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金属腐蚀与防护论文模板(10篇)
时间：2023-03-30 11:40:20
导言：作为写作爱好者，不可错过为您精心挑选的10篇金属腐蚀与防护论文，它们将为您的写作提供全新的视角，我们衷心期待您的阅读，并希望这些内容能为您提供灵感和参考。
篇1
一、腐蚀现状
据有关专家介绍，全球每1分钟就有1吨钢腐蚀成铁锈。目前我国由于金属材料和周围环境发生化学或电化学反应所带来的腐蚀损失每年大约5000亿人民币，约占我国国民生产总值的6%左右[4]。
近年来，石化行业大量进口高硫重质原油，在拓展原油采购渠道、提高原油加工量、降低原油成本和提高经济效益等方面起到了重要的作用，但是大量加工高硫重质原油，也使石化行业中金属设备的腐蚀日趋严重，因此搞清金属腐蚀的机理，制定合理的防护措施，对于确保金属构件安全长周期运行具有十分重要的意义[4]。
二、灰色关联度分析
1.序列选择
1.因子分析的基本方法
1.1因子提取
通过分析原始变量之间的相互关系，从中提取出数量较少的因子。提取方法是利用样本数据得到因子载荷矩阵。利用因子载荷矩阵求解变量相关矩阵的特征值，根据特征值的大小确定因子数量。
1.2因子旋转
因子分析的以这个重要的目的在于对原始变量进行综合评价。利用因子分析提取得到的结果虽然保证了因子的正交性，也就是因子之间不相关，但因子对变量的解释能力较弱，不易解释和命名。这时可以通过对因子模型的旋转变换，使公共因子的载荷系数更接近1或者接近0，通过这种方法得到的公共因子对变量的命名和解释将变得更加容易。
1.3计算因子得分
四、结论与建议
从计算分析结果能够看出该油田的腐蚀主因素是温度、pH值、Cl-、HCO3-和Ca2+四个影响因素，在腐蚀的防治中要对这几个重点影响因素进行预防。通过运用不同数学方法对数据进行分析，从不同的角度得出了相近的结果，两种方法相互进行了验证，保证了结论的正确性。
结合灰色关联理论和因子分析两种分析方法得出灰关联因子分析法，该方法综合了两种方法的优点，一方面可以将不明确的内部关系明显化，另一方面又能够将众多的因素进行整合。灰关联因子分析计算理论简单，得出的分析结果具有系统性，能够反应出金属腐蚀因素的主次关系。
参考文献
[1]张红兵，贾来喜，李潞.SPSS宝典[M].电子工业出版社北京.2007.2.
[2]于秀林，任学松.多元统计分析[M].中国统计出版时北京.1995.5.
篇2
中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1002-4107（2016）10-0004-02
一、研讨式教学的内涵
教育是立国之本，关系着国家的前途和命运。现阶段我国采用的教育模式大多是应试教育，教师一般只注重传授知识，而不太注重培养学生转化知识、发现知识、创新知识的能力。随着素质教育呼声的不断强大，研讨式教学越来越受到人们的关注。
研讨式教学是一种以解决问题为核心的教学模式，一般由教师在课堂上先提出问题，通过师生共同查阅资料、分析资料，最后探讨出解决问题的方法。通过这一系列的活动，逐步提高学生分析问题和解决问题能力。
显然，在一般的研讨式教学过程中，研讨主题由谁提出的问题被淡化了。正是这个缺陷，会使一般的研讨式教学效果大打折扣，因为，发现问题、提出问题往往要比分析问题、解决问题更为重要。
二、“金属腐蚀原理及应用”研讨式教学改革的策略
