金属腐蚀与防护课后题答案.doc

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1、1.材料腐蚀的定义:腐蚀是材料受环境介质的化学、电化学和物理作用产生的损坏或变质现象。腐蚀包括化学、电化学与机械因素或生物因素的共同作用。2.腐蚀的特点: 自发性/铁腐蚀变成以水和氧化铁为主的腐蚀产物,这些腐蚀产物在结构或形态上和自然界天然存在的铁矿石类似,或者说处于同一能量等级 自发性只代表反应倾向,不等于实际反应速度普遍性/ 元素周期表中约有三、四十种金属元素,除了金和铂金可能以纯金属单体形式天然存在之外,其它金属都以它们的化合物(氧化物、硫化物)形式存在 隐蔽性/ 应力腐蚀断裂管道:表面光亮如新,几乎不存在均匀腐蚀迹象,金相显微镜下,可观察到管道内部布满细微裂纹3.按材料腐蚀形态如何分类

2、: 全面腐蚀 局部腐蚀 点蚀(孔蚀、) 缝隙腐蚀及丝状腐蚀、电偶腐蚀(接触腐蚀)晶间腐蚀选择性腐蚀4.按材料腐蚀机理如何分类: 化学腐蚀、电化学腐蚀、物理溶解腐蚀5.按材料腐蚀环境如何分类 : 自然环境腐蚀、工业环境腐蚀、生物环境腐蚀1、名词解释物理腐蚀:是指金属由于单纯的物理溶解作用而引起的破坏 电化学腐蚀:就是金属和电解质组成两个电极,组成腐蚀原电池。电极电位: 金属-溶液界面上建立了双电层,使得金属与溶液间产生电位差,这种电位差称为电极电位(绝对电极电位)非平衡电极电位:(在生产实际中,与金属接触的溶液大部分不是金属自身离子的溶液)当电极反应不处于平衡状态,电极系统的电位称为非平衡电位。

3、平衡电极电位:水合金属离子能够回到金属中去,水合-金属化过程速率相等且又可逆,这时的电极电位。标准电极电位:金属在25浸于自身离子活度为1mol/L的溶液中,分压为1105Pa时的平衡电极电位极化:电流流过电极表面,电极就会失去平衡,并引起电位的变化去极化: 能降低电极极化的因素称为去极化因素过电位: 是电极的电位差值,为一个电极反应偏离平衡时的电极电位与这个电极反应的平衡电位的差值。 活化极化: 设电极反应的阻力主要来自电子转移步骤,液相传质容易进行,这种电极反应称为受活化极化控制的电极反应。浓差极化:当电极反应的阻力主要来自液相传质步骤,电子转移步骤容易进行时,电极反应受浓度极化控制。吸氧

4、腐蚀: 是指金属在酸性很弱或中性溶液里,空气里的氧气溶解于金属表面水膜中而发生的电化腐蚀。析氢腐蚀: 以氢离子还原反应为阴极过程的金属腐蚀钝化化学腐蚀: 当金属处于一定条件时,介质中的组分或是直接同金属表面的原子相结合或是与溶解生成的金属离子相结合,在金属表面形成具有阻止金属溶解能力并使金属保持在很低的溶解速度的钝化膜。2、电位 pH图在腐蚀研究中的应用与其局限性是什么? 电位pH图中汇集了金属腐蚀体系的热力学数据,并且指出了金属在不同pH 或不同电位下可能出现的情况,提示人们可借助于控制电位或改变pH 到防止金属腐蚀的目的。1. 绘制电位pH 图时,是以金属与溶液中的离子之间,溶液中的离子与

5、含有这些离子的腐蚀产物之间的平衡作为先决条件的,而忽略了溶液中其它离子对平衡的影响。而实际的腐蚀条件可能是远离平衡的;其它的离子对平衡的影响也可能是不容忽视的。2.理论电位pH 图中的钝化区是指金属氧化物,或氢氧化物,或其它微溶的金属化合物的稳定区,并不表明它们一定具有保护性。3.理论电位pH 图中所示的pH 是处于平衡态的数值,即金属表面整体的pH 值。而在实际腐蚀体系中,金属表面上各点的pH 可能是不同的。通常,阳极反应区的pH值比整体的低些,而阴极反应区则高些.4因为电位pH图反映的是热力学平衡状态,所以它只能预示金属在该体系中被腐蚀的倾向性大小,而不可能预示腐蚀速度的大小。3、 引起极

