫酸、磷酸、室温的盐酸、有机酸等溶液中也有良好的耐蚀性。对于碱、氢氟酸、氟化物、卤素、亚硫酸等，普通高硅铸铁是不耐蚀的。 ★简述钛及钛合金的耐蚀特点？
(4)钛及钛合金 钛是热力学不稳定金属，其标准电极电位为-1.21V，但它的钝化能力比铝硅都要更强。耐蚀特点：
①在各种氧化性介质中都非常耐蚀；
②中性和弱酸性氯化物溶液中有良好的耐蚀性。但对纯的非氧化性酸是不不耐蚀的； ③在海水中十分稳定并且耐气蚀和孔蚀
④在稀碱溶液NaOH溶液，王水，次氯酸钠，氯水及湿氯气中耐蚀
⑤钛在无水的氧化性介质中，或含水量低于2%，当存在着氯气或含NO2的硝酸等强氧化剂时，则会发生激烈的发火反应；钛及钛合金容易发生氢脆。 2、可钝化或腐蚀产物稳定的金属主要有碳钢和铸铁铅与铅合金 （1）碳钢和铸铁
碳钢和铸铁都是多相合金，主要的组织组分有：铁素体( Fe)、渗碳体(Fe3C)和石墨(C)，由于这三种组分在电解质溶液中具有不同的电位，其中Fe的标准电极电位最低，其值为-0.44V，是热力学不稳定的元素，所以在多数电解质溶液中将成为微电池的阳极而被腐蚀。但Fe又是可钝化金属，在有足够的钝化条件下也能获得稳定的钝态。此外，在某些环境中金属表面可能生成稳定的腐蚀产物。 （2）铅与铅合金
铅的标准平衡电位（-0.13V）低于氢，在酸中可以产生析氢反应，但在某些酸中能生成稳定的腐蚀产物。铅不具备钝化能力，所以铅的耐蚀特性主要体现在它的腐蚀产物在相应介质中的溶解度。 42. 结构材料的选择原则
1、根据工艺条件分析对设备材料的要求
（1）介质的特性与温度、压力（2）工艺条件对材料的限制 （3）设备的功能和结构（4）运转及开停车的条件 2、掌握材料的基本特性
首先了解各种材料的共性，然后分析某些材料的特殊性质，全面掌握各种材料的基本特性。 3、材料选择的基本要点
耐蚀性；力学物理特性；加工成型工艺性能；材料价格与来源。
第五章 非金属结构材料的耐蚀性
43. ①常见有机高分子材料：塑料和橡胶。 ②高分子材料与金属腐蚀的区别：
（1）金属是导体，大多数金属腐蚀为电化学腐蚀，高分子材料一般不能导电，因此高分子
材料的腐蚀老化不是电化学腐蚀，不能用电化学规律解释。
（2）金属材料的腐蚀多发生在界面上，一般由外而内进行（晶间腐蚀与应力腐蚀例外）；而高分子材料的老化大多为介质向材料内部渗透扩散引起。 ③高材的腐蚀破坏形式：
（1）渗透与溶胀、溶解（2）化学裂解（氧化与水解）
（3）老化：高分子材料在阳光（紫外线）、湿度、温度及大气中的其他组分的综合作用下，性能逐渐变坏以致丧失使用价值的现象叫老化。（4）应力腐蚀开裂 ③耐腐蚀高分子材料 1.硬聚氯乙烯的耐蚀性：
耐蚀环境：在硝酸、盐酸、硫酸等介质中稳定；在低于50℃时，耐蚀性优于酚醛塑料、 聚苯乙烯（PS）、有机玻璃；能耐大部分酸、碱、盐、CH化合物及有机介质。 不耐蚀：强氧化剂（浓硝酸、浓硫酸）、芳香族、氯代碳化物及酮。
2.氟塑料含有氟原子的塑料总称，具有优良的耐蚀性，耐热性，自润滑性和电性能。 ④耐蚀无机非金属材料
耐蚀无机非金属材料主要有陶瓷、玻璃和石墨。
1.陶瓷的耐蚀性： 不耐蚀：HF酸，硅氟酸，300度高温的磷酸，苛性碱氢氧化钠；几乎耐任何工况介质，包括王水，浓硝酸等。