研讨式教学供给侧改革的目的是改革现有以教师先提出课堂研讨问题，然后通过各种研讨式教学手段（阅读自讲式、讨论式、启发式、专题式、课题制式、案例和讲授式等）来解决研讨问题的模式，显然这种模式或多或少带有应试教育的痕迹。研讨式教学供给侧改革强调的是课堂研讨问题由何而来的问题，即是由学生自主提出，还是由教师事先拟定，或者说重点解决研讨主题中“问”的问题。因此，教师如何搭建一个让学生能自主提出问题的实验、实习、实践平台是研讨式教育供给侧改革的关键。结合我校“金属腐蚀原理及应用”课程研讨式教学供给侧改革的经验成果，对研讨式教学改革提出以下几点建议。
（一）搭建问题平台
一般研讨式教学是通过教师事先提出问题，然后师生带着教师提出的问题共同查找资料，研究、讨论、实验、探索解决问题的办法。随着教学的不断进行，这种教学模式的弊端日益显现，其不利于培育具有创新意识的主体人格[1]。研讨式教学的供给侧改革是由教师努力搭建一个让学生自主提出问题的实验、实习、实践平台，让学生在通过做实验、进行实习或者企业实践的过程中，自主产生研讨课的研讨主题，再通过师生共同查阅资料、调查讨论等手段解决研讨主题。这种教学模式不仅会调动学生学习的积极性，还会使学生对课程内容产生越来越浓厚的兴趣，最终让学生更好地掌握课程内容。学生在研讨问题过程中逐步掌握课程的基本知识、基本理论和基本技能，教师的作用是对学生查阅资料、思考问题和讨论问题时的表现进行及时评判，即以裁判员的身份参与整个教学过程。
东北石油大学实行的“金属腐蚀原理及应用”课程研讨式教学改革是以强调学生自主发现问题、提出问题为主要改革目标。笔者对这门课进行一些简单的介绍，“金属腐蚀原理及应用”课程的主要内容包括三个部分：（1）腐蚀热力学；（2）腐蚀动力学；（3）腐蚀与防护。前两个部分归属于腐蚀原理内容，第三个部分属于腐蚀应用内容。对于腐蚀热力学内容来说，首先把学生在初、高中物理、化学课程熟悉的原电池实验作为切入点。课堂上，教师提供自主研发并已申请国家专利的“便携式原电池实验装置”，该装置上安装有LED灯泡，让学生观察灯泡发光具体现象后提出各种问题，例如：（1）灯泡为什么会亮？（2）电流是怎么产生的？（3）电动势是怎么产生的？（4）电极的正、负极发生哪种电极反应？……课堂上教师及时筛选出符合教学大纲要求的讨论主题。然后再按一般研讨式课程模式进行主题研讨。对于腐蚀动力学内容来说，应把学生在初、高中物理、化学课程熟悉的电解池实验作为切入点。在课堂上，教师提供自主研发并已申请国家专利的“便携式电解池实验装置”， 该装置上安装有恒电位仪，让学生观察具体现象后提出各种问题，例如：（1）极化是怎么产生的？（2）极化的种类？（3）外电流与极化之间的关系？（4）实测极化曲线如何测量？……这个过程不仅体现在一堂课或几堂课上，而是贯穿整个课程的始终。对于腐蚀与防护内容，把大庆某金属防腐管厂的实习、实践作为切入点。这样我们就完成了为给整门课程科学搭建提出问题有效平台的任务，这个平台可以简称为“两池一厂”平台。
（二）完成模糊研讨到精准研讨的转变
在研讨式教学中，学生的学习热情浓厚，接触到的新事物、新名词较多，由于学生还处在专业知识积累的阶段，理论储备有限，无法自主提出涵盖课程重点内容或涉及学科前沿的研讨式教学主题，从而会产生研讨主题与教学大纲内容不很贴切的现象，在此称之为模糊研讨。模糊研讨不仅不会对学生的综合能力有所提高，反而会因为内容的杂乱无序降低学生的学习热情。这就需要教师启迪学生的灵感，激发学生的扩散思维，诱导学生提出涵盖教学大纲内容或涉及学科前沿的各种好奇主题，教师应及时精准地筛选出与课堂内容紧密相关的研讨主题，实现从模糊研讨到精准研讨的转变。
“金属腐蚀原理及应用”课程的腐蚀电化学动力学部分涉及概念、名词较多，难度较大，如果采用模糊研讨，虽然也能传授相关知识，提升学生的认知能力，但是通过这种模糊研讨教学，学生只能学到缺少内在逻辑性的内容，无法形成系统的知识体系，直接影响学生在实习、实践过程中对所学知识的灵活运用。这就需要教师诱导学生提出具有内在逻辑性的研讨主题，从而做到精准研讨。