6、化的原因是什么。 电极失去平衡 1、名词解释:大气腐蚀:金属材料暴露在空气中,由于空气中的水和氧的化学和电化学作用而引起的腐蚀。干大气腐蚀:在空气非常干燥的条件下,金属表面不存在液膜层的腐蚀土壤腐蚀:埋在土壤中的金属及其构件的腐蚀特点:不易发现,维修困难,容易引起爆炸、火灾、环境污染海水腐蚀:指金属与海水发生电化学反应而损耗和变质。-微生物腐蚀:在微生物生命活动参与下所发生的腐蚀过程。2、大气腐蚀的分类:干大气腐蚀、潮大气腐蚀、湿大气腐蚀3、大气中水蒸气在相对湿度低于100%也能发生凝结的原因是什么?1.由于金属表面沉积物或金属构件之间的狭缝等形成的毛细管产生毛细凝聚作用2.由于在金属表面附着

7、的盐类(如铵盐和氯化钠)或生成的易溶腐蚀产物而产生的化学凝聚.3.由于水分子与固体表面之间存在的范德华分子引力作用产生的物理吸附.4、土壤电解质的特性:多相性:土壤由土粒、水、空气组成,土粒中又包含着多种无机矿物质以及有机物质。多孔性:在土壤的颗粒间形成大量毛细管微孔或孔隙,孔隙中充满了空气和水。不均匀性:土粒、气孔、水分、结构紧密程度差异,不同性质的土壤交替更换等。相对固定性:土壤的固体部分固定不动的,气相和液相有限的运动。5、同一个管线通过不同土壤,在砂土和粘土中那个部位的管线腐蚀严重,解释原因。6、管线埋设深度不同,哪个部位的管线腐蚀严重?解释原因.7、海水腐蚀的特点.1、大多数金属(如

8、铁、钢、锌、铜等)海水腐蚀的阳极极化阻滞很小(Cl-) 。用提高阳极阻滞的方法来防止铁基合金的腐蚀是很困难的。2、海水腐蚀的阴极过程主要是氧的去极化,是腐蚀的控制性环节。在含有大量H2S的缺氧海水中,也可能发生H2S的阴极去极化作用。3、电阻性阻滞作用小,电偶腐蚀明显。4、钝化膜的局部破坏,发生点蚀和缝隙腐蚀。8、微生物腐蚀的特征.: 微生物的生长繁殖需具有适宜的环境条件微生物生命活动直接或间接参与了腐蚀过程,而并非是微生物直接食取金属。 微生物腐蚀往往是多种微生物共生、交互作用的结果。9、氧化性酸和非氧化性酸腐蚀的特点.:非氧化性酸的特点:腐蚀的阴极过程基本是氢的去极化过程,增加溶液酸度相应

9、地会增加阴极反应,使腐蚀速度增加。氧化性酸的特点:阴极过程主要是氧化剂的还原过程引起金属腐蚀(如硝酸根还原成亚硝酸根),但当氧化性酸的浓度超过某一临界值时,促进钝化型金属进入钝化,而抑制腐蚀。1、名次解释:点腐蚀:又称小孔腐蚀,是一种腐蚀集中在金属表面的很小范围内,并深入到金属内部的小孔状腐蚀形态,蚀孔直径小、深度深。缝隙腐蚀:在金属与金属及金属和非金属之间构成狭窄的缝隙内,有电解质溶液存在,介质的迁移受到阻滞时而产生的一种局部腐蚀形态。电偶腐蚀: 在电解质溶液中,当两种金属或合金相接触(电导通)时,电位较负的金属腐蚀被加速,而电位较正的金属受到保护的腐蚀现象。晶间腐蚀:金属材料在特定的腐蚀介

