金属腐蚀及防护考试试卷(附实验)及答案

金属腐蚀与防护试卷1

一、解释概念:（共8分，每个2分）

钝性，碱脆、SCC、缝隙腐蚀

二、填空题：（共30分，每空1分）

1．称为好氧腐蚀，中性溶液中阴极反应为，好氧腐蚀主要为控制，其过电位与电流密度的关系为。

2．在水的电位-pH图上，线?表示关系，线?表示关系，线?下方是的稳定存在区，线?上方是的稳定存在区，线?与线?之间是的稳定存在区。

3．热力系统中发生游离CO2腐蚀较严重的部位是，其腐蚀特征是，防止游离CO2腐蚀的措施是，运行中将给水的pH值控制在围为宜。

4．凝汽器铜管在冷却水中的脱锌腐蚀有和形式。淡水作冷却水时易发生脱锌，海水作冷却水时易发生脱锌。

5．过电位越大，金属的腐蚀速度越，活化极化控制的腐蚀体系，当极化电位偏离E corr足够远时，电极电位与极化电密呈关系，活化极化控制下决定金属腐蚀速度的主要因素为、。

6．为了防止热力设备发生氧腐蚀，向给水中加入，使水中氧含量达到以下，其含量应控制在，与氧的反应式为，加药点常在。

7．在腐蚀极化图上，若P c>>P a，极极化曲线比极极化曲线陡，这时E corr值偏向电位值，是控制。

三、问答题：（共24分，每小题4分）

1．说明协调磷酸盐处理原理。

2．自然界中最常见的阴极去极化剂及其反应是什么？

3．锅炉发生苛性脆化的条件是什么？

4．凝汽器铜管用硫酸亚铁造膜的原理是什么？

5．说明热力设备氧腐蚀的机理。

6．说明腐蚀电池的电化学历程，并说明其四个组成部分。

四、计算：（共24分，每小题8分）

1．在中性溶液中，Fe+2=106-mol/L，温度为25℃，此条件下碳钢是否发

生析氢腐蚀？并求出碳钢在此条件下不发生析氢腐蚀的最小pH 值。（E 0Fe 2+/Fe = - 0.44）

2．写出V -与i corr 的关系式及V t 与i corr 的关系式，并说明式中各项的物理意义。

3．已知铜在含氧酸中和无氧酸中的电极反应及其标准电极电位：

Cu = Cu 2+ + 2e E 0Cu 2+/Cu = + 0.337V

H 2 = 2H + + 2e E 02H +/H = 0.000V

2H 2O = O 2 + 4H + + 4e E 0O 2/H 2O = +1.229V

问铜在含氧酸和无氧酸中是否发生腐蚀？

五、分析：（共14分，每小题7分）

1．试用腐蚀极化图分析铁在浓HNO 3中的腐蚀速度为何比在稀HNO 3中的腐蚀速度低？

2. 炉水协调磷酸盐-pH 控制图如图1，如何根据此图实施炉水水质控制，试分析之。

15 20 pH

(25o C)9.80

9.60

9.40

9.20

9.00

8.802 3 4 5 6 7 8 9 10 R =2.8

R =2.6R =2.4R =2.3R =2.2R =2.1

图1. 协调磷酸盐—pH 控制图

金属腐蚀与防护试卷2

一、解释概念:（共8分，每个2分）

苛性脆化、SCC、自腐蚀电位、钝性

二、填空：（共30分，每空1分）

1．发生析H2 腐蚀的必要条件是，阴极反应为，析氢腐蚀为控制，其过电位与电流密度的关系为。

2．在水的电位—pH图上，线?下方是区，线?上方是区，线?与线?之间是区。

3．碳钢在溶液中，奥氏体不锈钢在溶液中易发生应力腐蚀破裂。

4．铁在570℃以上氧化生成的氧化膜从里到外由、、

组成，其中具有良好保护性的是。

5．氧腐蚀常发生在热力系统的、，其腐蚀特征为。为防止氧腐蚀，通常采用以为主，为辅助的防腐蚀方法。使水中氧含量可达以下。联氨除氧时，给水中联氨含量控制在，其反应式为，通常加药点在。

