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化工腐蚀与防护论文选题题目及答案

发布时间:2024-07-08 14:06:45

化工腐蚀与防护论文选题题目及答案

一、《 危险化学品经营许可证管理办法》 中规定,危险化学品经营单位应当具备的基本条件是什么?答案要点:1 .经营和储存场所、设施、建筑物符合国家标准《 建筑设计防火规范》 (GB50016 - 2006 )、《 爆炸危险场所安全规定》 和《 仓库防火安全管理规则》 等规定,建筑物应当经公安消防机构验收合格。2 .经营条件、储存条件符合《 危险化学品经营企业开业条件和技术要求》 (GB18265 - 2000 )、《 常用危险化学品储存通则》 (GB15603 一1995 )的规定。3 .单位主要负责人和主管人员、安全生产管理人员和业务人员经过专业培训,并经考核,取得上岗资格。4 .有健全的安全管理制度和岗位安全操作规程。5 有本单位事故应急救援预案。二、危险化学品经营单位具有哪些违法行为,发证机关可吊销其经营许可证。答案要点:1 .提供虚假证明文件或采取其他欺骗手段,取得经营许可证。2 不再具备经营销售危险化学品基本条件。3 转让、买卖、出租、出借、伪造或者变造经营许可证。三、按照《 危险化学品安全管理条例》 规定,经营危险化学品不得有哪些违规行为?答案要点:1 从未取得危险化学品生产许可证或者危险化学品经营许可证的企业,采购危险化学品。2 .经营国家明令禁止的危险化学品和用剧毒化学品生产的灭鼠药以及其他可能进人人民日常生活的化学产品和日用化学品。3 销售没有化学品安全技术说明书和化学品安全标签的危险化学品。四、《 危险化学品安全管理条例》 等有关规定,对剧毒品的运输有哪些专项规定?答案要点:1 通过公路运输剧毒化学品的,托运人应当向目的地的县级人民政府公安部门申请办理剧毒化学品公路运输通行证。2 .剧毒化学品在公路运输途中发生被盗、丢失、流散、泄漏等情况时,承运人及押运人员必须立即向当地公安部门报告.并采取一切可能的警示措施,公安部门接到报告后,应当立即向其他有关部门通报情况,有关部门应当采取必要的安全措施。3 .禁止利用内河以及其他封闭水域等航运渠道运输剧毒化学品以及国务院交通部门规定禁止运输的其他危险化学品。4 .铁路发送剧毒化学品时必须按照《 铁路剧毒品运输跟踪管理暂行规定》 执行。5 对装有剧毒物品的车、船卸货后必须清刷干净。五、危险化学品储存企业,必须具备哪些条件?答案要点:1 有符合国家标准的生产工艺、设备或者储存方式、设施。2 工厂、仓库的周边防护距离符合国家标准或者国家有关规定。3 有符合储存需要的管理人员和技术人员。4 有健全的安全管理制度。5 符合法律、法规规定和国家标准要求的其他条件。六、对盛装爆炸品的包装有哪些附加要求?答案要点:l 盛装液体爆炸品容器的封闭形式,应具有防止渗漏的双重保护。2 除内包装能充分防止爆炸品与金属物接触外,铁钉和其他没有防护涂料的金属部件不得穿透外包装。3 .双重卷边接合的钢桶、金属桶或以金属做衬里的包装箱,应能防止爆炸物进人缝隙。钢桶或铝桶的封闭装置必须有合适的垫圈。4 .包装内的爆炸物质和物品,包括内容器,必须衬垫妥实,在运输中不得发生危险J 隆移动。5 盛装有对外部电磁辐射敏感的电引发装置的爆炸物品,包装应具备防止所装物品受外部电磁辐射源影响的功能。七、危险化学品公路运输有哪些安全要求?答案要点:1 危险化学品运输单位应有相应的资质。2 .运输工具、车辆必须符合要求,并设置明显标志。3 托运剧毒化学品应向公安部门申办剧毒化学品公路运输通行证。4 .配备的驾驶员、装卸员、押运员等应经过相应培训,持证上岗。5 不准超装、超载,中途停车、住宿,遇有无法正常运输的情况时,应当向当地公安部门报告。6 按照公安部门规定的通行区域,行车时间、路线执行。八、危险化学品对储存有什么要求?答案要点:l 危险化学品必须储存在专用仓库、专用场地或者专用储存室内。2 储存方式、方法与储存数量必须符合国家标准,并由专人管理。3 .