10、质中沿着材料的晶粒边界或晶界附近发生腐蚀,使晶粒之间丧失结合力的一种局部破坏的腐蚀现象。选择性腐蚀: 指在多元合金中较活泼组分的优先溶解,这个过程是由于合金组分的电化学差异而引起的。应力腐蚀 : 金属材料受到腐蚀介质的作用,同时受到各种应力的作用,导致更为严重的腐蚀破坏。材料的断裂是由环境因素引起的,也统称环境断裂。电偶序:实际金属或合金在特定的介质中的实际电位(非平衡)的次序,不同介质中具有不同的电偶序。2、全面腐蚀的电化学特点;腐蚀原电池的阴、阳极面积非常小,甚至用微观方法也无法辨认,而且微阳极和微阴极的位置随机变化。 整个金属表面在溶液中处于活化状态,只是各点随时间(或地点)有能量起伏,

11、能量高时(处)呈阳极,能量低时(处)呈阴极,从而使整个金属表面遭受腐蚀。3、点蚀的危害的特点;点蚀导致金属的失重非常小,由于阳极面积很小,局部腐蚀速度很快,常使设备和管壁穿孔,从而导致突发事故。4、闭塞电池的形成条件;(a)在反应体系中具备阻碍液相传质过程的几何条件在孔口腐蚀产物的塞积可在局部造成传质困难,缝隙及应力腐蚀的裂纹也都会出现类似的情况(b) 有导致局部不同于整体的环境(c) 存在导致局部不同于整体的电化学和化学反应。5、蚀孔的自催化发展过程;(1)首先是蚀孔内的金属发生溶解.(2)孔内金属离子浓度不断增加.(3)孔内的金属实质上处于HCl介质中,即处于活化溶解状态;6、缝隙腐蚀的几

12、何条件;7、晶间腐蚀机理;缝隙、必须宽到溶液能够流入缝隙内,必须窄到能维持液体在缝内停滞一般发生缝隙腐蚀最敏感的缝宽约为0.0250.15mm。8、防止电偶腐蚀的措施。1.设计和组装:避免“小阳极大阴极”的组合,尽量选择在电偶序中位置靠近的金属进行组装。不同的金属部件之间采取绝缘措施可有效防止电偶腐蚀。选择价廉的材料做成易于更换的阳极部件。2.涂层:在金属上使用金属涂层和非金属涂层可以防止或减轻电偶腐蚀,不要仅把阳极性材料覆盖起来,应同时将阴极性材料一起覆盖。如果只涂覆于阳极上,由于涂层多孔性或局部剥落,则导致小阳极大阴极组合金属镀层:在两种金属表面镀同一种金属镀层.3阴极保护:可采用外加电源

13、对整个设备施行阴极保护也可以安装一块电位比两种金属更负的第三种金属使它们都变为阴极。1、名词解释缓蚀剂保护: 通过添加少量能阻止或减缓金属腐蚀速度的物质以保护金属的方法叫缓蚀剂保护。阴极保护 : 将被保护金属作为阴极,进行外加阴极极化以降低或防止金属腐蚀的方法叫作阴极保护。阴极保护可以通过外加电流法和牺牲阳极法两种途径来实现。牺牲阳极保护阴极 :在被保护金属设备上联接一个电位更负的金属或合金作阳极,依靠它不断溶解所产生的阴极电流对金属进行阴极极化。这种方法称为牺牲阳极法阴极保护。阳极保护 :被保护的金属构件与外加直流电源的正极相连,在一定的电解质溶液中,将金属进行阳极极化至一定电位,使其建立并

14、维持稳定的钝态,则阳极过程受到抑制,金属得到了保护。衬里保护 :玻璃钢衬里就是在金属、混凝土及木材为基体的设备内表面,用手工贴衬玻璃纤维织物并涂刷胶液形成玻璃钢防腐层。 电镀 :通过电解作用使溶液中欲镀金属离子在阴极表面上还原析出而获得涂层的方法化学镀:具有催化活性的表面上发生还原沉积而形成金属涂层的方法,或称为自催化化学镀2、缓蚀剂的后效性能是什么?:当缓蚀剂的浓度由其正常使用浓度大幅度降低时,缓蚀作用所能维持的时间。3、简单画出阴极保护和阳极保护的结构图:4、外加电源阴极保护和牺牲阳极保护阴极的阳极材料的作用分别是什么?:5、对牺牲阳极材料的要求。:(1)阳极的电位要足够负,即在负荷的情况