极化是腐蚀动力学中重要的基本概念，吸氧腐蚀是生产中重要的腐蚀类型，电化学保护是腐蚀防护中重要的措施手段。三者之间由过电位或超电压联系起来，学生如果悟到了其中的内在规律性，才算真正掌握了这部分知识。教师在学生进行实验、实习、实践的过程中应反复强调：极化吸氧腐蚀析氢腐蚀电化学保护这条主线，促使学生早日完成由量变到质变的飞跃。
（三）增大课程考核中自主创新的比重
以往的研讨式教学大多都是在课堂上以小组讨论或者圆桌会议的形式完成的[2]。学生对于所学到的专业知识，如何在实习、实践中运用的问题认识不足，以至于理论脱离实践。为解决这种弊端，应当改变教学环境，把课堂转移到现场实习、实践中来，贴近实际，在学习中运用，在运用中学习，循环往复，激励创新。例如：在学生识别不同类型的腐蚀后，组织学生思考如何解决不同类型的腐蚀问题，如何采取科学的防护措施，让学生积极主动地寻求解决问题的新办法。向学生介绍厂内最新的防腐技术，让学生了解并掌握最新防腐措施，紧跟防腐技术的新潮流，大大拓宽了学生的知识面。在供给侧研讨式教学改革的学生成绩考核过程中，对于提出可能撰写出科技论文或可能获得国家专利的有效自主创新性创意的同学，应该给予更多的额外加分。
三、“金属腐蚀原理及应用”改革研讨式教学的实施原则
一般研讨式教学是自由、开放的教学模式，注重培养学生的创新思维与创新能力，不拘于教学环境和形式[3]。但这并不意味着这种教学模式是一种十分完美的过程，从供给侧改革研讨式教学就是对一般研讨式教学的补充和完善，在改革过程中应该坚持以下原则。
（一）“三严”原则
1.严格突出研讨主题的学生自主提出的原则。只有学生自主提出的问题，才有可能是学生最感兴趣的问题，才有可能充分发挥学生的主体作用，才有可能诱发学生的学习热情，才有可能提高学生发现问题、提出问题、分析问题和解决问题的能力，在研讨式教学供给侧改革中，应严格突出研讨主题的学生自主提出的原则。
2.严格强调考核成绩中自主创新比重的原则。研讨式教学模式相对于传统教学模式的优点在于研讨式教学更注重学生天赋的发挥，更注重培养学生的创新意识和创新能力。因此创新意识和创新能力的培养就要贯穿于研讨式课程的始终，为此，在研讨式教学供给侧改革中，应严格强调自主创新意识在考核成绩中所占的比重。
3.严格把握研讨过程教师裁判员作用的原则。对比传统应试教学模式，研讨式教学模式中教师的角色发生了巨大的变化，教师不再是传授知识的教练员，而是研讨式教学中的启蒙者或裁判员。在研讨式教学供给侧改革中，应严格把握教师的参与角色，对于学生自主提出的有意义、有价值的研讨主题，教师要给予及时的肯定。
（二）“三实”原则
1.实验平台应起到知识衔接与启蒙问题作用的原
则。在研讨式教学中，一门课程的开始几节课，研讨主题的提出往往需要以简单实验为切入点，这就需要教师为学生精心设计出简易科学的实验平台，使该平台起到知识衔接与启蒙问题的作用。
2.实习平台应起到知识物化与深化问题作用的原
则。研讨式教学中为了使知识与应用密切联系，认识实习往往可以帮助学生更好地理解、运用所学到的知识，把课本上的抽象概念与生产企业的设备、工艺、装置结合起来，往往会起到事半功倍的作用。在研讨式教学供给侧改革中，需要教师为学生搭建方便合理的实习平台，该平台应能起到知识物化与深化问题的作用。
3.实践平台应起到知识应用与创新问题作用的原
则。研讨式教学中，动手能力的培养是十分重要的，无论是调研、设计、讨论还是加工、生产、制造均能提高学生的动手能力，实践出真知。因此，在研讨式教学供给侧改革中，教师应该为学生创建内容丰富的实践平台。
参考文献：
[1]苗东利，雷佑安.研讨式教学在高校教学中的应用[J].