危险化学品出人库,必须进行核查登记。4 .库存危险化学品应当定期检查。5 危险化学品专用仓库,应当符合国家标准对安全、消防的要求,设置明显标志。九、同样的固体物质,为什么单位体积的表面积越大,其火灾危险就越大?答案要点:这是因为固体物质的燃烧,首先是从物质的表面开始的,而后逐渐深人物质的内部,所以物质的体表面积越大和空气中的氧接触机会越多,氧化作用就越容易、越普遍,燃烧速度也就越快。如松木片的燃点为238 ℃ ,而松木粉的燃点为l %℃ 。十、CO 的危险性主要表现在哪几个方面?答案要点:1 .易爆性因为CO 能与空气形成爆炸性混合物,其爆炸极限范围为125 %一742 %。2 .有毒性因为co 在血液中能与血红蛋白结合而造成人体组织缺氧即发生急性中毒。3 隐蔽性因为CO 无色、无臭、无刺激性,因而不易被察觉。十一、危险化学品火灾扑救应注意哪些问题?答案要点:1 不同的化学品以及在不同情况下发生火灾时,其扑救方法差异很大,若处置不当,不仅不能有效扑灭火灾,反而会使灾情进一步扩大,造成更大损失。2 化学品本身及其燃烧产物大多具有较强的毒害性和腐蚀性,极易造成人员中毒、灼伤。灭火人员应根据化学品的主要危险性采取相应灭火措施,并定期进行演练,增强紧急事态时的应变能力。3 职工应清楚自己的职责、有关消防设施的作用、人员的疏散程序和危险化学品灭火的特殊要求等内容。4 危险化学品发生爆炸事故时,扑救应由专业消防队来进行,其他人员不可盲目行动。另一方面灭火人员不应单独灭火,应注意始终保持出口清洁和畅通。十二、具有哪些情况之一的气瓶,应先进行处理,否则严禁充装?答案要点:1 钢印标记、颜色标记不符合规定,对瓶内介质未确认的。2 附件损坏、不全或不符合规定的。3 瓶内无剩余压力的。4 超过检验期限的。5 经外观检查,存在明显损伤,需进一步检验的。6 氧化或强氧化性气体气瓶沾有油脂的。7 易燃气体气瓶的首次充装或定期检验后的首次充装,未经置换或抽真空处理的。+三、仓库初起火灾如何扑救?答案要点:1 .应立即向消防部门报警,报警时说明起火仓库地点、库号、着火物资品种及数量。2 有关人员要根据起火物品的特性,利用仓库的灭火器材及时扑救,仓库灭火不可冒然用水枪喷射,应先选用合适的灭火器材进行灭火。3 .仓库管理人员应主动向消防指挥人员介绍情况,说明物品位置及相应的灭火器材,以免扩大火势,甚至引起爆炸。4 为了防止火场秩序的混乱,应加强警戒,阻止无关人员人内,参加灭火的人员必须听从统一指挥。+四、应急措施与应急救援预案有哪些不同?答案要点:1 针对的事故程度不同应急措施针对小事故。大部分重大事故是由于对初期发生的小事故处理不当或不力,进而导致重大事故的发生。在发生小事故时,基层应立刻采取应急措施,这有利于事故的控制。当采取应急措施后,仍不能有效控制事态的发展时,启动事故应急救援预案。2 涉及人员不同应急措施主要是由车间或班组组织实施,仅由本车间或班组的人员进行事故处理就能把事故控制住;而事故应急救援预案是当采取应急措施仍不能奏效时,企业主管人调动生产经营单位各部门抢险救援力量进行事故抢险和救援,必要时报告请求政府进行抢险救援。3 制定部门不同应急措施主要由生产经营单位技术人员针对各种危险源、危险目标制定;生产经营单位的应急救援预案由生产经营单位统一组织制定;县级以上的地区性特大生产安全事故应急救援预案由县级以上地方人民政府组织有关部门制定。4 启动机制不同应急措施主要是由车间或班组成员根据事故发展自行启动;事故应急救援预案由企业管理者根据事故事态发展启动。5 目的不同应急措施主要目的是控制小事故发展,并且使事故得到处理,消除事故,恢复正常生产经营。事故应急救援预案主要目的是在灾害发生的紧急关头,能从容及时按照预定方案进行有效控制,使系统得以恢复,能够减少事故和灾害的损失。十五、简述常见危险化学品意外事故伤害现场急救的主要措施?答案要点:1 .迅速使伤者脱离致伤源,去除被污染的衣服,清除残余化学物质,以减少创面继续损伤。2 立即就近用大量流动清水冲洗伤面的化学污染物,以达到稀释或清除致伤化学物质的目的。