化工設(shè)備腐蝕與防護(hù)考核及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.下列關(guān)于化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的描述中，錯誤的是（）。A.化學(xué)腐蝕無電流產(chǎn)生，電化學(xué)腐蝕伴隨微電流B.化學(xué)腐蝕多發(fā)生在干燥氣體或非電解質(zhì)環(huán)境，電化學(xué)腐蝕需電解質(zhì)溶液C.金屬在高溫下的氧化屬于電化學(xué)腐蝕D.鋼鐵在潮濕空氣中的生銹屬于電化學(xué)腐蝕2.某化工廠反應(yīng)釜內(nèi)壁出現(xiàn)“點(diǎn)蝕坑”，坑底有黑色腐蝕產(chǎn)物，周圍無明顯均勻減薄，最可能的腐蝕類型是（）。A.全面腐蝕B.電偶腐蝕C.點(diǎn)蝕D.應(yīng)力腐蝕3.以下哪種金屬在常溫濃硫酸中易發(fā)生鈍化，從而減緩腐蝕速率？（）A.鐵B.銅C.鋅D.鉛4.陰極保護(hù)法中，外加電流保護(hù)的關(guān)鍵設(shè)備是（）。A.犧牲陽極B.恒電位儀C.緩蝕劑D.環(huán)氧涂層5.衡量涂層防護(hù)性能的關(guān)鍵指標(biāo)是（）。A.涂層厚度B.涂層附著力C.涂層顏色D.涂層硬度6.某儲罐材質(zhì)為Q235鋼，儲存介質(zhì)為pH=3的含Cl?廢水，其主要腐蝕機(jī)理是（）。A.析氫腐蝕B.吸氧腐蝕C.濃差腐蝕D.晶間腐蝕7.下列緩蝕劑中，屬于“陽極型緩蝕劑”的是（）。A.烏洛托品（用于酸性介質(zhì)）B.鉻酸鹽（用于中性介質(zhì)）C.硫脲（用于酸性介質(zhì)）D.苯并三氮唑（用于銅及合金）8.關(guān)于應(yīng)力腐蝕開裂（SCC）的描述，正確的是（）。A.僅發(fā)生在拉應(yīng)力作用下B.與材料成分無關(guān)C.腐蝕介質(zhì)無特定選擇性D.斷裂面呈塑性變形特征9.工業(yè)中常用“年腐蝕率”評價設(shè)備腐蝕程度，其單位通常為（）。A.mm/aB.g/(m2·h)C.A/cm2D.Ω·cm10.某換熱器管程為海水（含大量Cl?），殼程為高溫蒸汽，若選擇管材，最合理的是（）。A.普通碳鋼B.304不銹鋼C.哈氏合金（Ni基合金）D.純鋁---二、填空題（每空1分，共15分）1.金屬腐蝕的本質(zhì)是金屬原子______電子，轉(zhuǎn)化為金屬離子的過程，屬于______反應(yīng)（填“氧化”或“還原”）。2.電化學(xué)腐蝕的三要素是______、______和______。3.點(diǎn)蝕的發(fā)生通常需要介質(zhì)中存在______（如Cl?），且金屬表面存在______（如氧化膜缺陷）。4.犧牲陽極保護(hù)法中，常用的陽極材料有______、______和______（列舉三種）。5.涂層防護(hù)的“失效”主要表現(xiàn)為______和______，前者是涂層與基體分離，后者是介質(zhì)滲透至基體表面。6.緩蝕劑的作用機(jī)理包括______、______和______（任選三種）。---三、判斷題（每題1分，共10分。正確打“√”，錯誤打“×”）1.所有金屬在電解質(zhì)溶液中都會發(fā)生電化學(xué)腐蝕。（）2.不銹鋼在任何環(huán)境中都不會生銹。（）3.電偶腐蝕中，電位較低的金屬作為陽極優(yōu)先腐蝕。（）4.提高介質(zhì)溫度會加速腐蝕，因此降低溫度一定能減緩腐蝕。（）5.陰極保護(hù)法只能用于地下或水下設(shè)備，無法用于大氣環(huán)境。（）6.涂層厚度越厚，防護(hù)性能越好。（）7.應(yīng)力腐蝕開裂的裂紋通常沿晶界擴(kuò)展。（）8.析氫腐蝕的必要條件是介質(zhì)中存在足夠的H?（pH較低）。（）9.緩蝕劑的用量越多，緩蝕效果越好。（）10.金屬鈍化后，腐蝕速率顯著降低，是因?yàn)楸砻嫘纬闪酥旅艿难趸ぁ＃ǎ?--四、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述全面腐蝕與局部腐蝕的區(qū)別（從腐蝕形態(tài)、危害、檢測難度三方面分析）。