2.炭、石墨材料：炭有三种同素异形体：无定形炭（煤炭）、石墨（六方晶系的晶体结构）和金刚石。炭-石墨具有优良的物理化学性能，被广泛应用于化工、冶金、机电、航空等部门。
第六章 防腐方法
44. 目前工程中最常用防腐方法？
金属或非金属材料覆盖层，电化学保护，防腐蚀结构设计，介质处理，添加缓蚀剂 电化学保护法只适用于金属在腐蚀性溶液中，应用于船海洋类 45. 阴极保护：主要分为电保护与牺牲阳极保护两种形式。
1.电保护：将被保护金属设备与直流电源的负极相连，依靠外加阴极电流进行阴极极化而使金属得到保护的方法，叫外加电流阴极保护，简称电保护。
2.牺牲阳极保护（护屏保护）：在被保护金属设备上连接一个电位更负的强阳极，促使阴极极化，这种方法叫牺牲阳极保护，也称护屏保护。
★阴极保护基本参数：最小保护电流密度和最小保护电位。保护度Z=V1-V2/V1*100%，Z=50%时使用年限增长一倍。
★阴极保护技术设计要点：（1）确定合理的保护度（2）阴极材料的选择（3）护屏和辅助阳极的合理配置 （4）要预留保护参数监测点 外加电源保护和护屏保护适用范围？ ①对于腐蚀性不强的介质易采用阴极保护
②强腐蚀性介质中，电能或护屏材料的消耗大，不经济 ③电保护部护屏保护的适合范围宽，电流可调 ④电保护的基本投资高于护屏保护
⑤阴极保护比阳极保护的历史久，应用普遍。
46. 阳极保护：将被保护的设备与外加直流电源的正极相连，在一定电解质溶液中将金属进
行阳极极化至一定电位，在此电位下金属能建立起钝态并维持钝态，则设备腐蚀速度显著降低，设备得以保护。
阴极保护基本参数：致钝电流密度icp维钝电流密度ip钝化范围
阳极保护设计要点：正确选择辅助阴极材料；辅助阴极的合理配置；参比电极的选用和安装。 47. 衬 里
是一种综合利用不同材料的特性，具有较长使用寿命的防腐方法。大多是在钢铁或混凝土设备上选衬各种非金属材料。应用最广泛的在碳钢设备表面衬陶瓷、石墨砖板、橡胶、玻璃钢及搪瓷等衬里 48. 防蚀结构设计 (1)联接
①不同断面的焊接，不能在断面变化处焊接，容易形成SSC和腐蚀疲劳 ②不同金属间焊接，容器壁厚s1<4加垫板，垫板材料需接近壳体
③螺栓连接，重要构件尽可能将螺母四周密封，异种金属间要充填绝缘体，以免发生电偶腐蚀；注意法兰应有足够刚度，否则会导致缝隙腐蚀
④管子与管板联接，采用胀接或胀后焊接，应保证管子与整个管板紧密贴合；管班上管孔倒圆角；管板内侧和管子可加涂层；管口不要伸出管板 ⑤管道联接，采用对接焊形式
⑥轴的联接，减少应力集中，可采用花键轴或多边形轴以改善应力分布。轴和皮带轮采用锥形过盈配合较好。 (2)设备壳体与接管
① 夹套的焊接，应尽可能避免存在缝隙
② 壳体的保温，支脚与壳体同时外加绝热保温层；绝热材料外部应加保护板；
③ 壳体冷却，设计时将冷的氮氢气从内外壳间的环隙以较高速通过，使外壳仅受高压，内
壳仅受高温，大大改善壳体腐蚀条件 ④ 封头接管，接管应向容器内伸长 ⑤ 排液管，接管平齐或低于底部 (3)容器附件与管道
(1)支座，为了防止流下的流体腐蚀容器底板，在容器外面可焊上一个围裙，亦可在底板周围封填沥青 (2)缓冲板与折流板
化工防腐试题与复习题答案