冲洗时间不能少于30 m1n ,防止毒物继续对皮肤的损伤,减少因皮肤吸收而发生中毒。3 .正确使用中和剂。如酸灼伤可用2 %一5 %稀苏打溶液或3 %的食盐水、肥皂水冲洗中和;如碱灼伤则用2 %的醋酸溶液或3 %硼酸水冲洗中和。但中和时间不宜过长,中和后再用清水冲洗。4 .创面经冲洗后,应进行简单的创面包扎,并尽决转送医院治疗。包扎时禁用油质敷料。5 如遇化学物质溅人眼内,应立即用大量流动的清水或生理盐水冲洗,冲洗时眼睛必须睁开,并不断地转动眼球。十六、危险化学品事故报警应包括哪些主要内容?答案要点:1 事故单位。2 事故发生的时间、地点。3 .化学品名称和泄漏量。4 .事故性质、危险程度。5 有无人员伤亡。6 报警人姓名及联系电话。+七、简述典型危险化学品重大事故应急救援系统组织机构的构成?答案要点:l 应急救援中心。2 .应急救援专家组。3 .医疗救治组织。4 消防与抢险组织。5 监测组织。6 公众疏散组织。7 警戒与疏散组织。8 洗消去污组织。9 .后勤保障组织。10 .信息发布中心。十八、如何确定重大事故的应急响应级别?答案要点:接到事故报警后,按照工作程序,对警情做出判断,初步确定相应的响应级别。如果事故不足以启动应急救援体系的最低响应级别,响应关闭。当事故发展事态超出响应级别,无法得到有效控制,应当及时向应急救援中心请求实施更高级别的应急响应。十九、重大危险化学品事故应急救援组织机构的职责是什么?答案要点:1 .组织制定危险化学品事故应急救援预案。2 .负责人员、资源配置、应急队伍的调动。3 .确定现场指挥人员。4 协调事故现场有关工作。5 .批准本预案的启动与终止。6 .确定事故状态下各级人员的职责。7 .危险化学品事故信息的上报工作。8 .接受政府的指令和调动。9 组织应急预案的演练。10 .负责保护事故现场及相关数据。二十、危险化学品事故应急救援预案编制的基本要求是什么?答案要点:1 应分类、分级制定预案内容。2 上一级预案的编制应以下一级预案为基础。3 .危险化学品单位根据《 危险化学品事故应急救援预案编制导则)) (单位版)及《 生产安全事故应急预案管理办法》 ,结合本单位实际情况,确定预案编制内容。二十一、生产经营单位主要负责人对本单位安全生产工作负有哪些职责?答案要点:1 .建立、健全本单位安全生产责任制。2 .组织制定本单位安全生产规章制度和操作规程。3 .保证本单位安全生产投人的有效实施。4 .督促、检查本单位的安全生产工作,及时消除生产安全事故隐患。5 组织制定并实施本单位的生产安全事故应急救援预案。6 及时、如实报告生产安全事故。二+二、生产经营单位主要负责人安全培训应当包括哪些内容?答案要点:1 国家安全生产方针、政策和有关安全生产的法律、法规、规章及标准。2 安全生产管理基本知识、安全生产技术、安全生产专业知识。3 重大危险源管理、重大事故防范、应急管理和救援组织以及事故调查处理的有关规定。4 职业危害及其预防措施。5 .国内外先进的安全生产管理经验。6 典型事故和应急救援案例分析。7 .其他需要培训的内容。二+三、《 职业病防治法》 规定,用人单位应当采取哪些职业病防治管理措施?答案要点:1 .设置或者指定职业卫生管理机构或者组织、配备专职或者兼职的职业卫生专业人员,负责本单位的职业病防治工作。2 .制定职业病防治计划和实施方案。3 .建立、健全职业卫生管理制度和操作规程。4 .建立、健全职业卫生档案和劳动者健康监护档案。5 建立、健全工作场所职业病危害因素监测及评价制度。6 建立、健全职业病危害事故应急救援预案。二+四、《 职业病防治法》 规定,产生职业病危害的用人单位的设立,除应当符合法律、行政法规规定的设立条件外,其工作场所还应当符合哪些职业卫生要求?答案要点:1 .职业病危害因素的强度或者浓度符合国家职业卫生标准。2 .有与职业病危害防护相适应的设施。3 生产布局合理,符合有害与无害作业分开的原则。4 有配套的更衣间、洗浴间、孕妇休息间等卫生设施。5 设备、工具、用具等设施符合保护劳动者生理、心理健康的要求。6 法律、行政法规和国务院卫生行政部门关于保护劳动者健康的其他要求。二+五、用人单位的使用有毒物品作业场所,除应当符合《 职业病防治法》 规定的职业卫生要求外,还必须符合哪些要求?答案要点:l 作业场所与生活场所分开,作业场所不得住人。2 有害作业与无害作业分开,高毒作业场所与其他作业场所隔离。3 设置有效的通风装置,可能突然泄漏大量有毒物品或者易造成急胜中毒的作业场所,设置自动报警装置和事故通风设施。4 高毒作业场所设置应急撤离通道和必要的泄险区。