大学学报，2012，（10）.
[2]彭耶萍，颜一鸣.浅谈研讨式教学模式对学生学习过程
篇3
中图分类号：TU279文献标识码： A
石油化工装置中流体输送是必不可少的，工艺管线是流体输送的重要组成部分，其投资占总投资的比例相当高，所以做好工艺管线的防腐工作至关重要。
金属腐蚀是金属和周围环境发生作用而被破坏的现象，它是一种自发进行的过程，给人类带来的经济和社会危害极大。例如：金属构件在大气中生锈，化工生产中 金属设备与腐蚀性强的介质接触，尤其在高温、高压和高流速的条件下造成设备生锈，老化变形现象。
一、管道腐蚀控制的基本方法
管道腐蚀的控制方法应根据腐蚀机理的不同和所处环境条件的不同采用相应的腐蚀控制方法，其基本原则有以下几方面：
1、选用在该管道具体运行条件下的适用钢材和焊接工艺
2、选用管道防腐层及阳极保护的外防护措施
3、控制管输流体的成分如净化处理除去水以及酸性组分
4、使用缓蚀剂控制内腐蚀
5、选用内防腐涂层
6、建立腐蚀监控和管理系统
二、常见管道防腐层的结构及特点
防腐层 石油沥青 熔结环氧粉末 3PE 聚乙烯胶粘带
防腐材料 石油沥青 环氧粉末 环氧粉末+高（低）密度聚乙烯 聚乙烯胶粘带
防腐层结构 石油沥青+玻璃布+塑料薄膜（3-5层沥青总厚度4-7mm） 环氧粉末熔结在管壁上涂层厚0.3~0.5mm 环氧粉末+胶黏剂+聚乙烯（挤压）总厚度度2~4mm 底胶+防腐胶粘带（内带）+保护胶粘带（外带）总厚度1~4mm
适用温度 -20~70 -40~100 -40~70 -30~60
施工方法 人工或半机械化作业 静电或等离子喷涂工厂机械化作业线分段预制现场热收缩套补口 挤出成型法工厂机械化作业线分段预测现场热收缩套补口 人工或机械化作业
优缺点 机械强度和低温韧性差，吸水率高，易受细菌腐蚀，施工流动性条件差但成本低目前国内应用广泛 机械化性能和粘结性能强，耐阴极剥离及耐温性对施工质量要求高，成本低，损耗小 机械性能耐温性及电绝缘性能强，其突出的优点是耐磨对现场补口质量要求较高，损耗小 防腐性可靠性高便于施工进度快对管材焊接部位的包覆质量不易达标
根据图表所示，在选择防腐层时应根据每一种防腐层的适用范围，选择能满足管道沿线环境的防腐要求的防腐层，在此基础上考虑施工方便，经济合理等因素通过技术经济综合分析与评价确定最佳方案。
三、工艺管线腐蚀的表现特征
1、均匀腐蚀：整个表面腐蚀深度比较一致均匀的腐蚀又称一般腐蚀或连续性腐蚀，在腐蚀中腐蚀发生在金属的整个表面上，沿金属表面均匀进行。
2、缝隙腐蚀（表面腐蚀深度不一致，呈斑点状态）：金属管道内通入介质如金属与金属或金属与非金属介质处于滞流状态，从而引起缝内金属的加速腐蚀。这种局部腐蚀称为缝隙腐蚀。
3、点腐蚀腐蚀（集中在较小范围，腐蚀深度较大也称为孔腐蚀）：在金属表面的局部地区出现向深处发展的腐蚀小孔，这些小孔有的孤立存在，有些则紧凑在一起看上去像一片粗糙的表面这种腐蚀叫做点腐蚀。
四、预防工艺管线腐蚀常用方法和措施
根据金属腐蚀原理分析，可以对腐蚀性介质的金属材料及其制品采用各种不同的防腐蚀技术进行防腐蚀处理，只要措施得当就可以延长金属制品的使用寿命，保证工艺设备的安全和顺利进行，常用的防腐蚀技术和措施主要有下列几类
