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工作试件记录新
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EN15085中焊接接头清单和焊接工作试件顺序计划中验收级别的问题
请教一下关于EN15085中验证级别的问题，焊接接头清单和工作试件计划中 验证级别一般是B还是C 比如铝焊 验收标准ISO 10042 是看B还是C呢？这个应该是根据焊缝质量等级确定的吧 ！可有人告诉我工作试件也是B（工评时是B）请帮忙解决下 万分感谢[attachment=103991]
兄弟：你要弄明白焊接接头清单的作用是什么？1.用于反映产品焊缝细节的焊接接头统计表，就是里面有WPS编号和焊工的那个表，那个表的作用是指导生产，他的验收标准你只要看的要求.2.如果你是工艺评定明细，他的验收标准同样要按1SO 15614要求来定，自然是B，3.如果是工作试件明细，就要看你工作试件的目的，比如，验证焊工的就要按ISO 9606规定的. 你这个明细，看着像是接头统计表，.
沙发已经说的很明白了，自己思考一下
沙发回复的很到位！看来是个高手……
沙发说的有理，不过标准规定的都是最低要求，有些时候你可以额外的增加检验的内容，而不是增加检验的等级，比如CPC2的焊缝，你可以增加UT10%或PT10%，或者更高的频率。
工作试件有4个目的，最常用的是用来验证工艺和验证焊工技能2这两项。如果是验证工艺，最好是采用B级，如果是验证焊工技能，则根据产品的焊缝等级来确定，即一般验证该焊缝的焊工技能采用与产品相同质量等级即可。
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中华焊接动力网社区——全球最大焊接社区 &台州长城机械制造有限公司；TaizhouGreatwallMachiner；文件编号：GWT/PE-08-14版本号：A0第；焊接工作试件管理规定；文件分发一览；部门会签部门签名部门签名；文件审批编制审批批准修改历史台州长城机械制造有限；TaizhouGreatwallMachiner；文件编号：GWT/PE-08-14版本号：A0第；版本；修改描述日期编制
台 州 长 城 机 械 制 造 有 限 公 司 Taizhou Greatwall Machinery Manufacturing Co. Ltd
文件编号：GWT/PE-08-14
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焊接工作试件管理规定
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台 州 长 城 机 械 制 造 有 限 公 司 Taizhou Greatwall Machinery Manufacturing Co. Ltd
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第 3 页 共 6 页 1．目的： 验证焊接结构、焊接工艺规程、关键焊缝焊接人员的能力及焊缝质量。 2．适用范围： 适用于本公司外贸订单，工业减速机， 农业减速机等产品。 3.
参考文件或标准： ISO4，焊接工艺评定试验 ISO2，焊工考试-熔化焊 ESC07-0001
焊缝质量分级 PE-ETN-08-24
焊缝质量分级与无损检测计划 ISO
金属材料的电弧螺柱焊 4.
术语和定义
责任部门及职责 5.1
ME职责：焊接工程师负责制定工作试件焊接计划，提供相应的技术支持文件，对工作试件进行最终评判并制作记录文件。 5.2
PQC职责：焊接技师负责监督工作试件的制作过程，协助焊接工程师进行试件检验。 5.3
ESC焊接车间和PBB焊接车间职责：根据车间实际情况，选定焊接工作试件的员工，工作试件的材料准备，妥善保存工作试件。 6.
控制要求： 7.1
工作试件用途 7.1.1 检验焊接结构 7.1.2 验证特殊焊接工艺 7.1.3 检验焊接质量 7.1.4 检验焊工水平（例如：关键焊缝焊工，焊工调换工位，新焊工上岗） 7.1.5 结构、材料发生变化 7.2
工作试件制作流程 7.2.1 焊接工程师根据产品图样的焊接结构特点以及关键焊缝分类计划，确定制作工件台 州 长 城 机 械 制 造 有 限 公 司 Taizhou Greatwall Machinery Manufacturing Co. Ltd
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第 4 页 共 6 页 试件的项目，向相关部门下达制作指令并编制相应的焊接工艺文件（WPS）、工作试件焊接计划。计划内容包括工作试件制作的接头型式、焊接位置、WPS编号、焊接人员、检验人员、完成时间等。 7.2.2 生产车间根据工作试件制作计划，安排相应工位由ISO09606或EN1418资质的焊工焊接工作试件。 7.2.3 焊接技师监督工作试件的制作，确保工作试件的制作符合WPS的要求并对工作试件进行打磨、腐蚀，协助焊接工程师依据图纸的要求完成焊缝宏观金相评定、拍照片，做机械性能试验、无损探伤；焊接工程师完成文件资料整理。 7.3
工作试件的制作 7.3.1 工作试件下料
工作试件原材料材质组别不能低于产品的要求。即图纸要求Q345B的原材料，工作试件原材料不能采用Q235B。工作试件所采用的材料厚度，原则上尽可能和产品原材料厚度一致，至少要在ISO15614或ISO9606的厚度覆盖范围内。产品要求用型钢的，在不影响焊缝形状的前提下可以采用钢板替代。需要采购的零件或原材料由焊接工程师申购。工作试件的尺寸由焊接工程师依据相关标准确认。
验证产品结构焊接的可达性的工作试件只需焊接1件，但验证焊工能力（例如：结构关键焊缝），需要对所有该工位的焊工做工作试件。螺柱焊的工作试件数量依据ISO.4，一次焊接12个。 7.3.2 工作试件的焊接
工作试件的焊接时必须按照产品实际的位置，实际生产受约束的情况来焊接。例如：实际生产时是背面仰焊的，工作试件不能翻转过来焊平焊。焊接后在试件上用油漆笔标明工作试件编号、焊工名字。试件焊接完成后，由焊接技师收集、汇总。 7.3.3 无损检测 根据工作试件计划，由具有资质的无损检测操作者对需要探伤的工作试件进行无损检测，并出其报告。探伤强根据探伤的要求对工作试件焊缝表面打磨。 7.3.4 焊接后工作试件的切割
工作试件需要观察的焊缝不允许采用等离子切割或火焰切割，只能采用锯床切割。 7.3.5 焊缝截面打磨 台 州 长 城 机 械 制 造 有 限 公 司 Taizhou Greatwall Machinery Manufacturing Co. Ltd
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焊接技师对焊缝截面用砂轮机进行粗磨，再用抛光砂轮片细磨。 7.3.6 试件的焊缝截面腐蚀
焊接技师或焊接工程师用稀硝酸对焊缝截面进行腐蚀 7.3.7 工作试件的机械性能试验
根据工作试件计划，由焊接技师对需要机械性能试验的试件进行机械性能试验。例如：弯曲试验。 7.3.8 工作试件的评判和记录 焊接工程师、焊接技师根据产品图或设计文件要求对工作试件的焊缝质量进行评判，并拍照，做相应的记录。焊接技师将试件保管好，备查。 7.4
工作试件的检验 7.4.1 一般情况下，至少应进行下列检验：
a：外观目视检查（100%），检验标准：ISO17637；
b：表面裂纹检测（以磁粉探伤为主），检验标准：ISO5817，ISO17638 c：宏观金相，具体数量视结构形状而定，一般每条焊缝需要有两处位置做宏观。具体切割位置由焊接技师确认。检验标准：ISO17639。 7.4.2 对于未满足特殊目的的工作试件，需增加做机械性能试验、超声波或射线探伤，具体项目由焊接工程师根据产品情况确定。 7.4.3 对不要求全熔透的结构，无损检测可达性差的工作试件，检验手段主要是宏观金相，主要检验项目：观察焊缝的熔深。 7.4.4 对于无损检测的焊缝质量，依据工程部对于该焊缝的分级是B级还是C级别，再参照ISO5817的相关规定； 7.4.5 拉弧式螺柱焊的检验，依照ISO14555.敲弯10个，保证能够弯曲至少60度，焊缝不出现断裂，另外两个做宏观；储能式螺柱焊还需要做焊缝外观检验，四周分焊缝均匀。 7.4.6 电阻点焊的试件，主要做撕裂试验，不能从焊缝撕开。检查焊点的熔核大小和表面压痕的深度。 7.5
工作试件的编号方法
编号原则：公司名称英文缩写+生产车间（ESC或PBB）+序号。 7.6
工作试件的时间和有效期 台 州 长 城 机 械 制 造 有 限 公 司 Taizhou Greatwall Machinery Manufacturing Co. Ltd
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第 6 页 共 6 页 7.6.1 验证焊接结构的工作试件，必须在该结构正式生产前进行。一个工作试件能否被应用到相似的焊接结构，由焊接工程师确定，有效期无限制。 7.6.2 验证特殊的焊接工艺的工作试件，在该工艺方案应用于生产前实施，有效期无限制。 7.6.3 验证焊工技能的工作试件，有效期两年，每六个月由焊接工程师组织再做工作试件确认。 7.7
工作试件的保存和记录 7.7.1 工作试件的保存方法：在需要观察的焊缝部位涂油漆； 7.7.2 工作试件的保存期限：6个月； 7.7.3 工作试件记录表，需要由焊接技师、焊接工程师签字。
记录名称 焊接工作试件记录
附件 无 记录编号 FO1/ESPBB-ME-R23 归档地点 ME 保存期限 3年 三亿文库包含各类专业文献、行业资料、生活休闲娱乐、文学作品欣赏、应用写作文书、各类资格考试、正文-焊接工作试件管理规定74等内容。　
