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正文內(nèi)容

金屬腐蝕及防護(hù)課后習(xí)題答案解析(編輯修改稿)

2024-07-24 23:14 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 流密度始終維持在I3 。 在E3—E4電位區(qū)間內(nèi),當(dāng)電流密度小于I3時(shí),金屬就會(huì)再度腐蝕。這對(duì)陽極實(shí)施電化學(xué)保護(hù)有重要意義。人們稱E3—E4電位區(qū)間為鈍化區(qū)。過鈍化區(qū):當(dāng)電位到達(dá)E4后繼續(xù)升高,形成的氧化膜物質(zhì)可能被氧化成更高價(jià)陽離子或變成可溶性陰離子或升華,或再更高的為電場(chǎng)作用下,氧化膜的半導(dǎo)體性質(zhì)已不能夠保護(hù)金屬的進(jìn)一步氧化。從而使腐蝕再度開始并加劇。人們稱大于E4電位為過鈍化區(qū)。結(jié)論:由金屬鈍化過程㏒I—E曲線可知,具有意義的是鈍化區(qū)。這一區(qū)域可使金屬處于保護(hù)。要達(dá)到這一區(qū)域,金屬充當(dāng)陽極時(shí)的外電位與電流密度必須控制到這一區(qū)域。若不是外加電壓和電流,金屬與鈍化劑及環(huán)境要有較好的對(duì)應(yīng)和選擇。顯然,鈍化區(qū)的E3越低,E4越高,其鈍化能力越強(qiáng)。越易實(shí)現(xiàn)陽極保護(hù)。1關(guān)于金屬鈍化的解釋有幾種理論?簡述各理論并比較?(1)成相膜理論這種理論認(rèn)為,當(dāng)金屬陽極溶解時(shí),可以在金屬表面生成一層致密的、覆蓋得很好的固體產(chǎn)物薄膜。這層產(chǎn)物膜構(gòu)成獨(dú)立的固相膜層,把金屬表面與介質(zhì)隔離開來,阻礙陽極過程的進(jìn)行,導(dǎo)致金屬溶解速度大大降低,使金屬轉(zhuǎn)入鈍態(tài)。(2)吸附理論吸附理論認(rèn)為,金屬鈍化是由于表面生成氧或合氧粒子的吸附層,改變了金屬/溶液界面的結(jié)構(gòu),并使陽極反應(yīng)的活化能顯著提高的緣故。即由于這些粒子的吸附,使金屬表面的反應(yīng)能力降低了,因而發(fā)生了鈍化。(3)兩種理論的比較共同點(diǎn);差異點(diǎn)1什么叫局部腐蝕?為什么說局部腐蝕比全面腐蝕更有害?答案:全面腐蝕:腐蝕在整個(gè)金屬表面上進(jìn)行。局部腐蝕:腐蝕集中在金屬表面局部,大部分幾乎不發(fā)生腐蝕。全面腐蝕的陰陽極尺寸微小且緊密靠攏、動(dòng)態(tài)變化不定,在微觀上難以分辨,在宏觀上更不能區(qū)別。局部腐蝕的陰陽極區(qū)獨(dú)立存在,至少在微觀上可以分開。陽極區(qū)面積小,陰極區(qū)面積大。有人把全面腐蝕歸為化學(xué)腐蝕,把局部腐蝕歸為化學(xué)腐蝕。很明顯,全面腐蝕可以預(yù)測(cè),易于觀察變化,容易預(yù)防和發(fā)現(xiàn),危害較小;對(duì)于局部腐蝕,由于發(fā)生在局部,甚至發(fā)生在金屬的內(nèi)部,極具隱蔽性,不易觀察和發(fā)現(xiàn),往往預(yù)測(cè)不到而毫無預(yù)兆突然發(fā)生,危害性較大。