混凝土电杆裂缝的成因浅析及修补技术张苏东[摘 要] 混凝土电杆裂缝有表层龟裂,环向、纵向裂缝,介质腐蚀裂缝,斜裂缝和无规则裂缝。杆身浅表龟裂由混凝土干缩引起,杆身斜裂缝多由扭伤造成;电杆根部数条贯穿纵向裂缝,;碱集料反应往往形成较深无规则裂缝。环向裂缝产生与生产、装卸、运输、、,多者,一般由生产造成;重复出现较少者,大都由生产后装卸、、安装、杆为多,大都由生产时钢筋长度切断误差较大,,宽度05mm以下的裂缝,采用A-1采用沿缝凿槽,向槽内添入A-1水泥膏或6202结构胶修补,,封闭水源等措施修补。[关键词] 0 前言自从德国在本世纪初制造出第1根环形混凝土电杆以来,混凝土电杆已在输配电线路、变电站(所)、通讯线路、城乡照明线路等工程领域中获得了广泛的应用,生产技术也取得了长足的进展。环形混凝土电杆是一类长径比很大的特殊混凝土预制构件,使用时一般作为悬臂式结构独立承载(有时也组成拉索式结构或框架式结构),而且直接暴露于野外,又不能随意更换。鉴于以上特点,电杆的设计(如配筋率和混凝土标号)是比较保守的,电杆的生产也采取了比较严格和优越的工艺(如电杆中配筋的定位精度比现浇混凝土构件要高得多,又如采用离心成型和蒸汽养护工艺)。但是,仍有不少电杆在使用中出现裂缝。杆身裂缝将对电杆的结构安全和使用寿命产生不可忽视的影响,而出现裂缝的原因又十分复杂。根据长期的理论研究和试验研究,本文分析论述了电杆常见的裂缝类型及其产生原因,并根据成功的工程实践,介绍了裂缝的修补技术。龟裂由混凝土干缩引起,故在早期可能出现。随着时间的推移,裂缝可能会被自身析出的凝胶体填实。因电杆混凝土是离心成型,密实性较好,故这类裂缝不易向纵深发展,相对来说,危害不大。2 环向裂缝1 由生产造成的环向裂缝及其特点环向裂缝是电杆最易产生的裂缝。GB396—94《环形钢筋混凝土电杆》规定,环向裂缝宽度≤05mm产品仍为合格。GB4623—94《环形预应力混凝土电杆》则规定不允许产品出现裂缝。但上述2项国家标准同时又补充说明不计电杆表面的水纹。实际上水纹也是电杆生产过程中出现的裂缝,只不过生产过程结束后裂缝闭合了。电杆在生产过程中出现裂缝的原因,主要有以下几点:(1)钢模刚度不足,吊架长度不当在钢模刚度不足的情况下,如吊架长度与钢模长度相当,起吊时易产生中间凹下,两头翘起;如吊架长度远小于钢模长度,出现的情况与之相反,而将钢模放下后又恢复平直。混凝土因不能适应钢模的变形而产生裂缝。(2)离心速度或时间不足,蒸养温度或时间不足,电杆过早脱模个别生产厂家有时在生产中为了赶工期、抢进度,致使混凝土在没有达到足够的强度的情况下脱模,起吊时杆身自重产生的弯距使混凝土产生裂缝。对于预应力电杆,预应力钢筋预压作用常能使以上2种成因的环向裂缝弥合(即变成水纹),而非预应力电杆的环向裂缝则会保留下来。1 电杆常见的裂缝类型及成因分析1 浅表无规则裂缝———龟裂其特征是:(1)电杆使用不久后即会出现;(2)裂缝在电杆表面呈网络状分布。(3)预应力电杆生产中施加应力不当,造成电杆弯曲钢筋切断长度误差过大(≥5/10000)、锚固盘倾斜、不对称放张是造成预应力电杆弯曲的主要原因,弯曲严重时造成受拉面产生裂缝。一般地,由生产造成的环向裂缝有如下特点:(1)在同批产品中重复出现次数较多。(2)裂缝多分布于杆身中部,一般不是1条,而是基本平行、排列有序的多条。如有环向筋,一般与环向筋位置对应。(3)(2 是:(1)生产时钢筋切断长度误差较大,或锚固盘倾斜,致使在张拉过程中较短的钢筋受到超张拉,而较长的又张拉不足。断筋后,超张拉的钢筋严重回缩,可能造成混凝土顺筋开裂。