15、下,它与被保护金属之间的有效电位差(驱动电位)要大;(2)在使用过程中电位要稳定,阳极极化要小,表面不产生高阻抗的硬壳,溶解均匀。(3)单位质量的阳极材料所发生的电量要大,即每产生1A.h的电量所溶解的阳极材料的质量要小。(4)自腐蚀电流小:阳极上阳极反应电流应大部分流到受保护的阴极,少量在阳极上发生阴极反应,即电流效率高。(5)铸造、成型加工容易,来源充分,价格便宜。6、外加电源阴极保护阳极屏的作用是什么? 为了防止电流短路,扩大电流分布范围,确保阴极保护效果,在阳极周围的被保护结构表面设置阳极屏障层。7、牺牲阳极阴极保护系统的填充料的作用是什么?1)减小电流流通时的电阻:电流大,效率高;(

16、2)阻止在牺牲阳极表面形成钝化层,避免电位增加;(3)使牺牲阳极溶解均匀。8、防腐蚀涂层的作用是什么? (1)、防腐蚀涂层的作用 防腐蚀涂层对被保护物的防护作用是多方面的,主要表现在以下几个方面: 1)隔离作用 阻止腐蚀介质、水和氧分子的渗透。 2)钝化与缓蚀作用 3)电化学保护作用 如果涂层的底漆中加入活性比基体金属高的金属材料作填料,就会起到牺牲阳极的保护作用,例如富锌底漆在常温中性或弱碱性介质中或在400的干燥条件下,锌粉填科除了作牺牲阳极外,其腐蚀产物氧化锌还能使涂层更致密,即强化了涂层的覆盖能力,又钝化了基体金属的表面。 4)特殊的保护作用 涂层的特殊作用主要是指提高或解决被保护物体

17、的某项性能而言。9、防腐蚀涂层对被保护物的防护作用是多方面的,主要表现在哪几个方面?同上10、对防腐蚀涂层的性能要求? (1)耐腐蚀性能良好 (2)透气性和渗水性要小 (3)要有良好的附着力(4)良好的物理机械性能 (5)良好的耐热性能 (6)施工工艺性好 11、涂料的有哪些部分组成?主要成膜物质:油料或树脂是它可以单独成膜;次要成膜物质:颜料辅助成膜物质:助剂,是它可改善涂料的性质、工艺条件和延长涂料的贮存挥发物质:涂料成膜后不留在漆膜中而全部挥发掉,主要起调整涂料粘度,改善施工工艺性能等作用。12、电镀的基本原理。 以被保护的基体材料或工件作为阴极浸入含有要镀的金属离子电解质溶液中,并以要

18、镀的那种金属板为阳极(或采用不溶性阳极),在直流电的作用下,溶液中的金属离子向阴极移动,在阴极表面获得电子还原为金属原子,沉积在阴极表面而形成金属镀层。测量学模拟试卷一、 单项选择题(每小题1 分,共20 分)在下列每小题的四个备选答案中选出一个正确的答案,并将其字母标号填入题干的括号内。得分评卷人复查人1经纬仪测量水平角时,正倒镜瞄准同一方向所读的水平方向值理论上应相差(A )。A 180 B 0 C 90 D 2702. 1:5000地形图的比例尺精度是( D )。A 5 m B 0.1 mm C 5 cm D 50 cm 3. 以下不属于基本测量工作范畴的一项是( C)。A 高差测量 B

19、 距离测量 C 导线测量 D 角度测量4. 已知某直线的坐标方位角为220,则其象限角为(D )。A 220 B 40 C 南西50 D 南西405. 由一条线段的边长、方位角和一点坐标计算另一点坐标的计算称为(A )。A 坐标正算 B 坐标反算 C 导线计算 D 水准计算6. 闭合导线在X轴上的坐标增量闭合差( A )。A为一不等于0的常数 B 与导线形状有关 C总为0 D 由路线中两点确定7. 在地形图中,表示测量控制点的符号属于(D )。A 比例符号 B 半依比例符号 C 地貌符号 D 非比例符号8. 在未知点上设站对三个已知点进行测角交会的方法称为(A )。A 后方交会 B 前方交会