目前,由于局部腐蝕的預(yù)測(cè)和防止還存在困難,故局部腐蝕引發(fā)的突然災(zāi)難事故,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于全面腐蝕帶來的事故。電偶腐蝕的概念、因素、控制答案:⑴電偶腐蝕的概念異金屬在同一介質(zhì)中接觸,由于腐蝕電位不相等有電偶電流通過,是電位較低的金屬加速溶解,造成接觸處的局部腐蝕;而電位較高的金屬,溶解速度反而減少。上述的本質(zhì)是兩種不同的金屬電極構(gòu)成宏觀原電池腐蝕,稱為電偶腐蝕,亦稱接觸腐蝕或雙金屬腐蝕。例一:沿海一硫酸廠,SO2冷凝器采用內(nèi)管石墨(走SO2 ),外管為碳鋼(走冷凝—海水)。石墨與碳鋼在套接上有局部連接。使用半年后,局部腐蝕穿孔。例二:各種金屬管道中的連接處、轉(zhuǎn)彎處沉積的異金屬離子,都會(huì)構(gòu)成電偶腐蝕。例三:金屬連接的螺絲、鉚釘、焊接材料等等⑵影響電偶腐蝕的因素兩種金屬的電偶序位置 兩種金屬的面積比:陽極的腐蝕速度u 與陰極的面積大小有關(guān)陰極的面積越大,腐蝕速度越快。陰極面積Sk ,陽極面積Sa,二者之比為: Sk / Sa。陽極的腐蝕速度有: u=k Sk / Sa 在氫去極化腐蝕時(shí),陰極面積相對(duì)較大時(shí),陰極電密度相對(duì)較小,使陰極上的氫過電位變小,氫去極化的能力就越大,使陽極的腐蝕速度增加。在氧去極化腐蝕時(shí),陰極面積相對(duì)較大時(shí),對(duì)陽極腐蝕速度影響相對(duì)于氫去極化腐蝕較小,但還是會(huì)加劇陽極腐蝕。介質(zhì)的電導(dǎo)率:介質(zhì)是電化學(xué)腐蝕的離子導(dǎo)體,異金屬共處于同一介質(zhì)中接觸處為電子導(dǎo)體。當(dāng)電子導(dǎo)體電阻很小時(shí),離子導(dǎo)體的導(dǎo)電能力決定腐蝕速度。當(dāng)介質(zhì)有較強(qiáng)的導(dǎo)電能力時(shí)(強(qiáng)電解質(zhì)溶液)陽極的表面(四面八方)都可發(fā)生腐蝕(偶電流可分散到遠(yuǎn)離接觸點(diǎn)的陽極表面上去,陽極所受腐蝕較為均勻),容易觀察到表面的腐蝕痕跡。容易預(yù)防。當(dāng)介質(zhì)有較弱的導(dǎo)電能力時(shí)(弱電解質(zhì)溶液)陽極的大部分表面(四面八方)不發(fā)生腐蝕(偶電流不能分散到遠(yuǎn)離接觸點(diǎn)的陽極表面上去),容易在接觸點(diǎn)附近發(fā)生腐蝕,結(jié)果相當(dāng)于縮小了陽極面積,加大了接觸點(diǎn)的腐蝕速度,且腐蝕點(diǎn)隱藏在不易觀察的接觸面上,不以預(yù)防,危害較大。⑶電偶腐蝕的控制在設(shè)計(jì)設(shè)備與部件時(shí),避免異金屬腐蝕必需異金屬接觸時(shí),選用電偶序相近的異金屬必需異金屬接觸時(shí),采用大陽極小陰極的結(jié)構(gòu)必需異金屬接觸時(shí),采用非金屬絕緣必需異金屬接觸時(shí),要進(jìn)行較好的表面處理2小孔腐蝕的概念、特征、因素與控制答案:⑴小孔腐蝕的概念:在金屬的局部地區(qū),出現(xiàn)向深部發(fā)展的腐蝕小孔,其余地區(qū)不腐蝕或腐蝕輕微,這種腐蝕形態(tài)稱為小孔腐蝕,簡稱孔蝕或稱點(diǎn)蝕。