在混凝土未达到足够强度(GB4623—94规定为设计强度的70%)时断筋更容易发生纵向裂缝。(2)投入运行后产生的纵向裂缝与荷载有一定的关系。电杆产生纵向裂缝从力学上来讲比环向裂缝难于研究和解释,,一般认)。2 杆身根部纵向裂缝电杆在装卸、运输、安装、使用过程出现裂缝的常见原因如下:(1)堆放时支点间距过大,中间支点凸出,悬空端受到偶然荷载作用。(2)装卸过程中,电杆从高处滚落,一端先着地或某一部位撞击硬物,造成混凝土损伤和裂缝。(3)运输过程中,电杆搁置方式不当、颠簸受到冲击荷载,造成混凝土损伤和裂缝。(4)安装时电杆端部或承载点受到过大的径向拉力;使用时转弯处电杆不设斜拉索。(5)偶然荷载(如碰撞)作用。GB396—94和GB4623—94均规定电杆出厂时结冰胀裂电杆多见于北方地区。如作者曾在河南漯河某变电站检测过杆身根部纵向裂缝,其特征为:(1)在冬季过后发现。(2)同一横截面有多条纵向裂缝(一般2~5条)地面以上高度一般不超过5m,向下则延伸入基础。(3)电杆截断后发现杆内积水,裂缝为贯穿裂缝。关于冰的膨胀力:假设杆身积水全部转化为冰,水结冰的线膨胀系数约为05,而混凝土的极限应变只有10-5数量级,即使假设冰的弹性模量只有混凝土的1/10,混凝土在弹性极限下也远远无法承受冰的膨胀力(相差102~3倍)。杆内积水结冰胀裂电杆并使杆壁产生裂缝,而且这类裂缝对电杆危害很大。3 钢板圈周围的纵向裂缝其特征是短(一般在5m以内)而多(可同时产生数条),其原因主要是:(1)钢板圈对焊或法兰盘焊接不当时引起局部高温,钢板膨胀造成混凝土开裂。(2)因混凝土和钢材热膨胀系数不同,自然温差可造成混凝土开裂。4 其他类型的裂缝1 介质腐蚀所造成的裂缝混凝土强度必须达到设计强度的80%。显然,在混凝土没有达到足够强度时出厂的电杆更容易产生裂缝。电杆在生产后出现环向裂缝大致有以下特点:(1)在同批产品中不是大量重复出现。(2)不一定出现在杆身中部,裂缝数量不多(1条或少数几条)。(3)如因偶然荷载(突然而强大的外力)引起,常伴有混凝土损伤。(4)持续的过大弯距也能产生类似生产中造成裂缝的特征。3 纵向裂缝1 杆身纵向裂缝这类裂缝以预应力电杆为多。最常见的原因在有裂缝情况下,腐蚀介质会加速裂缝的扩展并侵害钢筋。但在没有裂缝时,腐蚀介质长期作用也会引起裂缝。盐碱地、化学矿山、工业废水、酸雨的检测,分析确定裂缝成因,然后根据裂缝成因、危害性及电杆现状等因素综合考虑,制定修补方案。根据我们长期的施工经验,修补方案应包括准备工作、裂缝修补、杆身防护3个方面。2 准备工作指消除当时仍然存在的裂缝成因,如排除杆内积水,纠正不合理受力,采取加固措施等。视现场实际情况而定。1 排除杆内积水(1)杆身根部用电锤打孔排水,同时用塑料软管抽出基础内的积水。2));2 电杆加固(1)增设斜拉索:适用于纠正不对称荷载。(2)钢套筒加固:适用于电杆折断处。严重的地区均可能发生腐蚀而造成裂缝。有必要对腐蚀介质进行分析化验。这类裂缝的共同特点是:伴有混凝土腐蚀现象,如表面砂石裸露、强度低,或溶蚀,膨胀等。2 杆身斜裂缝其特征是往往有数条但宽度一般不大,而且杆身上部居多(特别是锥形杆)。这类裂缝的成因是:在电杆生产安装过程中受扭,如起吊时受力点不在同一轴心线上;架线时横担上不对称拉力过大等都会使电杆受扭。国内电杆在设计时抗扭因素考虑较少。根据美国土木工程师学会等制定的《预应力混凝土电杆设计指南》,电杆的抗扭力为:Tc=roFt+FtfPc2式中 Tc ———;JroFtfpc;;混凝土抗拉强度;———预应力引起的混凝土有效抗压强度。3 深度无规裂缝把钢套筒制成两半片,一端铰接,另一端用螺栓固定。加固时套筒内敷结构胶(如6202结构胶)。(3)钢结构加固:适用于承载能力不足或危旧电杆。材料:4根角钢。与杆身的连接:用螺栓固定在扁钢抱箍上。与基础的连接:基础上用金属膨胀螺栓及结构胶锚固并粘贴钢板,将角钢焊接在基础钢板上(可用加强筋)。3 裂缝修补(1)基层处理:清除电杆表面灰砂。(2)宽度05mm以下裂缝,采用表面修补法:电杆运行较长时间后,表面出现较深的无规裂缝,很有可能是碱集料反应所造成的。