6．协调磷酸盐处理的实质是把炉水的全部变为，消除炉水中的，该法适用于条件。

7．P a>>P c时，腐蚀为控制，E corr靠近电位；P c >>P a时，腐蚀为控制，E corr靠近电位。

三、问答题：（共24分，每小题4分）

1．凝汽器铜管用FeSO4成膜保护的原理是什么？

2．为何同时有溶解氧和游离二氧化碳时腐蚀更加严重？

3．说明腐蚀电池的电化学历程。

4．锅炉发生苛性脆化的条件是什么？

5．金属氧化生成保护性氧化膜应具备什么条件？

6．为何说对炉水进行协调磷酸盐处理是防腐防垢兼顾的方法？

四、计算题：（共24分，每小题8分）

1．铜在介质中的腐蚀反应为：Cu→Cu2++2e ,腐蚀电流密度为100μA/cm2,求其腐蚀速度V-(g/m2d) 和V t (mm/a)。已知A Cu= 63.55, ρ=8.96g/cm3。

2．在中性溶液中，Fe 2+的浓度为10-6mol/L ，温度为25℃，试判断在此条件下铁是否发生析氢腐蚀？并求铁在此条件下不发生析氢腐蚀的最低pH 值。(已知E 0Fe 2+/Fe =-0.44V)

3．已知铜在含氧酸中和无氧酸中的电极反应及其标准电极电位：

Cu = Cu 2+ + 2e E 0Cu 2+/Cu = + 0.337V

H 2 = 2H + + 2e E 02H +/H = 0.000V

2H 2O = O 2 + 4H + + 4e E 0O 2/H 2O = +1.229V

问铜在含氧酸和无氧酸中是否发生腐蚀？

五、分析题：（共14分，每小题7分）

1．具有钝化行为金属的阳极极化曲线如图1，说明曲线上各特性点和特性区的意义。

E o E pp

E tp +E

E p

A

B C D G H E F

i lg E O 2

i p i pp

图1. 具有钝化行为金属的阳极极化曲线

2．画出Fe-H 2O 体系的简化电位-pH 图，标出腐蚀区、免蚀区、钝态区。为了使铁不受腐蚀，使铁的状态条件移出腐蚀区的可能途径有那些？

附：金属腐蚀与防护实验

目录

实验部分

实验1 腐蚀试样的制备电化学试样的制备 (2)

实验2 恒电位法测定阳极极化曲线 (3)

实验3 塔菲尔直线外推法测定金属的腐蚀速度 (5)

实验4 失重法测定金属的腐蚀速度 (7)

实验5 线性极化法测定金属的腐蚀速度 (10)

实验6 电位-pH图的应用 (12)

实验7 动电位扫描法测定金属的阳极极化曲线 (14)

实验8 电偶腐蚀速度的测定 (15)

实验9 闭塞电池腐蚀模拟实验 (17)

演示实验部分

实验1 腐蚀原电池 (18)

实验2 原电池的极化 (19)

实验3 钢在硝酸中的钝化 (20)

实验4 缓蚀剂的缓蚀效果 (21)

实验5 阴极保护——牺牲阳极法 (22)

附录1 CR-3型多功能腐蚀测量仪的使用方法 (23)

附录2 PS-1型恒电位/恒电流仪的使用方法 (26)

综合实验部分

锈蚀碳钢磷化及磷化膜性能检验试验 (30)

附录一 (34)

附录二 (42)

附录三 (45)

附录四 (46)

实验部分

实验1 腐蚀试样的制备电化学试样的制备

一、目的

学会一种用树脂镶制电化学实验用的金属试样的简易方法和焊接金属样品的方法。

二、材料和药品

金属试样

具有塑料绝缘外套的铜管

塑料套圈

金属砂纸

电烙铁

焊油

焊锡丝

玻璃板

玻璃棒

烧杯

托盘天平

乙二胺

环氧树脂

三、实验步骤

1．焊接金属样品

将金属试样的所有面金属都用砂纸打磨光亮，用水冲洗干净后待用。

2．给电烙铁通电加热，待电烙铁尖端呈红色时，蘸少许焊油且接触焊锡丝待焊锡丝熔化后，将带塑料套圈的铜杆焊在金属试样上。

3．将锯好的5mm厚的塑料套圈打磨平整待用。

4．称取100g环氧树脂于烧杯中，再称取5～8g固化剂乙二胺也倒入该烧杯中，用玻璃棒搅拌10min，然后把塑料圈放在光滑的玻璃板上，将金属试样放在塑料圈中央部分。