2.比較析氫腐蝕與吸氧腐蝕的發(fā)生條件、反應(yīng)式及常見場景。3.列舉三種化工設(shè)備常用的腐蝕檢測方法，并說明其適用場景。4.簡述陰極保護(hù)法的兩種類型（犧牲陽極保護(hù)與外加電流保護(hù)）的原理、優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍。5.某化工廠反應(yīng)釜材質(zhì)為316L不銹鋼，介質(zhì)為含Cl?的高溫酸性溶液（pH=2，80℃），運(yùn)行半年后發(fā)現(xiàn)內(nèi)壁出現(xiàn)沿焊縫分布的裂紋，分析可能的腐蝕類型及原因，并提出防護(hù)措施。---五、計(jì)算題（10分）某碳鋼儲罐（面積20m2）儲存含HCl的廢水，運(yùn)行3個月后，經(jīng)稱重法測得腐蝕失重為12kg。已知碳鋼密度為7.8g/cm3，試計(jì)算：（1）年腐蝕率（單位：mm/a）；（2）若該儲罐的安全使用厚度為5mm，按此腐蝕速率，儲罐的剩余使用壽命（年）。（計(jì)算結(jié)果保留兩位小數(shù)）---六、綜合分析題（15分）某化工廠一臺列管式換熱器（管程為循環(huán)冷卻水，殼程為高溫原油）運(yùn)行1年后，發(fā)現(xiàn)換熱管（材質(zhì)為20鋼）內(nèi)壁出現(xiàn)大量“溝槽狀”腐蝕，局部穿透泄漏。經(jīng)檢測，循環(huán)冷卻水pH=6.5，含Cl?濃度500mg/L，溶解氧含量8mg/L，水溫35~40℃。結(jié)合腐蝕機(jī)理與防護(hù)知識，分析：（1）換熱管內(nèi)壁的腐蝕類型及主要影響因素；（2）腐蝕發(fā)生的電化學(xué)過程（寫出陽極、陰極反應(yīng)式）；（3）提出至少三種針對性的防護(hù)措施，并說明原理。---化工設(shè)備腐蝕與防護(hù)考核答案一、單項(xiàng)選擇題1.C（高溫氧化屬于化學(xué)腐蝕）2.C（點(diǎn)蝕特征為局部深坑，周圍無明顯均勻腐蝕）3.A（鐵在濃硫酸中鈍化，形成致密氧化膜）4.B（外加電流保護(hù)需恒電位儀提供外加電流）5.B（附著力不足會導(dǎo)致涂層脫落失效）6.A（pH=3酸性環(huán)境，H?濃度高，以析氫腐蝕為主）7.B（鉻酸鹽通過抑制陽極溶解起作用）8.A（SCC需拉應(yīng)力、特定介質(zhì)、敏感材料共同作用）9.A（年腐蝕率常用毫米/年表示）10.C（哈氏合金耐Cl?腐蝕和高溫性能優(yōu)異）---二、填空題1.失去；氧化2.陽極（活潑金屬）；陰極（不活潑金屬或雜質(zhì)）；電解質(zhì)溶液3.活化離子；鈍化膜缺陷4.鋅基合金；鎂基合金；鋁基合金5.剝離；滲透6.吸附成膜；抑制陽極反應(yīng)；抑制陰極反應(yīng)（或沉淀膜、鈍化膜等）---三、判斷題1.×（純金屬在非電解質(zhì)中可能發(fā)生化學(xué)腐蝕，或某些貴金屬在特定條件下不腐蝕）2.×（不銹鋼在含Cl?、高溫等環(huán)境中可能發(fā)生點(diǎn)蝕或應(yīng)力腐蝕）3.√（電偶腐蝕中，電位低的金屬作為陽極溶解）4.×（某些情況下，溫度升高可能促進(jìn)鈍化膜形成，減緩腐蝕）5.×（陰極保護(hù)可用于大氣環(huán)境，如涂層與陰極保護(hù)聯(lián)合使用）6.×（涂層過厚可能導(dǎo)致內(nèi)應(yīng)力增大，易開裂）7.√（應(yīng)力腐蝕裂紋多沿晶界擴(kuò)展）8.√（析氫腐蝕需要H?作為去極化劑）9.×（緩蝕劑存在最佳濃度，過量可能失效或加劇腐蝕）10.√（鈍化的本質(zhì)是形成致密氧化膜，阻礙腐蝕反應(yīng)）---四、簡答題1.區(qū)別分析：-腐蝕形態(tài)：全面腐蝕為均勻減薄，局部腐蝕為點(diǎn)、縫、裂紋等集中破壞。-危害：全面腐蝕易檢測，剩余壽命可預(yù)測；局部腐蝕隱蔽性強(qiáng)，易導(dǎo)致突發(fā)失效（如泄漏、斷裂）。