1、合理选材：这是防止和控制设备腐蚀的普通和最有效的方法之一，管道的种类繁多，常用的有碳素钢管，不锈钢管以及塑料管等它们的工作压力通过的介质的性质和温度，敷设的条件，所处的环境都各不相同，为了延长管道的使用寿命，达到经久耐用的目的，施工时要根据各种管材的腐蚀特性合理选用管材。
2、缓蚀剂法：管理内壁用涂料防腐比较困难，常用的方法是在腐蚀介质中添加能降低腐蚀速率的物质也就是缓蚀剂法。根据化学组成，习惯上将缓蚀剂分为无极缓蚀剂和有机缓蚀剂两大类。
A无极缓蚀剂：通常在中性介质中使用无极缓蚀剂有NaNO2，K2Gr2O7、Na3PO4等，例如Ca(Hco3)2在碱性介质中发生如下反应：
Ca2++2Hco3-+2OH-=CaCo3+CO3+2H2o
生成的难溶碳酸盐覆盖于阳极表面成为具有保护性的薄膜，阻滞了阳极反应，降低了金属的腐蚀速率。
B 有机缓蚀剂：在酸性介质中通常使用有机缓蚀剂，如动物胶，六次甲基四胺以及含氮，硫的有机物等有机缓蚀剂对金属的缓蚀作用。一般认为是由吸附膜生成即金属将缓蚀剂的离子或分子吸附在表面上形成一层难溶而腐蚀性介质又很难透过的保护膜阻碍了氢离子的阴极反应，因而减慢了腐蚀。
3、阴极保护法：阴极保护法就是被保护的金属作为腐蚀电池的阴极或作为电解池的阴极而不受腐蚀。
牺牲阳极保护法：
阳极：Zn=Zn2++2e-
阴极：O2+H2O+4e=4OH-
4、外加电流保护法：取不溶性的电极为阴极把要保护的钢铁设备作为阴极，两只都放在电解质溶液里，接上外加直流电源，通电后，大量电子被强制流向被保护的钢铁设备中是钢铁表面生成负电荷的累计，金属腐蚀产生的原电池电流就不能被输送因而防止了钢铁的腐蚀。
参考文献：
篇4
中图分类号： P641.4+62 文献标识码： A
一．引言
近年来国内外在管道防腐层材料和技术应用方面都取得了快速发展，防腐蚀新材料、新工艺和新设备不断出现并得到广泛应用。防腐层技术是新建钢质管道和在役管道安全运行的保障技术，防腐层的生产制造质量决定着钢质管道的使用寿命，了解国内外解钢质管道防腐层技术应用现状及发展趋势，抓住钢质管道建设快速增长的发展机遇，进一步提高防腐蚀技术应用水平是非常必要的。
二．对腐蚀的理解。
腐蚀金属在周围介质的化学、电化学作用下所引起的一种破坏现象。按管道被腐蚀部位，可分为内壁腐蚀和外壁腐蚀；按管道腐蚀形态，可分为全面腐蚀和局部腐蚀；按管道腐蚀机理，可分为化学腐蚀和电化学腐蚀等。
管道腐蚀一般是指避免管道遭受土壤、空气和输送介质（石油、天然气等）腐蚀的防护技术。
三．管道腐蚀的原因。
管道内壁腐蚀金属管道内壁因输送介质的作用而产生的腐蚀。主要有水腐蚀和介质腐蚀。水腐蚀指输送介质中的游离水，在管壁上生成亲水膜，由此形成原电池条件而产生的电化学腐蚀。介质腐蚀指游离水以外的其他有害杂质（如二氧化碳、硫化氢等）直接与管道金属作用产生的化学腐蚀。
长输管道内壁一般同时存在着上述两种腐蚀过程。特别是在管道弯头、低洼积水处和气液交界面，由于电化学腐蚀异常强烈，管壁大面积减薄或形成一系列腐蚀深坑。这些深坑是管道易于内腐蚀穿孔的地方。
管道外壁腐蚀视管道所处环境而异。架空管道易受大气腐蚀；土壤或水环境中的管道，则易受土壤腐蚀、细菌腐蚀和杂散电流腐蚀。