　保证焊接工艺用的工作试件:施焊企业在进行焊接计划编制时应注意检查,所规定的焊 保证焊接工艺用的工作试件 缝类型是否需要工作试件。在提交认可的 WPS 时按标准... 　流程及新开发的焊接试验; 3、进行焊接工艺评定试验; 4、其它有关焊接试验工作...六、 技术资料及试件管理制度: 1、各种技术资料应分类存放好; 2、应备有专门... 　正文-焊接工作试件管理规定_生产/经营管理_经管营销_专业资料。体系文件台州长城机械制造有限公司 Taizhou Greatwall Machinery Manufacturing Co. Ltd 文件编号:GWT/PE... 　文文编制会签审 件名称件编号核批准修 工作试件管理办法 订 实 施 发放号 郭嘉 1 目的 规范公司焊接工作试件的管理 2 范围 本标准规定了工作试件制作目的、... 　工作试件管理程序 工作试件管理程序 Process of management of making specimen ...上述 4.0 条款要求对应的焊工按 WPS 或 PWPS 规定焊接工作试件并记录 焊接... 　产品焊接标准试件、工作试件工艺评定控制程序2_电力/水利_工程科技_专业资料。广州...4.1.4 标准试件的焊接 技术管理部组织焊接操作技能人员参照 PWPS 文件中规定... 　焊接工作试件计划_工作计划_计划/解决方案_实用文档 暂无评价|0人阅读|0次下载|举报文档焊接工作试件计划_工作计划_计划/解决方案_实用文档。焊接工作试件计划 AP... 　压力容器焊接工艺评定试件管理制度 1.主题内容与适用范围 本制度对焊接工艺评定...《压力容器》和 GBl51《管壳式换热器》制造的压力容 器焊接试件的管理工作。...腐蚀与防护试题 1、Fe―H2O 的 E―pH 图说明该钢铁的防腐应用。 金属的 E―pH 图的应用 预计一定条件下的金属腐蚀行为； 反应金属自发腐蚀热力学倾向； 指明金属实施保护的可能 性与方向。总结 E―pH 图的规律：上腐蚀、下稳定、两边（左右）腐蚀、中间钝化。常见金 属在中性介质中都比较稳定。 应用举例：当一定环境条件时，通过调整酸度可使其进入钝化区；实行阴极保护可使其进入 保护区。 2、 3、大阴极小阳极会加速腐蚀速率 如钢管的氧化膜是金属热轧后与空气反应生成蓝黑色氧化铁层。 该氧化层不仅比金属目 材还硬，而且相对于目材金属他是阴极，而目材纯金属相对是阳极。腐蚀纯金属阳极来保护 相对是阴极氧化皮地坪漆。如果大面积氧化皮之中有破损，破损部位是阳极，周围的氧化皮 就是阴极，这就形成了大阴极小阳极。大阴极小阳极会加速腐蚀速率。 如果储罐的底部有泥沙沉积，泥沙和钢接触的部位氧气含量就很低，而泥沙周围的钢 的表面氧气含量就相对很高。 氧气含量高的区域相对其他氧气含量低位置是阴极， 氧气含量 低的位置就相对是阳极，从而形成氧气浓度电池，促进氧气含量低的位置的腐蚀。 相互搭接的表面， 开裂涂层的下面阴极保护， 空洞位置等都会形成氧气浓度腐蚀电池， 腐蚀也都很快，因为在他们四周氧气含量相对都很高。 4、腐蚀极化图说明其应用。 腐蚀极化图是一种电位―电流图， 它是把表征腐蚀电池特征的阴、 阳极极化曲线画在同一张 图上构成的。 腐蚀极化图的应用 （1）极化图用于分析腐蚀速度的影响因素 (a)腐蚀速度与腐蚀电池初始电位差的关系：腐蚀电池的初始电位差（EO,C- EO,A )， 是腐蚀的原动力； （例氧化性酸对铁的腐蚀；不同金属平衡电位对腐蚀电流的影响） (b)极化性能对腐蚀速度的影响： 若腐蚀电池的欧姆电阻很小， 则极化性能对腐蚀电流 有很大的影响； （例钢在非氧化酸中的腐蚀极化图） (c)溶液中含氧且及络合剂对腐蚀速度的影响； 例铜在含氧酸及氰化物中腐蚀极化图） （ (d)其他影响腐蚀速度的因素，如阴、阳极面积比和溶液电阻等。 （2）腐蚀速度控制因素：阳极控制、阴极控制、混合控制和欧姆控制。 5、阳极型缓蚀剂 阳极型缓蚀剂多为无机强氧化剂，如铬酸盐、钼酸盐、钨酸盐、钒酸盐、亚硝酸 盐、硼酸盐等。它们的作用是在金属表面阳极区与金属离子作用，生成氧化物或氢氧化 物氧化膜覆盖在阳极上形成保护膜。这样就抑制了金属向水中溶解。阳极反应被控制， 阳极被钝化。硅酸盐也可归到此类，它也是通过抑制腐蚀反应的阳极过程来达到缓蚀 目的的。因此有时又被称作阳极型缓蚀剂或危险型缓蚀剂， 阳极型缓蚀剂要求有较高 的浓度，以使全部阳极都被钝化，一旦剂量不足，将在未被钝化的部位造成点蚀。1 化学腐蚀的概念、及特点答案： 化学腐蚀： 介质与金属直接发生化学反应而引起的变质或损坏现象称为金属的化学腐 蚀。 是一种纯氧化-还原反应过程，即腐蚀介质中的氧化剂直接与金属表面上的原子相互作 用而形成腐蚀产物。在腐蚀过程中，电子的传递是在介质与金属之间直接进行的，没有腐蚀 电流产生，反应速度受多项化学反应动力学控制。 归纳化学腐蚀的特点 在不电离、不导电的介质环境下 反应中没有电流产生，直接完成氧化还原反应 腐蚀速度与程度与外界电位变化无关 2、金属氧化膜具有保护作用条件，举例说明哪些金属氧化膜有保护作用，那些没有保护作 用，为什么？ 答案：氧化膜保护作用条件： ①氧化膜致密完整程度；②氧化膜本身化学与物理稳定性质；③氧化膜与基体结合能力；④ 氧化膜有足够的强度 氧化膜完整性的必要条件：PB 原理：生成的氧化物的体积大于消耗掉的金属的体积，是形 成致密氧化膜的前提。 PB 原理的数学表示： 反应的金属体积：VM = m/? m-摩尔质量 氧化物的体积： VMO = m'/ ? ' 用 ? = VMO/ VM = m' ? /（ m ? ' ） 当 ? & 1 金属氧化膜具备完整性条件 部分金属的 ? 值 氧化物 ? 氧化物 ? 氧化物 ? MoO3 3.4 WO3 3.4 V2O5 3.2 Nb2O5 2.7 Sb2O5 2.4 Bi2O5 2.3 Cr2O3 2.0 TiO2 1.9 MnO 1.8 FeO 1.8 Cu2O 1.7 ZnO 1.6 Ag2O 1.6 NiO 1.5 PbO2 1.4 SnO2 1.3 Al2O3 1.3 CdO 1.2 MgO 1.0 CaO 0.7 MoO3 WO3 V2O5 这三种氧化物在高温下易挥发， 在常温下由于 ? 值太大会使体积膨胀， 当超过金属膜的本身强度、塑性时，会发生氧化膜鼓泡、破裂、剥离、脱落。 Cr2O3 TiO2 MnO FeO Cu2O ZnO Ag2O NiO PbO2 SnO2 Al2O3 这些氧化 物在一定温度范围内稳定存在， ? 值适中。这些金属的氧化膜致密、稳定，有较好的保护 作用。 MgO CaO ? 值较小，氧化膜不致密，不起保护作用。 3、电化学腐蚀的概念，与化学腐蚀的区别 答案：电化学腐蚀：金属与介质发生电化学反应而引起的变质与损坏。 与化学腐蚀比较： ①是“湿”腐蚀 ②氧化还原发生在不同部位 ③有电流产生 ④与环境电位密切相关 ⑤有次生产物4、解释现象：试验 1：铜块与锌块相互接触，放入稀盐酸介质中，在铜块一侧有氢气产生， 而锌块逐渐溶解。 试验 2：将铜块与锌块不相互接触，而在体系外用导线连接，若在导线间连接电流表。铜块 一侧有氢气产生，而锌块逐渐溶解，电流表针发生转动。 试验 3：将锌块置于稀盐酸介质中，可见锌块不断溶解，氢气不断产生。 答案：在电动序上，锌比铜易失去电子，电子通过导线或与铜接触面进入铜块，在铜表面将 电子传递给氢离子而形成氢气。同时锌离子进入溶液。 2+ Zn → Zn ＋2e 阳极 + 2H ＋2e(Cu) →H2↑ 阴极 锌块自身在盐酸介质之中的溶解问题的解释：微观动态腐蚀电池。 结论： 将两种不同电极电位的金属相互接触 （或用导线连接） 放入同一种电解质溶液中。 现象：电位较正的一端产生气泡，较负的一端会逐渐溶解。 5、解释现象：试验：3%NaCl 水溶液 1 滴至光亮的铁片上，加少量铁氰化钾（K3Fe(CN)6) 和酚酞试剂，然后把铁片置于磁场中。 现象：在液滴上逐渐产生蓝红相间的斑点，接着液滴中心变蓝，边缘便成粉红，液滴缓慢 旋转。 答案：解释现象： 在液滴上， 初期溶解氧一旦被还原， 大气中的氧优先溶于液滴边缘， 使液滴中心相对贫氧， 使整个液滴产生氧浓差。结果：液滴中心较负成为阳极， 2+ 2+ 发生：Fe→2e = Fe 反应。 Fe 与 K3Fe(CN)6 作用，形成蓝色。 液滴边缘部位较正，成 为阴极， － － 发生：O2＋H2O＋4e →4OH 反应。 OH 与酚酞作用，形成粉红色。 2+ － 又由于液滴中心的 Fe 向边缘扩散， OH 向中心扩散，使在铁片内部的电子流向液 滴边缘而形成磁场，在外磁场的相互作用下，使液滴发生旋转。 6、举例说明氧浓差腐蚀 答案：例：金属在土壤中（与土接触点为贫氧，为负极，金属腐蚀；与空气接触点为富氧， 为正极，金属不腐蚀。 ） 船的吃水线附近（水下为贫氧区，为负极，金属腐蚀；水上为富氧区，金属不腐蚀。 搅拌杆与液面接触处（同上） 。 7、解释现象：试验：一根铜丝一端置于 0.1mol/LCuSO4 溶液中，另一端置于 1mol/LCuSO4 溶液中。发现，铜丝置于 0.1mol/LCuSO4 溶液中的一端发生腐蚀（不断溶解） 。 答案： 解释： 由于两种浓度的盐通过铜丝组成了同一体系： 高浓度一端铜离子有沉积的趋势， 低浓度的一端铜有溶解的趋势，则，低浓度一端溶解给出的电子沿铜片流向另一端（高浓度 一端） ，以满足沉积铜所需要的电子。只所以发生电子流动，是因为在两端盐浓差使铜丝两 端产生电位差。 8、解释现象：试验：一根铁丝一端置于高温溶液中，另一端置于低温溶液中。发现，铁丝 置于高温溶液中的一端发生腐蚀（不断溶解） 。 答案：解释：高温部位金属活性强，易脱离金属表面而氧化，低温区或性弱。这样形成高温 区的金属氧化，产生的电子由铁丝流向低温一端，是低温一端的金属离子沉积。 各种热交换器、燃烧器等已发生温差腐蚀 9、绘出 Fe―H2O 的 E―pH 图，指出保护区、腐蚀区、钝化区和过钝化区。并举例说明该图 的应用。 答案：金属的 E―pH 图的应用 预计一定条件下的金属腐蚀行为 反应金属自发腐蚀热力学倾向 指明金属实施保护的可能性与方向 总结 E―pH 图的规律：上腐蚀、下稳定、两边（左右）腐蚀、中间钝化。 常见金属在中性介质中都比较稳定。 应用举例：如图 1，当环境条件在红点处时，通过调整酸度可使其进入钝化区；实行阴极保 护可使其进入保护区。 10、理论电位―pH 图的局限性？ 答案：一些局限性： 1．由于金属的理论电位―pH 图是一种以热力学为基础的电化学平衡图，因此它只能预 示金属腐蚀倾向的大小，而不能预测腐蚀速度的大小。2．图中的各条平衡线，是以金属与其离子之间或溶液中的离子与含有该离子的腐蚀产 物之间建立的平衡为条件的，但在实际腐蚀情况下，可能偏离这个平衡条件。 3．