-檢測難度：全面腐蝕可用測厚儀直接測量；局部腐蝕需借助超聲波、磁粉、內(nèi)窺鏡等精密手段。2.析氫與吸氧腐蝕比較：-發(fā)生條件：析氫腐蝕需酸性介質(zhì)（pH<4），H?濃度高；吸氧腐蝕需中性/弱酸性介質(zhì)，溶解氧充足。-反應(yīng)式：析氫腐蝕陽極Fe→Fe2?+2e?，陰極2H?+2e?→H?↑；吸氧腐蝕陽極同，陰極O?+2H?O+4e?→4OH?。-常見場景：析氫腐蝕如鋼鐵在鹽酸、稀硫酸中；吸氧腐蝕如鋼鐵在海水、潮濕大氣中。3.腐蝕檢測方法：-超聲波測厚：適用于檢測設(shè)備壁厚減?。ㄈ鐑?、管道全面腐蝕）。-磁粉檢測：適用于鐵磁性材料表面或近表面裂紋（如應(yīng)力腐蝕裂紋）。-電化學(xué)阻抗譜（EIS）：適用于評估涂層完整性及腐蝕速率（如帶涂層設(shè)備的早期腐蝕監(jiān)測）。4.陰極保護(hù)類型：-犧牲陽極保護(hù)：原理是通過電位更負(fù)的金屬（陽極）與被保護(hù)設(shè)備（陰極）形成電偶，陽極溶解提供電子。優(yōu)點(diǎn)：無需外部電源，維護(hù)簡單；缺點(diǎn)：保護(hù)電流不可調(diào)，適用范圍小（小面積、低電阻率環(huán)境）。-外加電流保護(hù)：原理是通過恒電位儀向被保護(hù)設(shè)備施加陰極電流，使其電位低于腐蝕電位。優(yōu)點(diǎn)：保護(hù)范圍大，電流可調(diào)；缺點(diǎn)：需外部電源，維護(hù)復(fù)雜（如陽極材料消耗）。5.腐蝕分析與防護(hù)：-腐蝕類型：應(yīng)力腐蝕開裂（SCC）。-原因：316L不銹鋼在含Cl?、高溫酸性環(huán)境中，焊縫區(qū)因殘余應(yīng)力（拉應(yīng)力）、組織不均勻（如敏化態(tài)），易引發(fā)Cl?誘導(dǎo)的SCC。-防護(hù)措施：①消除殘余應(yīng)力（焊后熱處理）；②改用耐Cl?腐蝕的材料（如雙相不銹鋼、哈氏合金）；③控制介質(zhì)條件（降低Cl?濃度、添加緩蝕劑）；④表面處理（噴丸強(qiáng)化，引入壓應(yīng)力）。---五、計(jì)算題（1）年腐蝕率計(jì)算：腐蝕失重速率=12kg/(3個月)=48kg/年腐蝕面積=20m2=2×10?cm2年腐蝕率公式：\[V=\frac{87600\timesW}{\rho\timesA\timest}\]其中，W=48×103g，ρ=7.8g/cm3，A=2×10?cm2，t=1年。代入得：\[V=\frac{87600\times48000}{7.8\times200000\times1}\approx27.08\,\text{mm/a}\]（注：實(shí)際公式應(yīng)為\(V=\frac{10\timesW}{\rho\timesA\timest}\)，正確計(jì)算如下：）更正：年腐蝕率常用公式\(V(\text{mm/a})=\frac{10\timesW}{\rho\timesA\timest}\)，其中W為年失重（g），ρ為密度（g/cm3），A為面積（cm2），t為時間（年）。W=48×103g=48000g，A=20m2=20×10?cm2=2×10?cm2，ρ=7.8g/cm3，t=1年。\[V=\frac{10\times48000}{7.8\times2\times10^5\times1}=\frac{480000}{1560000}\approx0.308\,\text{mm/a}\]（2）剩余使用壽命=安全厚度/年腐蝕率=5mm/0.308mm/a≈16.23年---六、綜合分析題（1）腐蝕類型及影響因素：腐蝕類型為“溝槽狀腐蝕”，屬于局部腐蝕中的“流動加速腐蝕（FAC）”或“沖刷腐蝕”。主要影響因素：①循環(huán)冷卻水的流動狀態(tài)（流速較高，破壞表面保護(hù)膜）；②Cl?的存在（破壞鈍化膜，加速陽極溶解）；③溶解氧（作為陰極去極化劑，促進(jìn)吸氧腐蝕）；④20鋼材質(zhì)耐蝕性較差（無鈍化能力）。（2）電化學(xué)過程：陽極反應(yīng)（鐵溶解）：Fe→Fe2?+2e?陰極反應(yīng)（吸氧腐蝕為主）：O?+2H?O+4e?→4OH?同時，由