（1）. 大气腐蚀。大气中含有水蒸气会在金属表面冷凝形成水膜，这种水膜由于溶解了空气中的气体及其他杂质，可起到电解液的作用，使金属表面发生电化学腐蚀。影响大气腐蚀的自然因素除污染物外，还有气候条件。在非潮湿环境中，很多污染物几乎没有腐蚀效应。如果相对湿度超过80％，腐蚀速度会迅速上升。因此，敷设在地沟中的管道或潮湿环境的架空管道表面极易锈蚀。
（2）. 土壤腐蚀。土壤颗粒间充满空气、水和各种盐类，使它具有电解质的特征。管道金属在土壤电解质溶液中构成多种腐蚀电池。
（3）. 细菌腐蚀。也称微生物腐蚀。参与管道土壤腐蚀过程的细菌通常有硫酸盐还原菌、氧化菌、铁细菌、硝酸盐还原菌等。
（4）. 杂散电流腐蚀。流散于大地中的电流对管道产生的腐蚀，又名干扰腐蚀，是一种外界因素引起的电化学腐蚀。管道腐蚀部位由外部电流的极性和大小决定，其作用类似电解。杂散电流从管道防腐层破损处流入，在另一破损处流出，在流出处形成阳极区而产生腐蚀。杂散电流源有电气化铁路、阴极保护设施、高压输电系统等。
四．管道的主要防腐方法。
我国钢质管道外防腐层材料和制造应用技术主要经历了石油沥青、煤焦油沥青、煤焦油瓷漆、胶带、夹克、液体环氧涂料、挤压聚乙烯（2PE）、熔结环氧粉末(FBE)、三层聚乙烯(3PE)等发展过程。目前，我国管道防腐层材料生产制造基本实现了标准化，并不断有新品出现，近年来新建的埋地油气输送管道的外防腐层结构根据输送介质温度和施工条件的不同，主要采用熔结环氧粉末(FBE)、（3PP）、(DPS)和三层聚乙烯(3PE)防腐技术，并使用阴极保护技术。
3PE的底层为熔结环氧粉末防腐蚀层，中间层为聚乙烯共聚物热熔胶粘剂，面层为聚乙烯专用料保护层。上述三种材料构成的钢管防腐蚀结构层称为3PE防腐，压力管道元件行业称之为“聚烯烃防腐蚀（3PE）管道”。
3PE防腐是目前世界范围内广泛采用的钢质管道涂层体系，是我国输油、输气、输水大型管道工程和市政工程的首选防腐蚀结构，西气东输、西南成品油等重大工程全部使用了3PE防腐。
涂层防腐用涂料均匀致密地涂敷在经除锈的金属管道表面上，使其与各种腐蚀性介质隔绝，是管道防腐最基本的方法之一。70年代以来，在极地、海洋等严酷环境中敷设管道，以及油品加热输送而使管道温度升高等，对涂层性能提出了更多的要求。因此，管道防腐涂层越来越多地采用复合材料或复合结构。这些材料和结构要具有良好的介电性能、物理性能、稳定的化学性能和较宽的温度适应范围等。
内壁防腐涂层：为了防止管内腐蚀、降低摩擦阻力、提高输量而涂于管子内壁的薄膜。常用的涂料有胺固化环氧树脂和聚酰胺环氧树脂，涂层厚度为 0.038～0.2毫米。为保证涂层与管壁粘结牢固,必须对管内壁进行表面处理。70年代以来趋向于管内、外壁涂层选用相同的材料，以便管内、外壁的涂敷同时进行。
防腐保温涂层：在中、小口径的热输原油或燃料油的管道上，为了减少管道向土壤散热，在管道外部加上保温和防腐的复合层。常用的保温材料是硬质聚氨脂泡沫塑料,适用温度为－185～95℃。这种材料质地松软，为提高其强度，在隔热层外面加敷一层高密度聚乙烯层，形成复合材料结构，以防止地下水渗入保温层内。