所谓碱集料1〕反应〔,是指混凝土原材料中的碱与集料中的活性成分发生反应。主要分为碱硅酸反应、碱碳酸盐反应和碱硅酸盐反应3类。其主要外观特征是:(1)混凝土产生不同程度的膨胀;(2)裂缝无规出现,并且深入混凝土内部。由于电杆配筋较密,裂缝在沿筋表面更易产生,但总体来说仍是无规的。碱集料反应近年来越来越引起建筑工程领域的重视,但人们的注意力集中在大体积混凝土工程上,国内有关电杆发生碱集料反应的事例很少报导。随着我国80年代后期起在水泥生产中掺入回收的高碱窑灰,水泥含碱量大幅度提高,电杆混凝土碱集料反应也是不应忽视的问题。4 混合型裂缝即用A-1型水泥制品修补膏骑缝抹刮。(3)宽度05mm以上裂缝,采用凿槽修补法:沿缝凿槽(宽度×深度为10~12mm×6~10mm),向槽内嵌入粘接性强、力学强度高并有较好韧性和耐老化性的材料(如A-1水泥制品修补膏或6202结构胶),嵌实刮平。(4)裂缝两侧各5cm范围以内涂EC防护涂料2道。根据我们的经验,电杆裂缝不适合灌浆,表面修补法和凿槽修补法较为经济合理。实际上,在消除产生裂缝的原因后,修补的目的主要是为了部分恢复混凝土强度和保护钢筋免遭锈蚀,从而维持电杆的正常使用寿命。修补材料具有良好的韧性(或延展性)是很重要的。其特征是以上某几种裂缝类型的组合,成因往往更为复杂。2 电杆裂缝的修补技术1 修补方案的设计当电杆出现裂缝后,首先必须对电杆进行必要1 傅沛兴混凝土碱骨料反应及其预防措施混凝土,1998(5)2 张苏东,樊盛祥MA系聚合物水泥砂浆及其性能研究化工腐蚀与防护,1995(1)

在网站上找了一份,希望对你有帮助。一电化学腐蚀原理?1.腐蚀电池(原电池或微电池)金属的电化学腐蚀是金属与介质接触时发生的自溶解过程。在这个过程中金属被氧化,所释放的电子完全为氧化剂消耗,构成一个自发的短路电池,这类电池被称之为腐蚀电池。腐蚀电池分为三(或二)类:(1)不同金属与同一种电解质溶液接触就会形成腐蚀电池。例如:在铜板上有一铁铆钉,其形成的腐蚀电池。铁作阳极(负极)发生金属的氧化反应:Fe→Fe2++2e-;(Fe→Fe2++2e)=-447V阴极(正极)铜上可能有如下两种还原反应:(a)在空气中氧分压=21kPa时:O2+4H++4e-→2H2O;(O2+4H++4e-→2H2O)=229V,(b)没有氧气时,发生2H++2e-→H2;(2H++2e-→H2)=0V,有氧气存在的电池电动势E1=229-(-447)=676V;没有氧气存在时,电池的电动势E2=0-(-447)=447V。可见吸氧腐蚀更容易发生,当有氧气存在时铁的锈蚀特别严重。铜板与铁钉两种金属(电极)连结一起,相当于电池的外电路短接,于是两极上不断发生上述氧化—还原反应。Fe氧化成Fe2+进入溶液,多余的电子转向铜极上,在铜极上O2与H+发生还原反应,消耗电子,并且消耗了H+,使溶液的pH值增大。在水膜中生成的Fe2+离子与其中的OH—离子作用生成Fe(OH)2,接着又被空气中氧继续氧化,即:Fe2++2OH-→Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2→4Fe(OH)3Fe(OH)3乃是铁锈的主要成分。这样不断地进行下去,机械部件就受到腐蚀。(2)电解质溶液接触的一种金属也会因表面不均匀或含杂质微电池。例如工业用钢材其中含杂质(如碳等),当其表面覆盖一层电解质薄膜时,铁、碳及电解质溶液就构成微型腐蚀电池。该微型电池中铁是阳极:Fe→Fe2++2e-碳作为阴极:如果电解质溶液是酸性,则阴极上有氢气放出(2H++2e-→H2);如果电解质溶液是碱性,则阴极上发生反应O2+2H2O+4e-→4OH-。总结:从上面的分析可以看出:所形成的腐蚀电池阳极反应一般都是金属的溶解过程:M→Mz++ze-阴极反应在不同条件下可以是不同的反应,最常见的有下列两种反应:?①在缺氧条件下,H+离子还原成氢气的反应(释氢腐蚀)2H++2e-→H2。(=0V)该反应通常容易发生在酸性溶液中和在氢超电势较小的金属材料上。