电位―pH 图只考虑了 OH-这种阴离子对平衡的影响。但在实际腐蚀环境中，往往存 22在 Cl 、SO4 、P03 等阴离子，它们可能因发生一些附加反应而使问题复杂化。 4．理论电位―pH 图中的钝化区并不能反映出各种金属氧化物、氢氧化物等究竟具有多 大的保护性能。 5．绘制理论电位―pH 图时，往往把金属表面附近液层的成分和 PH 大小等同于整体的 数值。 实际腐蚀体系中， 金属表面附近和局部区域内的 pH 值与整体溶液的 pH 值其数值往往 并不相同。 因此，应用电位―pH 图时，必须针对具体情况，进行具体分析，过分夸大或贬低电位 ―pH 图的作用都是不对的。 11、举例说明有哪些可能的阴极去极化剂?当有几种阴极去极化剂同时存在时，如何判断哪 一种发生还原的可能性最大?自然界中最常见的阴极去极化反应是什么? 答案： （1）氢离子还原反应或析氢反应（电极反应式） ； （2）溶液中溶解氧的还原反应； （3）溶液中高价离子的还原反应； （4）溶液中贵金属离子的还原反应。 判断： （SG）T，P= nFSE （SG）T，P= nF（EC - EA）其中：EC 为氧化剂电位； EA 为还原剂电位。因此， SE 越负， 反应可能性越最大； 有些情况下可利用氧化剂的平衡电极电位 EC 来粗略判断阴极去极化反应的可能性大小。 最常见的阴极去极化反应：析氢反应和吸氧反应 12、何谓腐蚀极化图?说明其应用。 答案：一腐蚀电池，开路时，测得阴、阳极的电位分别为 E0,C 和 E0,A。然后用可变电阻把 二电极连接起来，依次使电阻 R 值由大变小，电流则由零逐渐变大，相应地测出各电流强度 下的电极电位，绘出阴、阳极电位与电流强度的关系图，就是腐蚀极化图。因此，腐蚀极化 图是一种电位―电流图， 它是把表征腐蚀电池特征的阴、 阳极极化曲线画在同一张图上构成 的。 腐蚀极化图的应用 （1）极化图用于分析腐蚀速度的影响因素 (a)腐蚀速度与腐蚀电池初始电位差的关系：腐蚀电池的初始电位差（EO,C- EO,A )， 是腐蚀的原动力； （例氧化性酸对铁的腐蚀；不同金属平衡电位对腐蚀电流的影响） (b)极化性能对腐蚀速度的影响： 若腐蚀电池的欧姆电阻很小， 则极化性能对腐蚀电流 有很大的影响； （例钢在非氧化酸中的腐蚀极化图） (c)溶液中含氧且及络合剂对腐蚀速度的影响； 例铜在含氧酸及氰化物中腐蚀极化图） （ (d)其他影响腐蚀速度的因素，如阴、阳极面积比和溶液电阻等。 （2）腐蚀速度控制因素：阳极控制、阴极控制、混合控制和欧姆控制。 13、试用腐蚀极化图说明电化学腐蚀的几种控制因素以及控制程度的计算方法。 答案：?100%?100%14、混合电位理论的基本假说是什么? 答案：混合电位理论包含两项基本假说： （1）任何电化学反应都能分成两个或两个以上的氧化分反应和还原分反应。 （2）电化学反应过程中不可能有净电荷积累。 根据混合电位理论，腐蚀电位是由同时发生的两个电极过程，即金属的氧化和腐蚀剂 的还原过程共同决定的，是腐蚀体系的混合电位。因此，根据腐蚀极化图很容易确定腐蚀电 位并解释各种因素对腐蚀电位的影响。 而根据腐蚀电位的变化却不能准确判断腐蚀速度的大 小或变化。必须测定相应的极化曲线，根据腐蚀极化图或动力学方程式才能确定腐蚀速度， 研究腐蚀动力学过程和机理。 15、何谓差异效应?产生负差异效应的原因是什么？（1） 答案：差异效应现象和定义 图中开关又断开的情况下，锌试样处于自腐蚀状态，锌上的析氢速度为 V0。 然后接通开关， 使锌试样与同溶液中的电位正的金属铂连通，锌上的析氢速度为 V1，则（2）差异效应的腐蚀极化图解释 （3）负差异效应，及其形成原因16、为什么说防腐就是防水？（可从极化与去极化角度解释） 答案：在一般情况下，具备腐蚀电池条件后，腐蚀初始速度较大，但很快变慢，直至很小。 此现象称为极化现象。但当环境有水存在时，会发生： 氢去极化腐蚀：氢离子还原为氢气。 酸性介质中： + 2H ＋2e → H2 H + ＋ H2 O MH H2 ＋2M H2 ＋2M OH ＋M(H2O ) M（ H）＋ OH H2 ＋2M -+ 反应步骤如下： H H2 O → + H ＋M（e）→ MH ＋MH → + 或 MH ＋ H ＋M（e）→ 碱性介质中： H2O＋M（OH ）→ M(H2O ) → M（ H）＋ M（ H）→氢离子小，得电子后变相，使反应不断进行，去极化能力强。 氧去极化腐蚀 氧分子在阴极上的还原反应(生成 H2O、OH-)的电化学腐蚀称为氧去极化腐蚀。 由于氧分子的非离子化，氧分子在溶液中的溶解度较小（常压下最高浓度约为 10-4mol/L）,所以，氧向金属表面的输送过程如下： ①通过空气-溶液界面融入溶液，②以对流或扩散方式通过溶液的主要厚度层， ③以扩散方式通过金属表面的溶液静止层而到达金属表面。 一般认为步骤③是传质最慢步骤。 在酸性介质中氧电极过程为： 形成半价氧离子 形成二氧化一氢 形成二氧化一氢离子 形成过氧化氢 形成水 HO2 O2 O2 ＋e ＋H → ＋H + + → O2→ HO2 HO2 -＋e HO2→ H2O2H2O2 ＋ 2H 或+＋2e → 2H2OH2O2 → 1/2 O2 ＋ H2O + O2 ＋ 4H ＋4e → 2H2O总反应一般认为，第一步骤为控制步骤。 氢离子小，来源广泛，还原产物离开溶液。总的表现出氢去极化能力很强。氧在水中溶 解有限，扩散速度较慢，但过电位较小。总的表现出氧去极化能力相对较小。 结论：H+(H2O)和 O2 是防腐的主要敌人，防腐应该说就是防水、防酸和防氧。显然，去湿， 调整 pH 值，除氧是防腐的首要问题。 17、金属钝化的概念及钝化图和应用 答案：金属在腐蚀过程中，由于极化，尤其是阳极极化，使腐蚀速度急剧下降，这在金属防 腐中有重要意义。 要利用这一现象， 即必须研究金属极化的规律。 由于阳极极化使金属的腐蚀减缓， 因此， 把阳极极化称为金属的钝化。 钝化过程可划为四个阶段SISI2 SI1 SI3-40E1E2E3E4E活化溶解区： 随电位升高值 E1,电流密度由 I1 逐渐增加至 I2,电位达到 E2 就不再增加。 称 E1 为初始电位，称 I1 为初始电流密度， E2 为致钝电位， I2 为致钝电流密度。 人们称 E1―E2 区为活化溶解区。活化―钝化过渡区：电位到达 E2 之后阻隔阳极过程的氧化膜不但生成和溶解，随着电 位的升高，氧化膜越来越完整。这段电流测得的是上下抖动的虚线。但电位到达 E3 时，电 流密度稳定一较小值 I3 。人们称 E3 对应的电流密度 I3 为维钝电流密度，称 E2―E3 区为 活化―钝化过渡区。 钝化区：电位到达 E3 后，随电位升至 E4 时，电流密度始终维持在 I3 。 在 E3―E4 电 位区间内，当电流密度小于 I3 时，金属就会再度腐蚀。这对阳极实施电化学保护有重要意 义。人们称 E3―E4 电位区间为钝化区。 过钝化区：当电位到达 E4 后继续升高，形成的氧化膜物质可能被氧化成更高价阳离子 或变成可溶性阴离子或升华， 或再更高的为电场作用下， 氧化膜的半导体性质已不能够保护 金属的进一步氧化。从而使腐蚀再度开始并加剧。人们称大于 E4 电位为过钝化区。 结论：由金属钝化过程S I―E 曲线可知，具有意义的是钝化区。这一区域可使金属处 于保护。要达到这一区域，金属充当阳极时的外电位与电流密度必须控制到这一区域。若不 是外加电压和电流，金属与钝化剂及环境要有较好的对应和选择。 显然，钝化区的 E3 越低，E4 越高，其钝化能力越强。越易实现阳极保护。 18、关于金属钝化的解释有几种理论？简述各理论并比较？ （1）成相膜理论 这种理论认为，当金属阳极溶解时，可以在金属表面生成一层致密的、覆盖得很好的固 体产物薄膜。这层产物膜构成独立的固相膜层，把金属表面与介质隔离开来，阻碍阳极过程 的进行，导致金属溶解速度大大降低，使金属转入钝态。 （2）吸附理论 吸附理论认为，金属钝化是由于表面生成氧或合氧粒子的吸附层，改变了金属/溶液界 面的结构，并使阳极反应的活化能显著提高的缘故。即由于这些粒子的吸附，使金属表面的 反应能力降低了，因而发生了钝化。 （3）两种理论的比较 共同点；差异点 19、什么叫局部腐蚀？为什么说局部腐蚀比全面腐蚀更有害？ 答案：全面腐蚀：腐蚀在整个金属表面上进行。 局部腐蚀：腐蚀集中在金属表面局部，大部分几乎不发生腐蚀。 全面腐蚀的阴阳极尺寸微小且紧密靠拢、动态变化不定，在微观上难以分辨，在宏观上 更不能区别。 局部腐蚀的阴阳极区独立存在， 至少在微观上可以分开。 阳极区面积小， 阴极区面积大。 有人把全面腐蚀归为化学腐蚀， 把局部腐蚀归为化学腐蚀。 很明显， 全面腐蚀可以预测， 易于观察变化，容易预防和发现，危害较小；对于局部腐蚀，由于发生在局部，甚至发生在 金属的内部，极具隐蔽性，不易观察和发现，往往预测不到而毫无预兆突然发生，危害性较 大。目前，由于局部腐蚀的预测和防止还存在困难，故局部腐蚀引发的突然灾难事故，远远 大于全面腐蚀带来的事故。 20、电偶腐蚀的概念、因素、控制 答案： ⑴电偶腐蚀的概念 异金属在同一介质中接触， 由于腐蚀电位不相等有电偶电流通过， 是电位较低的金属加 速溶解，造成接触处的局部腐蚀；而电位较高的金属，溶解速度反而减少。 上述的本质是两种不同的金属电极构成宏观原电池腐蚀， 称为电偶腐蚀， 亦称接触腐蚀 或双金属腐蚀。例一：沿海一硫酸厂，SO2 冷凝器采用内管石墨（走 SO2 ） ，外管为碳钢（走冷凝―海水） 。 石墨与碳钢在套接上有局部连接。使用半年后，局部腐蚀穿孔。 例二：各种金属管道中的连接处、转弯处沉积的异金属离子，都会构成电偶腐蚀。 例三：金属连接的螺丝、铆钉、焊接材料等等 ⑵影响电偶腐蚀的因素 两种金属的电偶序位置 两种金属的面积比：阳极的腐蚀速度 ? 与阴极的面积大小有关阴极的面积越大，腐 蚀速度越快。阴极面积 Sk ,阳极面积 Sa,二者之比为： Sk / Sa。阳极的腐蚀速度有： ?=k Sk / Sa 在氢去极化腐蚀时，阴极面积相对较大时，阴极电密度相对较小，使阴极上的氢过电位 变小，氢去极化的能力就越大，使阳极的腐蚀速度增加。 在氧去极化腐蚀时， 阴极面积相对较大时， 对阳极腐蚀速度影响相对于氢去极化腐蚀较 小，但还是会加剧阳极腐蚀。 介质的电导率： 介质是电化学腐蚀的离子导体， 异金属共处于同一介质中接触处为电子 导体。 