外加电流法是利用直流电源，负极接于被保护管道上，正极接于阳极地床。电路连通后，管道被阴极极化。当管道对地电位达到最小保护电位时，即获得完全的阴极保护。
阴极保护：将被保护金属极化成阴极来防止金属腐蚀的方法。这种方法用于船舶防腐已有 150多年的历史;1928年第一次用于管道,是将金属腐蚀电池中阴极不受腐蚀而阳极受腐蚀的原理应用于金属防腐技术上。利用外施电流迫使电解液中被保护金属表面全部阴极极化，则腐蚀就不会发生。判断管道是否达到阴极保护的指标有两项。一是最小保护电位，它是金属在电解液中阴极极化到腐蚀过程停止时的电位；其值与环境等因素有关，常用的数值为- 850毫伏（相对于铜-硫酸铜参比电极测定，下同）。二是最大保护电位，即被保护金属表面容许达到的最高电位值。当阴极极化过强，管道表面与涂层间会析出氢气，而使涂层产生阴极剥离，所以必须控制汇流点电位在容许范围内，以使涂层免遭破坏。此值与涂层性质有关,一般取－1.20至－2.0伏间。实现地下管道阴极保护有外加电流法和牺牲阳极法两种。
五．结束语
当今世界经济迅猛发展，石油和天然气作为我国的经济发展命脉及现代工业的主要能源得到了广泛运用，防腐蚀行业已成为国民经济中一个不可或缺的新兴产业，防腐涂层技术的应用，对于钢质管道建设工程的安全运行起到了很好的保障作用，在几十年的实践中，防腐涂层技术不断的提高和发展，材料方面朝着环保、高性能、适合流水作业施工的方向发展，施工方面朝着自动化生产线发展，正是上述技术的发展进步使得管道的高效建设及投产得到支持。因此，我们应该大力研发防腐技术并且进行推广，从而促进我国油气储运的发展。
参考文献：
[1] 石磊 油气储运过程中的管道防腐问题研究与分析 [期刊论文] 《科技创新导报》 -2011年12期
[2] 张宗前 油气储运管道防腐问题研究与分析 [期刊论文] 《中国石油和化工标准与质量》 -2013年9期
[3] 沈乾坤 论油气储运中的管道防腐问题 [期刊论文] 《中国石油和化工标准与质量》 -2012年10期
[4] 张旭魏子昂 浅谈油气储运中管道的防腐问题 [期刊论文] 《中国石油和化工标准与质量》 -2011年10期
篇5
关键词：普通机械设备防腐设计措施
中图分类号： TU81文献标识码： A
一．引言
众所周知，机械设备本身是金属构成的，只要是金属它就会因为温度、湿度等外界条件的影响，从而导致金属发生锈蚀。在当下环境中的工业企业，环境中都含有大量的 CO2、SO2、硫化物、氢氧化物等一些有害物质，再加上不同的企业不同的厂房在不同环境下的温度和湿度都较高、较大，因此在这些环境因素的综合作用和影响之下，金属就可能会与这些有害的物质发生强烈的化学反应，进而形成了腐蚀。
企业生产过程中，机械是保证企业进行日常生产的必要生产设备，机械设备所要面临的防腐问题正在逐渐受到相关生产领域的重点关注．努力提高设备的防腐能力，最大限度的延长其生产使用寿命，使企业生产成本尽量降低，已经成为当今企业所面临的重点问题。本文针对机械设备在使用的过程当中所产生的腐蚀问题、机械设备的防腐能力提高与防腐蚀涂料等问题做了简要的说明。
二．设备腐蚀发生的原因以及分类