具有自鈍化的金屬(含合金),如不銹鋼、鋁、鋁合金,鈦或鈦合金等,碳鋼在氧化皮或繡層有孔隙的情況下,在含有氯離子的介質(zhì)中,經(jīng)常發(fā)生小孔腐蝕。⑵金屬小孔腐蝕的特征蝕孔小,直徑約為數(shù)10微米;蝕孔深:深度一般大于孔徑;疏密不等,多少不一。空口多數(shù)有腐蝕產(chǎn)物覆蓋。腐蝕開始到暴露(肉眼可見)一般要經(jīng)歷200天以上。(誘導(dǎo)期較長)孔蝕沿重力方向發(fā)展,一旦形成蝕孔,具有“向下深挖”的動(dòng)力。一些蝕孔在外界影響下,可能停止發(fā)展,留下一些蝕坑;少數(shù)蝕孔繼續(xù)發(fā)展,甚至穿透金屬。⑶影響小孔腐蝕的因素金屬性質(zhì)的因素:自鈍化金屬敏感介質(zhì)中離子的影響:尤利格等人確定氯離子濃度與電位的關(guān)系: 188不銹鋼 Eb= ㏒ aCl + 鋁 Eb= ㏒ aCl 人們稱Cl是小孔腐蝕的“激發(fā)劑”。 但介質(zhì)中有FeCl3 、CuClHgCl2時(shí),不僅具備了氯離子條件,還具備了氧化劑條件,即使在缺氧條件下也會(huì)發(fā)生小孔腐蝕。為什么?溫度和酸度:影響不明顯。(條件環(huán)境是使金屬鈍化,非鈍化環(huán)境條件不是這里討論的問題)⑷介質(zhì)流速影響 介質(zhì)的流速對(duì)對(duì)小孔腐蝕有雙重作用:流速增加,加大溶解氧向金屬表面?zhèn)魉停光g化膜易形成;流動(dòng)的介質(zhì)帶走了金屬表面的沉積物,除去了小孔腐蝕的封閉環(huán)境,減少了小孔腐蝕的機(jī)會(huì)。 實(shí)驗(yàn):將1Cr13不銹鋼片置于50℃ 、 1個(gè)月后發(fā)生小孔腐蝕并穿孔;,13個(gè)月后無小孔腐蝕;當(dāng)流速到形成湍流,鈍化膜經(jīng)不起沖刷而破壞,產(chǎn)生另一類腐蝕——磨損腐蝕。 經(jīng)驗(yàn)使我們會(huì)看到:不銹鋼設(shè)備經(jīng)常運(yùn)轉(zhuǎn),小孔腐蝕較輕,長期不使用易發(fā)生小孔腐蝕。金屬的表面狀態(tài):平整程度、清潔程度、焊渣、傷痕等⑸小孔腐蝕的控制選用耐小孔腐蝕的材料:降低介質(zhì)中氯離子濃度加入緩蝕劑預(yù)鈍化外加陰極電流保護(hù)2縫隙腐蝕的概念、特點(diǎn)與控制。縫隙腐蝕與小孔腐蝕的區(qū)別?答案:⑴縫隙腐蝕的概念:金屬在腐蝕介質(zhì)中,由于金屬與金屬或金屬與非金屬之間形成特別小的縫隙,使縫隙內(nèi)介質(zhì)處于滯留狀態(tài),引起縫隙內(nèi)金屬加劇腐蝕。典型例子:法蘭連接面,螺母壓緊面,焊縫氣孔或虛焊面,銹層,長期密不透風(fēng)的覆蓋物下面等。⑵縫隙腐蝕的特點(diǎn):~ (肉眼不易分辨)。,縫隙內(nèi)的介質(zhì)不易
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