当电子导体电阻很小时，离子导体的导电能力决定腐蚀速度。 当介质有较强的导电能力时(强电解质溶液） 阳极的表面 （四面八方） 都可发生腐蚀 （偶 电流可分散到远离接触点的阳极表面上去，阳极所受腐蚀较为均匀） ，容易观察到表面的腐 蚀痕迹。容易预防。 当介质有较弱的导电能力时(弱电解质溶液）阳极的大部分表面（四面八方）不发生腐 蚀（偶电流不能分散到远离接触点的阳极表面上去） ，容易在接触点附近发生腐蚀，结果相 当于缩小了阳极面积，加大了接触点的腐蚀速度，且腐蚀点隐藏在不易观察的接触面上，不 以预防，危害较大。 ⑶电偶腐蚀的控制 在设计设备与部件时，避免异金属腐蚀 必需异金属接触时，选用电偶序相近的异金属 必需异金属接触时，采用大阳极小阴极的结构 必需异金属接触时，采用非金属绝缘 必需异金属接触时，要进行较好的表面处理 21、小孔腐蚀的概念、特征、因素与控制 答案： ⑴小孔腐蚀的概念：在金属的局部地区，出现向深部发展的腐蚀小孔，其余地区不腐蚀或腐 蚀轻微，这种腐蚀形态称为小孔腐蚀，简称孔蚀或称点蚀。 具有自钝化的金属（含合金） ，如不锈钢、铝、铝合金，钛或钛合金等，碳钢在氧化皮或绣 层有孔隙的情况下，在含有氯离子的介质中，经常发生小孔腐蚀。 ⑵金属小孔腐蚀的特征 蚀孔小，直径约为数 10 微米；蚀孔深：深度一般大于孔径；疏密不等，多少不一。空口多 数有腐蚀产物覆盖。 腐蚀开始到暴露（肉眼可见）一般要经历 200 天以上。 （诱导期较长） 孔蚀沿重力方向发展，一旦形成蚀孔，具有“向下深挖”的动力。 一些蚀孔在外界影响下， 可能停止发展， 留下一些蚀坑； 少数蚀孔继续发展， 甚至穿透金属。⑶影响小孔腐蚀的因素 金属性质的因素：自钝化金属敏感 介质中离子的影响：尤利格等人确定氯离子浓度与电位的关系: 18-8 不锈钢 Eb= - 0.088 S ?Cl + 0.108 铝 Eb= - 0.124 S ?Cl - 0.0504人们称 Cl 是小孔腐蚀的“激发剂”。 但介质中有 FeCl3 、CuCl2、HgCl2 时，不仅具备了氯离子条件，还具备了氧化剂条件， 即使在缺氧条件下也会发生小孔腐蚀。为什么？ 温度和酸度：影响不明显。 （条件环境是使金属钝化，非钝化环境条件不是这里讨论的问题） ⑷介质流速影响 介质的流速对对小孔腐蚀有双重作用：流速增加，加大溶解氧向金属表面传送，使钝化 膜易形成；流动的介质带走了金属表面的沉积物，除去了小孔腐蚀的封闭环境，减少了小孔 腐蚀的机会。 实验：将 1Cr13 不锈钢片置于 50℃ 、流速 0.13m/s 的海水中， 1 个月后发生小孔腐蚀并 穿孔；当海水流速增加到 2.5m/s 时，13 个月后无小孔腐蚀；当流速到形成湍流，钝化膜经 不起冲刷而破坏，产生另一类腐蚀――磨损腐蚀。 经验使我们会看到：不锈钢设备经常运转，小孔腐蚀较轻，长期不使用易发生小孔腐蚀。 金属的表面状态：平整程度、清洁程度、焊渣、伤痕等 ⑸小孔腐蚀的控制 选用耐小孔腐蚀的材料： 降低介质中氯离子浓度 加入缓蚀剂 预钝化 外加阴极电流保护 22、缝隙腐蚀的概念、特点与控制。缝隙腐蚀与小孔腐蚀的区别？ 答案： ⑴缝隙腐蚀的概念： 金属在腐蚀介质中， 由于金属与金属或金属与非金属之间形成特别小的 缝隙，使缝隙内介质处于滞留状态，引起缝隙内金属加剧腐蚀。典型例子：法兰连接面，螺 母压紧面，焊缝气孔或虚焊面，锈层，长期密不透风的覆盖物下面等。 ⑵缝隙腐蚀的特点：缝隙大小约在 0.025～ 0.1mm 之间（肉眼不易分辨） 。当缝隙宽度大于 0.1mm 后，缝隙内的介质不易滞留，不易发生缝隙腐蚀。 缝隙腐蚀的金属比小孔腐蚀更为普遍， 除易钝化金属易发生外， 其他金属也发生缝隙腐 蚀。 缝隙腐蚀的介质比小孔腐蚀更为普遍， 几乎所有的介质环境下都可发生缝隙腐蚀， 而在 活泼性阴离子的中性介质中最易发生。 ⑶缝隙腐蚀的控制 选材上采用耐蚀合金： 结构设计上防止形成缝隙： 腐蚀程度 金属之间镙杆（栓）连接＞ 叠（加）焊（接）＞ 对（齐）焊（接） 。 对缝隙用固体填实。采用电化学保护 金属表面的状态：光洁度、整洁度 ⑷缝隙腐蚀与小孔腐蚀的异同点 ①起源不同：小孔腐蚀起源于金属表面的孔蚀核，缝隙腐蚀起源于金属表面的特小缝隙； 材料、介质条件不同：小孔腐蚀，易钝化金属，只在含有 Cl 离子的介质中发生，缝隙腐蚀 可在任何金属、介质中发生； ②腐蚀过程不同： 小孔腐蚀是慢慢形成闭塞电池， 缝隙腐蚀由于先有缝隙的存在而是闭塞电 池形成较快；小孔腐蚀往往沿重力方向发展，孔直径小而形成全封闭的闭塞电池，而缝隙腐 蚀各种方向都有发展，缝隙相对于小孔较宽，形成的闭塞电池的程度较小孔要小（半闭塞滇 池） 。 ③腐蚀的形态不同：小孔腐蚀的孔窄而深，缝隙腐蚀的蚀坑是广而浅；小孔腐蚀一旦形成， 新的时孔不再发生，缝隙腐蚀将不断发生新的腐蚀点。 23、 晶间腐蚀的概念、特点、因素与控制。举一个晶间腐蚀的例子。 答案： ⑴晶间腐蚀的概念：腐蚀沿着金属或合金的晶粒（体）边界或它的邻近区域发展，晶粒本身 腐蚀很轻微。 ⑵晶间腐蚀的特点与危害： 腐蚀使晶粒间的结合力大大削弱， 直至使金属的机械强度完全尚 失。遭受腐蚀的不锈钢，表面看来还很光亮，但轻轻敲打，就会碎成细粒，并可见细粒表面 发生颜色改变（锈迹斑斑） 。此种腐蚀隐蔽性很强，易造成设备的突然破坏，危害性极大。 晶间腐蚀敏感性高的材料：不锈钢 镍基合金 铝合金 镁合金等。 ⑶晶间腐蚀的控制 重新固溶处理 钝化处理 稳定化处理 采用低碳钢、双相钢 ⑷电焊。当电焊后没有及时淬火或稳定化处理可能引起晶间腐蚀。 24、 应力腐蚀的概念、特征与控制。 答案： 应力腐蚀的概念： 是指金属材料在固定应拉力和特定介质的共同作用下引起的破裂。SCC。 特征： 工程上常用的材料，如不锈钢、铜合金、碳钢、高强度钢等，在特定介质中都可能产生 应力腐蚀破裂。在腐蚀的过程中材料先出现微观腐蚀裂纹，然后再扩展为宏观裂纹；微观裂 纹一旦生成，其发展速度比其他类型局部腐蚀快得多。例，碳钢在海水中的应力腐蚀速度是 6 小孔腐蚀的 10 ，而且材料在破裂前没有明显的预兆。显然，应力腐蚀破裂是局部腐蚀最具 危险的腐蚀。 应力腐蚀的控制 选用耐蚀的材料：海水中、盐水中碳钢好 双相钢港应力腐蚀能力强：例 1Cr10Ni10 双相钢 42%MgCl2 沸腾介质中，2000 小时无 应力腐蚀破裂；而奥氏体不锈钢 1 小时内材料破裂。 控制应力：在制备和装配构件时，应使构件具有最小的残余应力。正确进行热处理，消 除构件的内应力。 控制介质： 采用电化学保护 25、 疲劳腐蚀的概念、机理和控制。概念：金属材料在循环应力或脉动应力和介质的联合作用下，引起的断裂腐蚀形态。 疲劳腐蚀机理： 交变应力、 脉动应力使金属表面形成滑移， 由于挤压效应， 使局部产生高温、 裂缝而形成裂纹源，最后发展成为宏观腐蚀疲劳纹。直至断裂。 腐蚀疲劳的控制：选材、表面处理、阳极保护等等。 26、 （磨损腐蚀）水轮机叶片、船螺旋桨的背面（迎流体面的反面） ，常出现孔蚀坑。请 正确解释产生这种腐蚀的原因。 答案：由于水轮机叶片、船螺旋桨的背面与介质（水）的相对运动使其表面遭受介质（水） 的磨损腐蚀。机理是：金属构件与介质做高速相对运动，使金属背面（迎流体面的反面）产 生负压，局部表面产生涡流和气泡，气泡在不断生成与破灭，破灭的气泡产生的压力不断拍 打着金属的表面而使金属表面产生腐蚀， 产生类似湍流腐蚀的孔蚀坑。 这种腐蚀称为空泡腐 蚀，有称空穴腐蚀或汽蚀。 27、金属腐蚀防护的方法 答案：研究腐蚀机理，探讨腐蚀规律，了解发生腐蚀的原因及影响腐蚀的相关因素，主要目 的就是指出高效简便、切实可行的防止金属材料或设备腐蚀的得力措施，达到防蚀，减蚀、 缓蚀、免蚀的目的，以控制腐蚀造成的破坏，延长材料或设备使用寿命。由于腐蚀本身的复 杂性，腐蚀防护技术涉及范围很广，内容十分丰富。实践中应用最广的腐蚀防护措施有， (1)正确选材和合理设计。 (2)改善腐蚀环境。调整酸度、湿度、添加缓蚀剂等 (3)电化学保护。 阳极保护、阴极保护、联合保护 (4)表面保护。 钝化、电镀、涂层 28、防腐结构设计 答案：合理的结构设计对于腐蚀控制十分重要，因为即使选用了性能良好的耐蚀材料，也会 由于结构设计不合理而造成水分和其它腐蚀介质的积存、 局部过热、 应力集中、 流体涡流等， 从而引发多种形态的局部腐蚀，加速构件的腐蚀破坏，造成严重的腐蚀后果。可以这样讲： 合理选材主要侧重于控制材料的全面腐蚀，而合理的结构设计主要是为控制材料的局部腐 蚀。 防腐结构设计主要从下述方面考虑： ⑴尽量避免水分及尘粒的积存，水溶性介质及尘粒的积存会引起并加速有关部位的局部腐 蚀，因此应尽量避免可能使水分及尘粒积存的结构。 ⑵正确选择连接方式 结构设计中， 同种材料或异种材料的连接是不可避免的， 各种连接方式都可能引发缝隙 腐蚀或电偶腐蚀，因此必须重视正确选择连接方式。常用的连接方式有配合尺寸连接、螺纹 连接，铆接，焊接，粘结和法兰盘连接等，各种连接方式都有各自的特点。从防腐角度看， 粘结不仅无缝隙，而且粘接剂多为绝缘体，粘结剂形成膜可隔绝被连接件的直接接触，有利 于防止电偶腐蚀，所以是最佳的连接方式。当然对于别的连接方式，只要采取可靠的对应措 施，也可以避免或减轻发生局部腐蚀的趋势，故针对具体情况，合理选择连接方式并辅之以 相应的防腐措施是防腐结构设计中的重要内容。 ⑶防止环境差异引起的腐蚀 由于环境差异会形成多种宏观腐蚀电池， 导致阳极区的局部金属发生严重腐蚀。 比如由 于温度差形成温差电池，由于通气差异形成氧浓差电池；由于浓度差形成盐浓差电池等，它 们都属于环境差异电池，基于这类因素造成的腐蚀，都属于环境差异腐蚀。在结构设计中， 应当注意避免局部金属之间的环境差异， 比如将加热器安置于溶液的中间， 防止形成环境差 异电池，减轻或消除由于环境差异造成的腐蚀。 ⑷防止各种局部腐蚀结构设计合理与否，与发生多种形式的局部腐蚀有密切的关系，诸如电偶腐蚀、缝隙腐 蚀，应力腐蚀、湍流腐蚀等都可能由于不合理的结构设计而引发。 29、防腐工艺设计 无数事实表明， 金属材料的加工制造和装配与腐蚀事故的发生关系密切， 许多腐蚀问题 是由于不合理的工艺过程留下的严重隐患造成的，因此必须高度重视防腐工艺设计。 下面就加工环节中应考虑到的防腐措施作一扼要介绍。 (一)机械加工 (1)金属材料进行机械加工成型工艺时应保证较小的残余应力。 (2)金属材料经过机械成型加工后应及时进行消除应力热处理。 (3)磨光、抛光及喷丸处理有助于提高材料耐蚀性。 (4)保证机械加工表面光洁度，特别是在应力集中处。 (5)机械加工中使用的切削冷却液，应对加工材料无腐蚀性。 (6)对某些零件应采取必要的工序间防锈措施。 (二)热处理 (1)应防止金属高温氧化和脱碳，最好采用真空热处理、可控气氛热处理、感应加热处理或 使用热处理保护涂料。 (2)对有氢脆敏感性的材料如高强钢、超高强钢及钛合金，不能在含氢气氛中加热。 (3)对易产生沿晶腐蚀和应力腐蚀的材料， 应避开敏感的热处理温度， 并严格遵守工艺规程。 (4)对于在腐蚀性介质中处理的工件，应及时清除腐蚀性残留物。 (S)对于可产生较大残余拉应力的热处理，在最终热处理后，须采取消除应力措施。 (6)表面淬火、化学热处理等有助于提高材料耐蚀性，若有条件或可能时，应尽量采用。 (三)锻造和挤压 (1)应控制锻件流线末端的外露。 (2)对有较大残余应力的锻件应采取消除应力措施。 (3)某些锻造工艺对提高耐蚀性有利，如对高强度铝合金来说， 自由锻比模锻更有利于提 高锻件的抗应力腐蚀能力。 (四)铸造 (1)尽量采用精密铸造工艺，减少铸件的孔洞、砂眼。 (2)若有可能应尽量除去铸件表面的多孔层或进行封孔处理。 (3)避免铸件上镶嵌件与铸件之间较大的电位差，减轻电偶腐蚀的危害。 (五)焊接 (1)从防腐角度看，对接焊比搭接焊好，连续焊比断续焊和点焊好，若有可能，最好以粘接 代替焊接。 (2)焊材成分应与基体成分相近，或焊条材料电位比基体更正一些，避免大阴极(基体)，小 阳极(焊缝)的不良腐蚀组合。 (3)焊缝处的热影响区容易发生局部腐蚀，应采取必要的保护措施。 (4)焊接后，焊缝处的残渣应及时清理干净，以免残渣引起局部腐蚀。 (5) 点焊件、断续焊件及单面搭接焊件，宜采用涂漆或喷涂金属等方法。 (6)焊接和表面处理二者在工序上应有合理全排。 (六)表面处理 许多零件或构件都要经过电镀、 氧化、 涂漆等各种表面处理， 这些工序虽然属防腐措施， 但若处理不当也会腐蚀工件或留下腐蚀隐患。 (1) 脱脂、酸洗等表面处理工序可能产生过腐蚀或渗氢，应慎重处理。 (2) 电镀，氧化处理后要及时清理残留的各种腐蚀性介质。(3) 酸洗、电镀后要考虑除氢处理。 (4) 联结件或组合件一般先进行表面处理，然后联结或组合。 (5) 对于破损的表面处理层应及时返工或修补。 (6) 对高强、超高强度钢、铝、镁、钛合金等，应严格遵守相应的要求和规定。 (七)，装配 ． (1)装配前应检查和核实零件的镀层是否正确， 保护层是否有损伤， 零件是否已发生腐蚀等。 (2) 易于发生腐蚀的零件，不允许赤手装配，防止手汗对零件的腐蚀。 (3)装配时注意不要造成过大的装配应力。 (4)对不宜接触的材料不能装配在一起。 (5)对有密封要求的部位，在装配中要保证密封质量。 (6)装配中及装配结束后应及时进行清理检查，除去灰尘，金属屑等残留物，并检查通风孔、 排水孔等孔口，使之不被堵塞，以便腐蚀性介质及时排除。 30、何为缓蚀剂？缓蚀剂的分类？简要介绍不同缓蚀剂的作用机理。 答案： 缓蚀剂是一种当它以适当的浓度或形式存在于介质中时， 可以防止和减缓腐蚀的化学 物质或复合物质。 缓蚀剂的分类： (1)按化学结构分为无机缓蚀剂和有机缓蚀剂。 (2)按使用介质的 pH 值分为酸性介质(pH ≤1～4)缓蚀剂、中性介质(pH＝ 5～9)缓蚀剂和 碱性介质(pH ≥ 10～12)缓蚀剂。 (3)按介质性质分为油溶性缓蚀剂、水溶性缓蚀剂和气相缓蚀剂。 作用机理： (一)缓蚀剂的吸附理论 吸附理论认为， 许多有机缓蚀剂属于表面活性物质， 这些有机物分子由亲水疏油的极性 基和亲油疏水的非极性基组成； 当它们加入到介质中后， 缓蚀剂的极性基定向吸附排列在金 属表面，从表面上排除了水分子和氢离子等致腐粒子，使之难于接近金属表面，从而起到缓 蚀作用。如各种胺类化合物。 (二)缓蚀剂的成膜理论 ． 成膜理论认为， 缓蚀剂能与金属或腐蚀介质的离子发生反应， 结果在金属表面上生成不 溶或难溶的具有保护作用的各种膜层，膜阻碍了腐蚀过程，起到缓蚀作用。 (1)这类缓蚀剂中有一大部分是氧化剂，如铬酸盐、重铬酸盐、硝酸盐、亚硝酸盐等， 它们使金属表面生成是有保护作用的氧化膜或钝化膜。这类缓蚀剂相当于钝化剂的作用。 (2)有一些非氧化性的有机缓蚀剂，如硫醇与铁在酸性介质中、喹啉与铁在盐酸中，能 够生成难溶的化合物膜层，叫做沉淀膜。沉淀膜起到类似于氧化膜的作用，达到缓蚀效果。 (三)电极过程抑制理论 这种理论认为， 缓蚀剂的作用是由于缓蚀剂的加入抑制了金属在腐蚀介质中的电化学过 程，减缓了电化学腐蚀速度。由图 3―3 可以看出，缓蚀剂的存在可能分别增大阴极极化或 阳极极化，也可能同时增大阴极极化和阳极极化，根据缓蚀剂对电化学过程阻滞的类型，将 缓蚀剂分为以下三种。 1．阳极抑制型缓蚀剂 2．阴极抑制型缓蚀剂 3．混合抑制型缓蚀剂 31、什么叫电化学阴极保护？有几种方法？区别是什么？答案：32、电化学阳极与电化学阴极保护的不同点是什么？ 答案： 两种电化学保护的比较 阴极保护和阳极保护都属于电化学保护， 都只适用于导电的介质中， 都可以考虑与缓蚀 剂、表面涂层等联合保护，但二者又有以下区别： ⑴被保护金属 从理论上看， 阴极保护对各种金属材料都有保护效果， 而阳极保护只能用于在具体介质 条件下能够钝化的金属，否则反而会加剧金属的腐蚀溶解。 ⑵介质的腐蚀性 ‘ ， 阴极保护不宜用于强腐蚀性介质中，否则保护电流太大，保护效果不佳，而阳极保护可 用于弱、中、强乃至极强的腐蚀性介质中。 ⑶保护电位偏离造成的后果 对阴极保护，如果电位偏离保护电位，不致造成严重后果；而对阳极保护，则可能使金 属活化或过钝化，造成严重的腐蚀后果。 ⑷外加电流值 阴极保护外加电流值较大．且不代表金属腐蚀速度，阳极保护外加电流值较小，通常代 表被保护金属的腐蚀速度。 ⑸外加电流分布均匀性 阴极保护电流分布不均匀，因此所需辅助电极数量比阳极保护大。 ⑹安装运转费用 阴极保护对电源要求不严，但保护电流值很大，故设备安装费用低而运行费用高。阳极 保护恰恰相反，需要恒电位仪及参比电极，设备费用高而运行费用较低。 33、我们说，化学腐蚀是全面腐蚀，电化学腐蚀是局部腐蚀。从“全面”和“局部”的比 较而言，不难得到结论，化学腐蚀比电化学腐蚀的危害更严重。这个结论对吗？请阐述理 由。 34、若要求你对地下埋设的煤气管道进行防腐设计，请指出关键点。 答案：预防的关键点（为什么） ：①氢损伤的预防 ②氧浓差腐蚀的预防 ③细菌腐蚀的预防 ④ 杂散电流的预防。防护方法：选择耐氢损伤管材；采用涂层和电化学保护。 （详细内容） 。 35、阐述腐蚀与防护的意义。 36、学习腐蚀与防护科学知识之后的体会。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 。 关系，线?表示 关系，线? 的稳定存在区，线?与线?之间是 ，其腐蚀特征 ，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 下方是 的稳定存在区， 线?上方是 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 是 ，防止游离 CO2 腐蚀的措施是 4． 凝汽器铜管在冷却水中的脱锌腐蚀有 时易发生 脱锌，海水作冷却水时易发生 5．过电位越大，金属的腐蚀速度越 下决定金属腐蚀速度的主要因素为 以下，其含量应控制在 这时 Ecorr 值偏向 、 范围为宜。 和 脱锌。 ，活化极化控制的腐蚀体系，当 关系，活化极化控制 ，使水中氧含量达到 ，加药点常在 。 极极化曲线陡， 。 形式。淡水作冷却水 ，运行中将给水的 pH 值控制在极化电位偏离 Ecorr 足够远时，电极电位与极化电密呈 6．为了防止热力设备发生氧腐蚀，向给水中加入 ，与氧的反应式为 控制。 7．在腐蚀极化图上，若 Pc&&Pa， 电位值，是 极极化曲线比三、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．凝汽器铜管内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 ? =10 ? 6 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。 0Fe2+/Fe = （E0.44） 2．写出 V-与 icorr 的关系式及 Vt 与 icorr 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 = Cu2+ + 2e H2 = 2H+ + 2e 2H2O = O2 + 4H+ + 4e E0Cu2+/Cu = + 0.337V E02H+/H = 0.000V E0O2/H2O = +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 HNO3 中的腐蚀速度为何比在稀 HNO3 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。10.20R = 2.8 R = 2.6pH (2 5 o C )10.00 R = 2.4 9.80 9.60 9.40 R = 2.1 9.20 9.00 8.80 R = 2.3 R = 2.2234567 8 9 101520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 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 与线?之间是 3．碳钢在 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 防止氧腐蚀，通常采用以 可达 为 水中的 腐蚀为 ，通常加药点在 ，该法适用于 控制，Ecorr 靠近 为主， 。 全部变为 ，消除炉 电位；Pc &&Pa 时， 条件。 控制，Ecorr 靠近 电位。 。 、 ，其腐蚀特征为 。为 为辅助的防腐蚀方法。使水中氧含量 ，其反应式 、 、 区。 溶液中，奥氏体不锈钢在 溶液中易发生应力腐蚀破 ，阴极反应为 。 区，线?