5．把配制好的环氧树脂倒入摆好金属试样的塑料圈。

6．24h固化好金属试样可以进行磨制、抛光。

四、注意事项

1．焊接金属试样时，因电烙铁尖端部位的温度最高，要用尖端部位进行焊接。焊接时，要先在金属试样上焊上点焊锡丝，再将铜杆尖端也焊上些锡丝，然后把2个锡点进行焊

接，这样，即容易焊上又容易焊牢。

2．不要触摸电烙铁及金属部分，以免烫伤。

实验2 恒电位法测定阳极极化曲线

一、目的

1．了解金属活化、钝化转变过程及金属钝化在研究腐蚀与防护中的作用。

2．熟悉恒电位测定极化曲线的方法。

3．通过阳极极化曲线的测定，学会选取阳极保护的技术参数。

二、基本原理

测定金属腐蚀速度、判断添加剂的作用机理、评选缓蚀剂、研究金属的钝态和钝态破坏及电化学保护，都需测量极化曲线。

测量腐蚀体系的极化曲线，实际就是测量在外加电流作用下，金属在腐蚀介质中的电极电位与外加电流密度（以下简称电密）之间的关系。

阳极电位和电流的关系曲线称为阳极极化曲线。为了判断金属在电解质溶液中采用阳极保护的可能性，选择阳极保护的三个主要技术参数–––致钝电密、维钝电密和钝化电位（钝化区电位围）。必须测定阳极极化曲线。

测量极化曲线的方法可以采用恒电位和恒电流两种不同方法。以电密为自变量测量极化曲线的方法叫恒电流法，以电位为自变量的测量方法叫恒电位法。

一般情况下，若电极电位是电密的单值函数时，恒电流法和恒电位法测得的结果是一致的。但是如果某种金属在阳极极化过程中，电极表面壮态发生变化，具有活化/钝化变化，那么该金属的阳极过程只能用恒电位法才能将其历程全部揭示出来，这时若采用恒电流法，则阳极过程某些部分将被掩盖，而得不到完整的阳极极化曲线。

在许多情况下，一条完整的极化曲线中与一个电密相对应可以有几个电极电位。例如，对于具有活化/钝化行为的金属在腐蚀体系中的阳极极化曲线是很典型的。由阳极极化曲线可知，在一定的电位围，金属存在活化区、钝化过渡区、钝化区和过钝化区，还可知金属的自腐蚀电位（稳定电位）、致钝电密、维钝电密和维钝电位围。

用恒电流法测量时，由自腐蚀电位点开始逐渐增加电密，当达到致钝电密点时金属开始钝化，由于人为控制电密恒定，故电极电位突然增加到很正的数值（到达过钝化区），跳过钝化区，当再增加电密时，所测得的曲线在过钝化区。因此，用恒电流法测不出金属进入钝化区的真实情况，而是从活化区跃入过钝化区。

碳钢在NH4HCO3-NH4OH中就是在阳极极化过程中由活化态转入钝态的。用恒电位法测定其阳极极化曲线，正是基于碳钢在NH4HCO3-NH4OH体系中有活化/钝化转变这一现

象，并可对设备进行阳极保护。

三、 仪器及用品

恒电位仪

极化池

饱和甘汞电极

铂金电极

A 3 钢电极

粗天平

量筒 1000mL ；100 mL

烧杯 1000 mL

温度计

电炉

NH 4HCO 3及NH 3·H 2O, 无水乙醇棉，水砂纸。

四、 实验步骤

1． 溶液的配制

（1）烧杯放入700 mL 去离子水，在电炉上加热到40℃左右，放入160g NH 4HCO 3 ，搅拌均匀，然后加入65 mL 浓NH 3·H 2O 。

（2）将配制好的溶液注入极化池中。

2． 操作步骤

（1）用水砂纸打磨工作电极表面，并用无水乙醇棉擦试干净待用。

（2）将辅助电极和研究电极放入极化池中，甘汞电极浸入饱和KCl 溶液中，用盐桥连接二者，盐桥鲁金毛细管尖端距离研究电极1～2mm 左右。按图1连接好线路并进行测量。

（3）测A 3 钢在NH 4HCO 3-NH 4OH 体系中的自腐蚀电位约为-0.85V,稳定15min ，若电位偏正，可先用很小的阴极电流（50μA/cm 2左右）活化1～2min 再测定。

图1 恒电位极化曲线测量装置

1盐桥；2辅助电极；3研究电极；4参比电极；极化池

4 3