20、C 侧方交会 D 无法确定9. 两井定向中不需要进行的一项工作是(C )。A 投点 B 地面连接 C 测量井筒中钢丝长度 D 井下连接10. 绝对高程是地面点到( C )的铅垂距离。A 坐标原点 B任意水准面 C 大地水准面 D 赤道面11下列关于等高线的叙述是错误的是:(A )A 高程相等的点在同一等高线上B 等高线必定是闭合曲线,即使本幅图没闭合,则在相邻的图幅闭合C 等高线不能分叉、相交或合并D 等高线经过山脊与山脊线正交12下面关于非比例符号中定位点位置的叙述错误的是(B )A几何图形符号,定位点在符号图形中心B符号图形中有一个点,则该点即为定位点C宽底符号,符号定位点在符号底部中心D

21、底部为直角形符号,其符号定位点位于最右边顶点处13下面关于控制网的叙述错误的是(D )A 国家控制网从高级到低级布设B 国家控制网按精度可分为A、B、C、D、E五等C 国家控制网分为平面控制网和高程控制网D 直接为测图目的建立的控制网,称为图根控制网14下图为某地形图的一部分,各等高线高程如图所视,A点位于线段MN上,点A到点M和点N的图上水平距离为MA=3mm,NA=2mm,则A点高程为(A )ANM373635A 36.4m B 36.6m C 37.4m D 37.6m100301303010030DCBA15如图所示支导线,AB边的坐标方位角为,转折角如图,则CD边的坐标方位角为( B

22、 )A B C D16三角高程测量要求对向观测垂直角,计算往返高差,主要目的是(D )A 有效地抵偿或消除球差和气差的影响B 有效地抵偿或消除仪器高和觇标高测量误差的影响C 有效地抵偿或消除垂直角读数误差的影响D有效地抵偿或消除读盘分划误差的影响17下面测量读数的做法正确的是( C )A 用经纬仪测水平角,用横丝照准目标读数B 用水准仪测高差,用竖丝切准水准尺读数C 水准测量时,每次读数前都要使水准管气泡居中D 经纬仪测竖直角时,尽量照准目标的底部18水准测量时对一端水准尺进行测量的正确操作步骤是( D )。A 对中-整平-瞄准-读数 A 整平-瞄准-读数-精平C 粗平-精平-瞄准-读数 D粗

23、平-瞄准-精平-读数19矿井平面联系测量的主要任务是( D )A 实现井上下平面坐标系统的统一 B 实现井上下高程的统一C 作为井下基本平面控制 D 提高井下导线测量的精度20 井口水准基点一般位于( A )。A 地面工业广场井筒附近 B 井下井筒附近C 地面任意位置的水准点 D 井下任意位置的水准点二、 填空题(每空2分,共20分)得分评卷人复查人21水准测量中,为了进行测站检核,在一个测站要测量两个高差值进行比较,通常采用的测量检核方法是双面尺法和 。22直线定向常用的标准方向有真子午线方向、_磁北方向_和坐标纵线方向。23地形图符号一般分为比例符号、_半依比例符号_和不依比例符号。24

24、井下巷道掘进过程中,为了保证巷道的方向和坡度,通常要进行中线和_的标定工作。25 测量误差按其对测量结果的影响性质,可分为系统误差和_偶然误差_。26 地物注记的形式有文字注记、 _ 和符号注记三种。27 象限角的取值范围是: 0-90 。28 经纬仪安置通常包括整平和 对中 。29 为了便于计算和分析,对大地水准面采用一个规则的数学曲面进行表示,这个数学曲面称为 参考托球面 。30 光电测距仪按照测量时间的方式可以分为相位式测距仪和 差分 。三、 名词解释(每小题5分,共20分)得分评卷人复查人31竖盘指标差竖盘分划误差32水准测量利用水准仪测定两点间的高差33系统误差由客观原因造成的具有统

25、计规律性的误差34视准轴仪器望远镜物镜和目镜中心的连线四、 简答题(每小题5分,共20分)得分评卷人复查人35简述测回法测量水平角时一个测站上的工作步骤和角度计算方法。对中,整平,定向,测角。观测角度值减去定向角度值36什么叫比例尺精度?它在实际测量工作中有何意义?图上0.1毫米在实地的距离。可以影响地物取舍37简述用极坐标法在实地测设图纸上某点平面位置的要素计算和测设过程。38高斯投影具有哪些基本规律。五、 计算题(每小题10分,共20分)得分评卷人复查人39在1:2000图幅坐标方格网上,量测出ab = 2.0cm, ac = 1.6cm, ad = 3.9cm, ae = 5.2cm。试