②氧气还原成OH-离子或H2O的反应(耗氧腐蚀)中性或碱性溶液中O2+2H2O+4e—→4OH-。(=401V)在酸性环境中,O2+4H++4e-→2H2(=229V)2.腐蚀电流一旦组成腐蚀电池之后,有电流通过电极,电极就要发生极化,因而研究极化对腐蚀的影响是十分必要。在金属腐蚀文献中,将极化曲线(电势~电流关系)绘成直线(横坐标采用对数标度),称为Evans(埃文斯)极化图(图10—8)。在Evans极化图中的电流密度j腐蚀表示了金属腐蚀电流,实际上代表了金属的腐蚀速率。影响金属表面腐蚀快慢(即腐蚀电流j)的主要因素:①腐蚀电池的电动势——两电极的平衡电极电势差越大,最大腐蚀电流也越大。②金属的极化性能——在其它条件相同的情况下,极化程度愈大(即极化曲线的斜率),腐蚀电流愈小。③氢超电势——释氢腐蚀时,氢在金属表面析出的超电势逾大,极化曲线的斜率就逾大,腐蚀电流反而减小。二、金属的稳定性“在所处环境下金属材料的稳定性如何?”是研究金属腐蚀与防腐首先必须考虑的问题。因此,金属-水系统的电势—pH图无疑是很有用的工具。1.电势(E)—pH关系的一般表达式若有如下电极反应:xO(氧化态)+mH++ze-?-→yR(还原态)+nH2O例如:Fe3O4+8H++2e-=3Fe2++4H2O式中O代表氧化态、R代表还原态;x,m,z,y,n为各反应物、产物的计量系数。当T=15K时E=-(10—14)因pH=-lg[a(H+)],a(H2O)=1上式可写成E=--(10—15)在a(R),a(O)被指定时,电势E与pH值成直线关系。①电势与pH无关的反应:②这些反应只有电子得失,没有H+或OH-离子参加。例如反应Zn2+(aq)+2e-=Zn(s);E(Zn2++2e-→Zn)=-762+0295lg[a(Zn2+)/a(Zn)]。当a(Zn2+)=10-6、a(Zn)=0时,E(Zn2++2e-→Zn)=-939V3.水溶液中的氢、氧电极反应因为反应在水溶液中进行,反应与H2,O2,H+,OH-有关。所以凡是以水作为溶剂的反应系统都一定要考虑氢、氧电极反应。氢电极反应(①线):电极反应式2H+(a)+2e-→H2(p);当p(H2)=时,有E(2H++2e-→H2)=-0592pH(10—13)在E—pH图上是一条截距为零的直线,斜率为-0592。氧电极反应(②线):电极反应式O2(p)+2H+(a)+2e-→H2O(l)在15K,a(H2O)=1、p(O2)=时,E(O2+2H++2e-→H2O)=229-0592pH该式表示氧电极反应的E—pH直线与氢电极的E—pH直线斜率相同,仅截距不同。4.电势-pH图的应用(1)图10—9中每条线上的点都表示Zn—H2O系统的一个平衡状态。凡不在直线上的任何一点均为非平衡状态,且每条线上方为该线所代表电极反应中氧化态稳定区,下方为还原态稳定区。因此,在图上分别得到Zn2+,Zn,Zn(OH)2的各自稳定存在区。线②以上是O2(氧化态)的稳定区,下方是H2O(还原态)的稳定存在区;在线①以上是H+(氧化态)的稳定区、线①以下是H2(还原态)的稳定存在区。(2)在E—pH图中任意两条线所代表的电极反应都能构成一个化学反应。例如线①与②所代表的电极反应构成的化学反应为:O2(g)+2H2(g)=2H2O(l)。该反应可视为氧电极和氢电极组成的燃料电池。一般而言,高电势区直线所代表电极反应中的氧化态能氧化低电势区直线所代表反应中的还原态即:[氧化态]上+[还原态]下→[还原态]上+[氧化态]下且二直线相距愈远,以此二直线所代表电极反应组成电池时,电池的电动势就愈大,因此该氧化还原反应的趋势就愈大。如Zn2++2e-=Zn是线段a代表的平衡系统,该平衡位于①线下方,说明Zn在水溶液中是不稳定的。溶液中H+被还原成H2(g),Zn被氧化成Zn2+的反应2H++Zn=Zn2++H2是自发进行的。又因Zn的稳定区也在O2还原反应的②线以下,Zn被氧化成Zn2的反应:5O2+2H++Zn=Zn2++H2O①线与a线反应组成电池:②线与a线组成电池,比①线距离线a更远,说明在含有O2的水溶液中Zn的热力学稳定性更差。