上方是 区，线? ，析氢腐蚀为以下。联氨除氧时，给水中联氨含量控制在6．协调磷酸盐处理的实质是把炉水的 7． Pa&&Pc 时，腐蚀为三、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 100μ A/cm2, 求其腐蚀速度 V-(g/m2d) 和 Vt (mm/a)。已知 ACu= 63.55, ρ =8.96g/cm3。 2．在中性溶液中，Fe2+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 E0Fe2+/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 = Cu2+ + 2e E0Cu2+/Cu = + 0.337VH2 = 2H+ + 2e 2H2O = O2 + 4H+ + 4eE02H+/H = 0.000V E0O2/H2O = +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 H EO G2FE E tp DEp E pp Eo AC Blg iip ip p图 1. 具有钝化行为金属的阳极极化曲线 2．画出 Fe-H2O 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 实验 实验 实验 实验 实验 实验 实验2 3 4 5 6 7 8 9恒电位法测定阳极极化曲线 …………………………………………………3 塔菲尔直线外推法测定金属的腐蚀速度 ……………………………………5 失重法测定金属的腐蚀速度 …………………………………………………7 线性极化法测定金属的腐蚀速度 ……………………………………………10 电位-pH 图的应用………………………………………………………………12 动电位扫描法测定金属的阳极极化曲线 ……………………………………14 电偶腐蚀速度的测定 …………………………………………………………15 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实实验 1 腐蚀试样的制备验部分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内中央部分。 5． 把配制好的环氧树脂倒入摆好金属试样的塑料圈内。 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CCC致钝电密、维钝电密和钝化电位（钝 化区电位范围） 。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，在一定的电位范围内，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范围。 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 A3 钢电极 粗天平 量筒 1000mL；100 mL 烧杯 1000 mL 温度计 电炉 NH4HCO3 及 NH3?H2O, 无水乙醇棉，水砂纸。 四、 实验步骤 1． 溶液的配制 （1）烧杯内放入 700 mL 去离子水，在电炉上加热到 40℃左右，放入 160g NH4HCO3 ， 搅拌均匀，然后加入 65 mL 浓 NH3?H2O 。 （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 A3 钢在 NH4HCO3-NH4OH 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（50μ A/cm2 左右）活化 1～2min 再测定。外 接 测 量 公恒电位仪数学电压表研参辅1452 3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）调节恒电位（从自腐蚀电位开始）进行阳极极化，每隔 2min 增加 50mV，并分别 读取不同电位下相应的电流值，当电极电位达到+1.2V 左右时即可停止试验。 五、 结果及数据处理 1． 求出各点的电密，添入自己设计的表格。 2． 在半对数坐标纸上用所得数据作 E―lgi 曲线。 3． 指出碳钢在 NH4HCO3-NH4OH 中进行阳极保护的三个基本参数。 六、 思考题 1． 阳极极化曲线对实施阳极保护有何指导意义？ 2． 极化曲线测量对研究电极、辅助电极、参比电极和盐桥的要求是什么？实验 3塔菲尔直线外推法测定金属的腐蚀速度一、 目的 1． 掌握塔菲尔直线外推法测定金属腐蚀速度的原理和方法。 2． 测定低碳钢在 1MHAc+1MNaCl 混合溶液中腐蚀电密 ic 、阳极塔菲尔斜率 ba 和阴 极塔菲尔斜率 bc 。 3． 对活化极化控制的电化学腐蚀体系在强极化区的塔菲尔关系加深理解。 4. 学习用恒电流法绘制极化曲线。 二、 实验原理金属在电解质溶液中腐蚀时，金属上同时进行着两个或多个电化学反应。例如铁在酸性 介质中腐蚀时，Fe 上同时发生反应： Fe → Fe2+ +2e 2H+ +2e → H2 在无外加电流通过时，电极上无净电荷积累，即氧化反应速度 ia 等于还原反应速度 ic ,并 且等于自腐蚀电流 Icorr ,与此对应的电位是自腐蚀电位 Ecorrr 。 如果有外加电流通过时，例如在阳极极化时，电极电位向正向移动，其结果加速了氧化 反应速度 ia 而拟制了还原反应速度 ic ,此时，金属上通过的阳极性电流应是： Ia = ia -|ic| = ia + ic 同理，阴极极化时，金属上通过的阴极性电流 Ic 也有类似关系。 Ic = -|ic| + ia = ic + ia 从电化学反应速度理论可知， 当局部阴、 阳极反应均受活化极化控制时， 过电位 （极化电位） η 与电密的关系为： ia =icorrepx(2.3η /ba) ic = - icorrexp(-2.3η /bc) 所以 Ia =icorr[exp(2.3η /ba)- exp(-2.3η /bc)] Ic = -icorr[exp(-2.3η /bc)- exp(2.3η /ba) 当金属的极化处于强极化区时，阳极性电流中的 ic 和阴极性电流中的 ic 都可忽略，于是 得到： Ia =icorrexp(2.3η /ba) Ic =-icorrexp(-2.3η /bc) 或写成： η =-balgicoor+balgia η = -bclgicorr+bclgic 可以看出，在强极化区内若将η 对 lgi 作图，则可以得到直线关系[见《热力设备腐蚀与 腐蚀》p257Fig.14―12（a）]。该直线称为塔菲尔直线。将两条塔菲尔直线外延后相交，交点 表明金属阳极溶解速度 ia 与阴极反应（析 H2）速度 ic 相等，金属腐蚀速度达到相对稳定，所 对应的电密就是金属的腐蚀电密。 实验时，对腐蚀体系进行强极化（极化电位一般在 100～250mV 之间） ，则可得到 EClgi 的关系曲线。把塔菲尔直线外延至腐蚀电位。lgi 坐标上与交点对应的值为 lgic ,由此可算出腐 蚀电密 icorr 。由塔菲尔直线分别求出 ba 和 bc 。 影响测量结果的因素如下： （1）体系中由于浓差极化的干扰或其他外来干扰； （2）体系中存在一个以上的氧化还原过程（塔菲尔直线通常会变形） 。故在测量为了能 获得较为准确的结果，塔菲尔直线段必须延伸至少一个数量级以上的电流范围。 三、 仪器和用品 恒电位仪 数字电压表 磁力搅拌器 极化池 铂金电极（辅助电极） 饱和甘汞电极 A3 钢电极（研究电极） ，工作面积 1cm2 Zn 电极（研究电极） 粗天平秒表 量筒 1000mL, 50mL 烧杯 2000mL， 1000mL HAc ，NaCl，无水乙醇棉，水砂纸 介质为 1MHAc+1MNaCl 混合溶液 四、 实验步骤 1． 配制 1MHAc+1MNaCl 溶液 2． 将工作电极用水砂纸打磨，用无水乙醇棉擦洗表面去油待用。 3． 将研究电极、参比电极、辅助电极、盐桥装入盛有电解质的极化池，盐桥毛细管尖 端距研究电极表面距离可控制为毛细管尖端直径的两倍。 4． 按附录 2“PS-1 型恒电位/恒电流仪使用方法”连接好线路进行测量。 5． 测量时，先测量阴极极化曲线，然后测量阳极极化曲线。 6． 开动磁力搅拌器，旋转速度为中速，进行极化测量。 7． 先记下 i = 0 时的电极电位值，这是曲线上的第一个点，先进行阴极极化。分别以 相隔 10s 的间隔调节极化电流为-0.5、 -1、 -2、 -3、 -4、 -5、 -10、 -20、 -30、 -40、 -50、 -60mA， 并记录对应的电极电位值，迅速将极化电流调为零，待电位稳定后进行阳极极化。此时应分 别调节极化电流为 0.5、1、2、3、4、5、10、20、30、40mA，并记录对应的电极电位值。应 注意，极化电流改变时，调节时间应快，一般在 5 秒之内完成，实验结束后将仪器复原。 五、 结果处理 1． 将实验数据绘在半对数坐标纸上。 2． 根据阴极极化曲线的塔菲尔线性段外延求出锌和碳钢的腐蚀电流，并比较它们的 腐蚀速度。 3． 分别求出腐蚀电密 ic、阴极塔菲尔斜率 bc 和阳极塔菲尔斜率 ba。 六． 思考题 1． 从理论上讲，阴极和阳极的塔菲尔线延伸至腐蚀电位应交于一点，实际测量的结 果如何？为什么？ 3． 如果两条曲线的延伸线不交于一点，应如何确定腐蚀电密？实验 4失质法测定金属的腐蚀速度一、 目的 1． 掌握某些因素如介质及其浓度、缓蚀剂等对金属腐蚀速度的影响。 2． 掌握质量法测定金属腐蚀速度的方法。 二． 原理 使金属材料在一定条件下（温度、压力、介质浓度等）经腐蚀介质作用一定时间后，比 较腐蚀前后该材料的质量变化从而确定腐蚀速度。 对于均匀腐蚀，根据腐蚀产物易除去与否可分别采用失质指标和增质指标来表示腐蚀速 度。 失质指标 V-为：V? ? m 0 ? m1 St增质指标 V+为： 式中：S 试样面积，m2； t 试验时间, h；V? ? m2 ? m0 Stm0 腐蚀前试样的质量, g ； m1 腐蚀后试样的质量（清除腐蚀产物后） ； ，g m2 腐蚀后试样的质量（清除腐蚀产物前）, g ； 对于均匀腐蚀，很易将以上腐蚀速度指标换算成以深度指标 Vt 表示的腐蚀速度：Vt ? V??3?24 ? 