26、计算AB长度DAB及其坐标方位角AB。abdceBA120014001600180040从图上量得点M的坐标XM=14.22m, YM=86.71m;点A的坐标为XA=42.34m, YA=85.00m。试计算M、A两点的水平距离和坐标方位角。测量学 标准答案与评分说明一、 一、 单项选择题(每题1分)1 A; 2 D; 3 C; 4 D; 5 A; 6 C; 7 D; 8 A; 9 C; 10 C;11 A;12 D;13 B;14 A; 15 B;16 A;17 C;18 D; 19 A;20 A二、 二、 填空题 (每空2分,共20分)21 变更仪器高法22 磁北方向23 半依比例符号(

27、或线状符号)24腰线25偶然误差26数字注记27 大于等于0度且小于等于90度(或0, 90)28 对中29 旋转椭球体面30 脉冲式测距仪三、 三、 名词解释(每题5分,共20分)31竖盘指标差:在垂直角测量中,当竖盘指标水准管气泡居中时,指标并不恰好指向其正确位置90度或270度,而是与正确位置相差一个小角度x, x即为竖盘指标差。32 水准测量:利用一条水平视线并借助于水准尺,测量地面两点间的高差,进而由已知点的高程推算出未知点的高程的测量工作。33 系统误差:在相同的观测条件下,对某量进行了n次观测,如果误差出现的大小和符号均相同或按一定的规律变化,这种误差称为系统误差。34视准轴:望

28、远镜物镜光心与十字丝中心(或交叉点)的连线。四、 四、 简答题(每题5分,共20分)35(1)在测站点O上安置经纬仪,对中,整平(1分)(2)盘左瞄准A点,读数LA,顺时针旋转照准部到B点,读数LB,计算上半测回角度O1=LB-LA; (2分)(3)旋转望远镜和照准部,变为盘右方向,瞄准B点读数RB,逆时针旋转到A点,读数RA,计算下半测回角度O2=RB-RA; (3分)(4)比较O1和O2的差,若超过限差则不符合要求,需要重新测量,若小于限差,则取平均值为最终测量结果 O = (O1+O2)/2 (5分)36 图上0.1mm对应的实地距离叫做比例尺精度。(3分)其作用主要在于:一是根据地形图

29、比例尺确定实地量测精度;二是根据地形图上需要表示地物地貌的详细程度,确定所选用地形图的比例尺。(5分)37 要素计算:从图纸上量算待测设点的坐标,然后结合已有控制点计算该点与控制点连线之间的方位角,进而确定与已知方向之间所夹的水平角,计算待测设点到设站控制点之间的水平距离。(3分)测设过程:在设站控制点安置经纬仪,后视另一控制点,置度盘为0度,根据待定方向与该方向夹角确定方向线,根据距离确定点的位置。(5分)38 高斯投影的基本规律是:(1) (1) 中央子午线的投影为一直线,且投影之后的长度无变形;其余子午线的投影均为凹向中央子午线的曲线,且以中央子午线为对称轴,离对称轴越远,其长度变形也就

30、越大;(2) (2) 赤道的投影为直线,其余纬线的投影为凸向赤道的曲线,并以赤道为对称轴;(3) (3) 经纬线投影后仍保持相互正交的关系,即投影后无角度变形;(4) (4) 中央子午线和赤道的投影相互垂直。评分说明:答对一条得2分,答对三条即可得满分。五、 五、 计算题(每题10分,共20分)39 bd = ad ab = 1.9cm, 因此X = -38m; ce = ae ac = 3.6cm, 因此Y = -72m; (3分) (或由图根据比例尺和距离计算A、B两点的坐标) 因此距离为:81.413m (6分)AB的方位角为:2421033 (10分)(方位角计算应说明具体过程,过程对结果错扣2分)40 X = XA XM = 28.12m, Y = YA YM = -1.71m (2分) 距离d = (X2 + Y2)1/2 = 28.17m (5分) 方位角为:356 3112 (应说明计算过程与主要公式) (10分) 可通过不同方法计算,如先计算象限角,再计算方位角。说明:在距离与方位角计算中,算法公式对但结果错各1分测量学试卷 第 13 页(共 7 页)

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