(3)E—pH图可用来指导防腐、金属保护等方面的研究。从图10—9可知,当E<-9V时,Zn在酸性溶液中,既使在有氧存在的情况下都可以稳定存在,这就是金属电化学防腐的阴极保护原理;(4)水-Fe的E-pH图:Fe2++2e-→Fe(1线)Fe2O3+6H++2e=2Fe2++3H2O(2线)Fe3++e-=Fe2+(3线)Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O(4线)Fe3O4+8H++2e-=3Fe2++3H2O(5线)3Fe2O3+2H++2e-=2Fe3O4+H2O(6线)Fe3O4+8H++8e-=3Fe+4H2O(7线)总之,E—pH图在解决水溶液中发生的一系列反应及平衡问题,如元素分离,湿法冶炼,金属防腐,金属电沉积,地质问题等方面均得到广泛的应用。三、电化学保护1.阳极保护(适用有钝化曲线的金属)凡是在某些化学介质中,通过一定的阳极电流,能够引起钝化的金属,原则上都可以采用阳极保护法防止金属的腐蚀。例如我国化肥厂在碳铵生产中的碳化塔已较普遍地采用阳极保护法,取得了良好效果,有效地保护了碳化塔和塔内的冷却水箱。使用此法注意点:钝化区的电势范围不能过窄,否则容易由于控制不当,使阳极电势处于活化区,则不但不能保护金属,反将促使金属溶解,加速金属的腐蚀。2.阴极保护就是在要保护的金属构件上外加阳极,这样构件本身就成为阴极而受到保护,发生还原反应。阴极保护又可用两种方法来实现。(1)称为牺牲阳极保护法:它是在腐蚀金属系统上联结电势更负的金属,即更容易进行阳极溶解的金属(例如在铁容器外加一锌块)作为更有效的阳极,称为保护器。这时,保护器的溶解基本上代替了原来腐蚀系统中阳极的溶解,从而保护了原有的金属。此法的缺点是用作保护器的阳极消耗较多。(2)外加电流的阴极保护法:目前在保护闸门、地下金属结构(如地下贮槽、输油管、电缆等)、受海水及淡水腐蚀的设备、化工设备的结晶槽、蒸发罐等多采用这种方法,它是目前公认的最经济、有效的防腐蚀方法之一。该法是将被保护金属与外电源的负极相连,并在系统中引入另一辅助阳极,与外电源的正极相连。电流由辅助阳极(由金属或非金属导体组成)进入腐蚀电池的阴极和阳极区,再回到直流电源B。当腐蚀电池中的阴极区被外部电流极化到腐蚀电池中阳极的开路电势,则所有金属表面处于同一电势,腐蚀电流消失。因此,只要维持一定的外电流,金属就可不再被腐蚀。(3)气相中阴极保护。电化学方法能否在气相环境中使用是人们一直希望解决的问题。1988年,中国研究出了气相环境中的阴极保护技术,用于架空金属管道、桥梁、铁轨、海洋工程构件上的飞溅区保护,并在架空金属管道的实际试验中取得了非常好的保护效果,使材料的寿命延长了20多倍,为气相环境中的构件保护提供了一个崭新的途径。气相阴极保护原理与溶液中的阴极保护原理相同,只是用固体电介质代替溶液,成为阴极保护电流从阳极层流向阴极层的主要离子迁移通道。外加阴极电流从辅助阳极流入,经过固体电介质至阴极(即被保护的结构材料),从而使处于气相环境中的结构得到保护。缓蚀剂的防腐作用把少量的缓蚀剂(如万分之几)加到腐蚀性介质中,就可使金属腐蚀的速率显著的减慢。这种用缓蚀剂来防止金属腐蚀的方法是防腐蚀中应用得最广泛的方法之一。下面我们根据极化图来说明缓蚀剂抑制金属腐蚀的基本原理。电化学腐蚀的速率是由阳极过程和阴极过程的极化特征所决定的。只要加入的缓蚀剂能够抑制上述过程中的一种或二种,腐蚀速率就会降低。根据缓、蚀剂所能抑制的过程,我们可以把缓蚀剂分为阳极型缓蚀剂、阴极型缓蚀剂和混合型缓蚀剂。加入缓蚀剂,加快极化程度,降低腐蚀电流。作用的机理主要是在电极表面形成钝化膜或者吸附膜。缓蚀剂的种类繁多,属于无机类的缓蚀剂有亚硝酸盐、铬酸盐、重铬酸盐,磷酸盐等等;属于有机类的缓蚀剂有胺类、醛类、杂环化合物、咪唑啉类等等。具体使用时,需根据要保护的金属种类和腐蚀介质等条件通过筛选试验来确定。

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