365 1000? 8 . 67 ?V??式中：ρ 金属的密度，g/cm 质量法适于室内外多种腐蚀实验，可用于材料的耐蚀性能评定、选择缓蚀剂、改变工艺 条件时检查防腐效果等。本实验是碳钢在敞开的酸溶液中的全浸实验，用质量法测定其腐蚀 速度。 金属在酸中的腐蚀一般是电化学腐蚀。酸类对金属的腐蚀规律主要取决于酸的氧化性。 非氧化性酸，如盐酸，其阴极过程是氢去极化过程；氧化性酸，其阴极过程则主要是氧化剂 的还原过程。但我们不可能把酸类截然分成氧化性酸和非氧化性酸，例如，当 HNO3 比较稀 时，碳钢的腐蚀速度随酸浓度的增加而增加，是氢去极化腐蚀，当 HNO3 浓度超过 30%时， 碳钢的腐蚀速度迅速下降，HNO3 浓度达到 50%时，碳钢的腐蚀速度最小，此时碳钢在 HNO3 中腐蚀的阴极过程是： NO3 + 2H+ + 2e →NO2 +H2O 酸中加入适量缓蚀剂能阻止金属腐蚀或降低金属腐蚀速度。 三、 仪器与药品 钢印、锒头、游标卡尺、毛刷、干燥器、分析天平、烧杯、量筒、搪瓷盘、温度计、电 炉、玻璃棒、镊子、滤纸、尼龙丝。 丙酮、去离子水、20%H2SO4 、20%H2SO4 +硫脲 10g/L、 20%NHO3 、60%NHO3 、 12%HCl+1%～2%六次甲基四胺。 四、 实验步骤与内容 1． 试样的准备 （1）A3 碳钢试样，其尺寸为 50?25?（2～3）mm 。且打磨试样。 （2）用钢印给试样编号，以示区别。 （3）用游标卡尺准确测量试样尺寸，计算出试样面积，记录数据。 （4）试样表面除油，先用毛刷、软布在流水中清除其表面残屑、油污，再用丙酮清洗后 用滤纸吸干。如此处理的试样避免再用手摸，应用干净纸包好，于干燥器中干燥 24h 。 （5）将干燥后的试样放在分析天平上称重，精确到 0.1mg，称重结果记录在表 1 内。 2． 腐蚀实验 （1）分别量取 800mL 下列溶液； 20%H2SO4 20%H2SO4 +硫脲 10g/L 20%NHO3 60%NHO3 将其分别放在 4 个 1000 mL 干净烧杯中。 （2）将试样按编号分成四组（每组 2 片） ，用尼龙丝悬挂，分别浸入以上 4 个烧杯中。试样要全部浸入溶液，每个试样浸泡深度要求一致，上端应在液面以下 20mm 。 （3）自试样进入溶液时开始记录腐蚀时间，半小时后，把试样取出，用水清洗。 3． 腐蚀产物的去除 腐蚀产物的清洗原则是应除去试样上所有的腐蚀产物，而只能去掉最小量的基本金属。 去除腐蚀产物的方法有机械法、化学法及电化学法。该实验采用机械法和化学法。 （1）机械法去除腐蚀产物。若腐蚀产物较厚可先用竹签、毛刷、橡皮擦净表面，以加速 除锈过程。 （2）化学法除锈。化学法除锈常用的试剂很多，对于铁和钢来说主要有以下几种配方： a. 20% NaOH + 200g/L 锌粉，沸腾 5min ,直至干净。 b. HCl + 50g/L SnCl2 + 20g/L SnCl3 。 c. 12% HCl + 0.2% As2O3 + 0.5% SnCl2 + 0.4%甲醛，50℃，15～40min 。 d. 10% H2SO4 + 0.4% 甲醛,40～50℃，10min 。 e. 12% HCl + 1%～2% 乌洛托品，50℃或常温。 f. 饱和 NH4Cl + NH3H2O，常温，直至干净。 本实验采用试剂为配方 e ，该法空白小，除锈快，经除锈后样品表面稍发黑。 （3）除净腐蚀产物后，用水清洗试样（先用自来水后用去离子水） ，再用丙酮擦洗、滤 纸吸干表面，用纸包好，于干燥器内干燥 24h。将干燥后的试样称重，结果记录在表 2 中。 五、 实验结果的评定 1． 定性评定方法 （1）观察金属试样腐蚀后的外形，确定腐蚀是否均匀，观察腐蚀产物的颜色、分布情况 及其与金属表面结合是否牢固。 （2）观察溶液颜色是否变化，是否有腐蚀产物的沉淀。 2． 定量评定方法 若腐蚀是均匀的，可依上述公式计算 V- ，并可换算成腐蚀深度。根据下式计算 20% H2SO4 加硫脲后的缓蚀率 G ：G ? V ?V V'? 100 %式中：V 未加缓蚀剂时的腐蚀速度； ’’ V 加缓蚀剂时的腐蚀速度 六、 思考题 1． 为什么试样浸泡前表面要经过打磨？ 2． 试样浸泡深度对实验结果有何影响？表1 编号 1 2 3 4 5 6 7 8试样称重结果记录 孔径（mm） 面积（mm2）长（mm） 宽（mm） 厚（mm）表2 组别 腐蚀介 编 腐蚀时 试样原重 (g) 质 号 间（h） 一 二 三 四 1 2 3 4 5 6 7 8试样测试结果记录 腐蚀后重 (g) 失重 (g) 腐蚀速度 (g/m2h) 腐蚀深度 缓蚀 (mm) 率(%)实验 5线性极化法测定金属的腐蚀速度一、 目的 1． 掌握线性极化仪的使用方法。 2． 掌握几种求塔菲尔常数的方法。 3． 了解线性极化技术测定金属腐蚀速度的原理。 二、 实验原理 对于活化极化控制的腐蚀体系， 当自腐蚀电位 Ecorr 相距两个局部反应的平衡电位甚远时， 极化电流 ic 外与电极电位 E 关系方程为：对上式微分并经数学处理，可得到：i C 外 ? i corr {exp[ 2 . 3 ( E ? E corr ) ba1 ic外2] ? exp[2 . 3 ( E corr ? E ) bc]}式中：Rp极化阻力(Ω )；RP ? ( d? c di c 外 )? ? 0 ? ? ba ? bc 2 .3 (ba ? bc )icorr 金属的腐蚀电密（A/cm )； ic 外 极化电密(A/cm2)； Ecorr 金属的腐蚀电位（V） ； dη 极化电位（V） ； ba 、bc 阳、阴极塔菲尔常数（V）若令 B ? ba bc 2 .3(ba ? bc )则i corr ? B Rp此式为线性极化方程式。由此可知，腐蚀速度 icorr 与极化电阻 Rp 成反比，只要测得 Rp 和 bc、ba 后，就可求出金属的腐蚀速度。 三、 仪器和药品 线性极化仪、碳钢电极、烧杯、电极架、砂纸等， 若丁（二邻甲苯基硫脲） 、乌洛托品、丙酮、酒精棉、硫酸 四、 实验步骤 1． 三电极体系准备 （1）焊接 （2）打磨 （3）计算面积 （4）清洗 2． CR-3 型多功能腐蚀测量仪使用方法见附录 1。 3． 实验溶液配制 （1）0.5MH2SO4 800mL 0.5MH2SO4 分别加 0.2, 0.5, 0.6, 0.8,1 .0, 1.2g 乌洛托品溶液。 （2）0.5M H2SO4 0.5MH2SO4+1mg (NH2)2CS (硫脲) 0.5MH2SO4+若丁 0.5MH2SO4+0.5%乌洛托品溶液。 4. 分别测定各电极电位，选择电位差小于 2mV 的二个电极为工作电极和参比电极， 另一电极为辅助电极。 5． 加极化电位±5mV，记录Δ i5 或 Rp 加极化电位±10mV，记录Δ i10 或 Rp 五、 结果处理 1． 计算或作图求出 Rp2． 选用以下 ba 、bc 数据计算 icorr 塔菲尔常数（20℃，mV） ba bc 0.5M H2SO4 54.4 112.1 0.5MH2SO4+1mg(NH2)2CS 91.1 121.2 0.5MH2SO4+若丁 76.3 157.4 0.5MH2SO4+0.5%乌洛托品溶液 96.0 132.0 3. 比较几种缓蚀剂的缓蚀率。 六、思考题 1． 在什么条件下才能应用线性极化方程式计算金属腐蚀速度？ 2． 确定塔菲尔常数的方法有那些？实验 6电位― pH 图的应用一、 目的 1． 学会应用电位― pH 图。 2． 了解铁在 0.1MNaHCO3 溶液中的腐蚀情况，并对铁在此条件下进行阳极保护和阴极 保护。 二、 原理 利用电位―pH 图可直接判断在给定条件下氧化反应进行的可能性或进行反应所必须的 电位―pH 范围。铁水体系的电位―pH 图给出了铁及其氧化物稳定存在的平衡区域，也可用以估计铁在不 同 pH 水溶液中进行阳极保护和阴极保护的条件。 如果对铁进行阳极极化，使其电位提高到钝化区，该区处在 Fe2O3 的稳定区，此种条件 下铁表面生成一层 Fe2O3 膜，铁由腐蚀状态进入钝化态，使铁的腐蚀速度大大减小而受到保 护。如果对铁进行阴极极化，即将电位降到免蚀区，金属铁由腐蚀态转变为热力学稳定状态， 使铁的腐蚀停止而得到保护。 三、 仪器和试剂 直流稳压电源 1台 数字稳压表 1台 毫安表 1个 极化池 2个 铂金电极 2个 饱和甘汞电极 2个 铁丝电极（φ =1.6mm,L=300mm） 8根 N2 ,O2 烧杯 250～300mL(细长的) 1个 NaHCO3(0.1M, pH=8.4) 2L H2SO4(1M) 无水乙醇棉，乳胶管，弹簧夹，吹风机 四、 实验步骤 1． 制作电极 将 L=40cm, φ =1.6mm 的铁丝绕在φ =10mm 金属棒上，尾部留出 4mm 用于与外线路连 接，抽出金属棒后将铁丝圈拉成 14cm 长的弹簧形状。 2． 处理铁丝电极 将铁丝电极放入盛有 1MH2SO4 的细长烧杯中，待铁丝表面镀锌层全部溶解后（气泡析出 量骤减）取出，用去离子水冲洗 2 次，再用酒精棉擦净待用。 3． 阳极腐蚀与保护 （1） 在两个极化池中分别注入 500mL0.1MNaHCO3(pH=8.4),将 4 根处理好的铁丝电极编 号并放入两个极化池中，按图 2 连接线路。向溶液中通 N215min 后即可测定自腐蚀电位。K－＋mAC 1234图2实验线路连接图（2）合上开关 K、C，将电源电压缓慢调至 2.5V 左右，观察电流下降的情况和各电极的 反应现象（腐蚀产物颜色、气体析出量等） ，并作记录。待电流稳定后（降至 5mA）测定各电 极的电位。 （3）用玻璃棒轻敲电极 4，使其表面附着物脱落，然后断开开关 C，观察各电极的反应现 象。15min 后记下电流值并测定各电极的电极电位。 （4）断开开关 K,停止通 N2 ,取出电极，观察并记录各电极表面状态。 （5）将测得各电极的电位值与电位―pH 图比较，确定出各电极处于什么区域（免蚀区、 腐蚀区、钝化区） 。 （6）解释各电极的反应现象，指出各电极的产物是什么？ 4． 阴极腐蚀与保护 （1）如前述，连接好实验线路。向极化池 1 中通 O2 ，极化池 2 处于自然状态，15min 后测定 4 个电极的自腐蚀电位。 （2）关闭开关 K，开关 C 断开，调节电源电压（4.5V）,使极化池 1 中阴极的电极电位 为-600mV(SCE), 观察并记录电流的变化情况和反应现象，测定各电极的电极电位。 （3）弹掉电极 1 上的反应产物，观察并记录各电极的反应现象（注意腐蚀产物的颜色、 溶液的颜色、气体析出情况等） 。 （4）将测得各电极的电位值与电位―pH 图比较，确定各电极处于什么区域。 （5）解释实验现象，指出各电极上的产物是什么？ 五、 思考题 1． 根据电位―pH 图，讨论在实验电位范围内有哪些电化学平衡反应。 2. 讨论各电极表面腐蚀产物及析出气体是什么？ 3. 讨论如何对 NaHCO3(pH=8.4)中的铁进行阳极保护和阴极保护。实验 7动电位扫描法测定金属的阳极极化曲线一、 目的 了解动电位扫描法测定阳极极化曲线的方法。 二、 原理 在测量阳极极化曲线时，动电位扫描法是准稳态方法，利用线性扫描电压信号控制恒电 位仪的给定自变量，使其按照预定的程序以规定的速度连续线性变化，记录相应的信号，自 动绘制极化曲线，即电位-电流关系曲线。 三、 仪器与用品环氧树脂、铜丝、塑料管、砂纸、430 不锈钢、试样、铂电极、甘汞电极、电解池、N2 、 恒温水浴锅、恒电位仪、电位扫描仪、对数转换仪、x-y 函数记录仪 四、 实验步骤 １． 样品制备 (1) 将 10m2 的试样四周用 300#～600#砂纸打磨光滑。 (2) 将铜丝剪成适当长度， 一端砸平， 焊在试样上， 用酒精棉、 丙酮擦洗净并套上塑料管。 (3) 向环氧树脂中加入 7%乙二胺（W/W） ，调匀后镶在试样上。24h 凝固后可用 。 2． 作标准极化曲线 （1）将上述制备的样品工作面用 300#～600#砂纸打磨光滑。 （2）配置 MH2SO4 溶液。 （3）将配置好的溶液倒入极化池中，通 N2 除氧 30min，温度为 30℃左右。 （4）将工作电极、辅助电极、参比电极安装好放入电解池，稳定 20min。 （5）按图３连线，检查无误后，打开各仪器电源，将恒电位仪置“参比”测量试样的自 腐蚀电位 Ecorr ,由电位扫描仪将电位预置到-0.5V,以 10mV/min 速度进行阳极极化，直到 1.6V 为止。将所测得的曲线与标准曲线相对照。 五、 思考题 1.影响测量阳极极化曲线的因素有哪些？恒电位仪接对数 辅助 公 开 端 外接 给定 输出 X Y电位扫描仪 X―Y记录仪研 参 究 比输入对数转换仪输出图3极化曲线自动测量连线图实验 8电偶腐蚀速度的测定一、 目的 1． 掌握电偶腐蚀测试原理，了解不同金属或合金接触时组成的电偶对在介质中的电位 序。 2． 了解在电偶腐蚀中阴、阳极面积比、溶液状态、pH 值对腐蚀电流的影响。 3． 学会使用零阻电流表测定电偶电流的方法。 二、 原理 电偶法是快速测定金属腐蚀的方法。当两种不同金属在电解质中相接触时，由于其腐蚀电位差异，形成电偶对，原腐蚀电位较负的金属成为电偶对的阳极而腐蚀速度增大，导致异 金属接触处阳极金属侧局部腐蚀。 利用零电阻电流表，可测量浸入电解质中异金属电极之间流过的电流，此即该电偶对的 电偶电流。根据电偶电流数值，可判断金属耐接触腐蚀性能。在此简介电偶电流与电偶对中 阳极金属溶解电流及与阴/阳极面积比之间的关系。 １． 活化极化控制体系：电偶电流 Ig 可表示为电偶电位 Eg 处电偶对阳极金属上局部阳 极电流 Ia 与局部阴极电流 Ic 之差： Ig = Ia(Eg) -Ic(Eg) 通过推导可写成：I g ? I a ? I corr exp( ? E g ? E corr 0 . 434 b c )式中：Ia 电偶对中阳极金属的真实溶解电流； Ecorr 、Icorr 分别为该金属的自腐蚀电位和自腐蚀电流； bc 该金属的阴极塔菲尔常数。 对上式可考虑两种情况： （1）Eg &&Ecorr ,即形成电偶对后阳极极化很大，Ig≈Ia ,此时电偶电流等于电偶对中阳极 金属的溶解电流。 （2）Eg ≈Ecorr , 即形成电偶对后阳极极化很小，则 Ig=Ia-Icorr ,此时电偶电流等于电偶对 中阳极金属的溶解电流的增加量。 2． 扩散控制体系：若电偶对中阳极金属的腐蚀速度受氧化剂向金属表面的扩散速度 所控制，且阴极金属仅起阳电极作用，此时电偶对中阳极金属的腐蚀电密等于阴极扩散电密， ia =iL 由此可得电偶对中阳极金属的溶解电密 ia 相对于阳极的电偶电流密度 IgA 与阴/阳极面积比的 关系为：iA igA? I ?Sa ScSc SaE g ? E corr ? b a lg式中：Sa 电偶对中阳极金属的面积； Sc 电偶对中阴极金属的面积。 测量电偶电流不能用普通的安培表，要采用零电阻安培表的测试技术。目前已用晶体管 运算放大器制作零阻安培表，也可利用零阻安培表的结构原理，将恒电位仪改接成测量电偶 电流的仪器。 三、 仪器及用品 电偶腐蚀计 磁力搅拌器 铁（A3 钢）电极 Cu 电极、Zn 电极、Al 电极、Pt 电极 烧杯 1000mL 量筒 1000mL 、5mL 有机玻璃支架 NaCl, HCl, NaOH, pH 试纸，砂纸，无水乙醇棉，封蜡，毛笔等四、 1． 待用。 2． 3． 4．实验步骤 将各电极用水砂纸打磨，无水乙醇去油，用封蜡涂封留下所需面积放入干燥器中配制 3%NaCl 溶液，连接仪器线路。 测各电极在 3%NaCl 溶液中自腐蚀电位，相对 Pt 甘汞电极，各电极面积相等。 测定在 3%NaCl 溶液中下列电偶对的电位差及电偶电流： Fe-Cu, Fe-Zn, Fe-Al, Al-Cu ,Al-Zn, Zn-Cu 5. 待电极的自腐蚀电位趋于稳定后测定各电偶对的电偶电流 Ig 随时间的变化情况直 到电流比较稳定时为止。记录偶合电极相对于 Pt 电极的电位（最初几分钟，Ig 随时间变化较 快，每 0.5min 或 1min 记录一次 Ig 值，以后可以增大时间间隔） 。 6． 改变 Fe-Pt 电偶对的阴/阳极面积比，测电偶电流： （1）阴、阳极面积相等 （2）阴/阳极面积比为 10:1（减小阳极面积） （3）阴/阳极面积比为 1:10（减小阴极面积） 7． 测 Fe-Pt 电偶对不同搅拌速度的电偶电流。静态、慢速、中速、快速。 8． 不同 pH 值时测电偶电流： （1）加 1mLHCl 使溶液 pH 降至 3。 （2）加 0.5gNaOH 使 pH 升至 10。 五、 结果处理 1． 将所有测量数据记录成表。 2． 在同一张直角坐标纸上绘制出各组电偶电流 Ig 对时间的关系曲线。 3． 根据所测数据计算 Fe-Pt 电偶对中不同面积比、不同 pH 值、不同搅拌速度时 Fe 的腐蚀速度（阴极过程为扩散控制） 。 六、 思考题 1． 在扩散控制情况下，阴、阳极面积变化对电偶电流有何影响？ 2． 在什么条件下电偶电流等于自腐蚀电流？实验 9闭塞电池腐蚀模拟实验一、 目的 加深对孔蚀、缝隙腐蚀及 SCC 等局部腐蚀发展过程机理的理解。 二、 原理 对于孔蚀，孔内金属表面处于活化态，电位较负，孔外金属表面处于钝化态，电位较正。 于是孔内、外构成一个活态-钝态的微电偶腐蚀电池。 孔内反应为： M → M n++ ne 孔外反应为： O2 + 2H2O + 4e → 4OH二次腐蚀产物 M(OH)n 在孔口生成，无多大保护作用。孔内介质相对于孔外介质呈滞留状态， M n+不易向外扩散，O2 也不易扩散进去。由于孔内 M n+浓度增加，Cl-迁入以维持电中性，孔 内形成了 MCln 的浓溶液，又由于 MCln 的水解，使孔内 H+浓度增加，pH 值降低，加快金属 阳极溶解速度。这就是自催化过程。基于上述原理，采用外加极化的方法，在一带有小空的 管壮玻璃筒内插入金属铝片，铝片与外电路阳极相接，小孔用瓷质隔膜或半透膜与筒外溶液 隔离，筒外插入大面积铝片，铝片与外电路阴极相接，通过强制极化来模拟闭塞腐蚀电池的 腐蚀过程。 三、 实验步骤 1． 配制 5%（W/W）的 NaCl 溶液，将铝试片用金相砂纸打磨后用乙醇、丙酮擦洗干 净备用。 2． 实验装置及与恒电位仪的连接见附录２“PS―1 型恒电位/恒电流仪的使用方法” 。 3． 测定极化前孔内外 pH 值及铝片的自腐蚀电位（甘汞电极插入玻璃筒后应去掉其上 部的橡皮塞） 。 4． 采用恒电流法以电流密度为 1mA/cm2 阳极电极极化 2h，每隔 20min 记录一次电极 电位值以及测定一次孔内外的 pH 值，同时观察筒内外溶液状态的变化。具体步骤为： （1）测量出研究电极面积，以此计算出极化时所需电流强度。 （2）检查实验装置及线路连接无误后，将恒电位仪的“工作选择”开关置于“恒电流” 挡， “电流量程”开关置于“最小”挡，即 100μ A 挡，将“电源开关”先置于“自然” ，待测 定自腐蚀电位后，再置于“极化位置” 。调节恒电流粗、细旋钮，使电流表指针指在零点。再 根据实验所需电流强度值将“电流量程”开关置于相应数值挡。调节恒电流粗、细旋钮，使 电流表指针指在所需值位置上（电流表零点右边为阳极电流，左边为阴极电流） 。 5. 停止极化，15min 后测定实验后铝片的自腐蚀电位，然后取出铝片，分别观察阴、 阳极的表面状况。 四、 结果处理 1． 将极化后孔内、外的 pH 值变化及研究电极电位随时间的变化列表。 2． 比较上述实验结果并讨论之。 五、 思考题 1． 实验中，研究电极电位发生变化，且极化前后自腐蚀电位不同，为什么？ 2． 实验中，筒内 pH 值开始迅速下降，一定时间后几乎不再发生变化，为什么？演示实验部分实验 1 腐蚀原电池一、 目的 1． 了解腐蚀原电池的结构和作用及原电池工作过程中的电极反应。 2． 观察析 H2 腐蚀现象，观察微电池腐蚀与宏电池腐蚀的异同。 3． 不同金属相接触，由于构成电偶对，使阳极金属加速腐蚀，阴极金属得到保护。 二、 实验物品 工业锌片、铜片或铂片，0.2MHCl, 玻璃皿，丙酮棉，镊子，砂纸等。三、 实验步骤及现象 1． 用砂纸打磨试样，丙酮棉擦净去油。 2． 将锌片和铜片或铂片分别放入盛有 HCl 的玻璃皿中，互不接触，观察到在锌片上 有不少气泡从表面逸出。而铜片或铂片上无气泡逸出。 3． 将锌片与铜片或铂片相接触，观察到有大量 H2 气泡从铜片或铂片表面逸出，而锌 片表面的气泡相对减少，并有黑色物质从锌片表面析出。 四、 现象分析与结论 1． 锌片在 HCl 中受腐蚀，构成腐蚀电池，阳极是工业锌片中大量的金属锌，在}