通常情况下，由于设备使用环境的特殊性，对于金属来讲其本身的结构是极其容易发生腐蚀的，温度、湿度以及空气等外部的环境会直接的导致金属发生腐蚀现象。工业环境下，生产中都涉及到一些氧化-还原性的气体、介质等，加上生产车间的湿度较大、温度较高，所以就会在金属的表面发生强烈的化学反应，从而形成腐蚀。
对于腐蚀的分类，一般有两种分类方法，一是根据腐蚀产生的机理进行分类，另一种是根据腐蚀产生的原因和表象分类。根据腐蚀产生的机理来分，主要可以分为电化学腐蚀和化学腐蚀。电化学腐蚀主要是指金属材料在与电解质溶液发生接触之后，由于会发生表面的电极反应而产生腐蚀现象，这种反应一般来讲是氧化还原反应，主要因素是环境的湿度以及温度的问题；化学腐蚀是指金属表面与其周围接触的介质会发生较为强烈的化学反应，从而使得金属受到一定的损坏，这种腐蚀诱发的原因主要是温度高、环境干燥。而根据腐蚀产生的表象和原因分类可以分为，剥层腐蚀、工业大气腐蚀、高温氧化腐蚀以及海洋大气腐蚀等等。
三. 机械设备腐蚀的机理
腐蚀主要是因为发生了化学反应,而导致物体出现了损耗或者是破坏的情况。而机械设备的腐蚀现象,是较为普遍的。机械设备被腐蚀以后,在机械的色泽、外形以及基本性能上都可能发生变化,这就对机械设备造成了破坏,同时也造成了能源方面的浪费,使企业受到了较大的亏损。
1. 电化学腐蚀的机理。金属发生的电化学腐蚀，主要就是因为金属的表面层与离子导电介质所发生的电化学作用，从而遭到了破坏。任何按照电化学机理所产生的腐蚀，都会包含至少一个的阳极反应和阴极反应，同时还会通过金属内部的电子流，以及在介质中的离子流进行联系。
阳极所发生的是氧化过程，主要就是金属离子从金属中转移出来，转移至介质中，同时放出电子流，然后与介质中所存在的离子流进行联系，结合到一起。
而阴极反应则相对的是介质中的氧化剂组成成分，通过吸收来自于阳极的电子进行还原的过程。电化学腐蚀因为电流不会对外进行做工，都会在腐蚀电池的内阴极发生自耗反应，这样的反应，无疑就会加快金属被腐蚀的速度。
2. 工业大气腐蚀机理 。在工业污染较为严重的地区中，空气中所包含的 CO2、SO2、硫化物、氢氧化物以及盐等挥发物，还包括一些工业粉尘，这些都是一些腐蚀性的介质。在以上介质物中，在潮湿的条件情况下，酸性气体就会与水结合生成无机酸，而这些酸就具有极强的腐蚀作用。例如一些铁制的合金，在这样的介质中，就会发生一连串的化学反映，致使钢材被严重的破坏。
在工业大气的环境下，机械腐蚀是由电化学腐蚀和直接化学腐蚀综合作用的。从电化学腐蚀以及化学腐蚀的本质来看，都是因为金属原子在失去电子以后变成离子的一个氧化过程。其主要的区别就是发生的环境背景不同而已，化学腐蚀是金属与周围介质在高温、干燥的环境中所发生的化学反应，而电化学腐蚀则是发生在潮湿的环境下，发生的氧化过程。
四．机械设备的防腐蚀设计
金属材料极容易遭到腐蚀破坏，所以在机械设备的采购过程中，应该要对机械设备的采购选用、安装使用等环节进行综合的考虑，并且要选择合适的配套附件，对设备的附件功能以及防腐蚀设计，具有相同的重要作用。
1. 材料的选择。被用在制造业中的机械设备材料，大多都是碳素钢。这种钢价格较低，同时采购较为方便，而且便于对其进行加工。这样的钢在普通的工作环境中使用，不会发生较大的腐蚀，对机械设备的使用，也不会造成较大的危害。但是如果是在企业中使用，其工作环境就可能会对其造成较为严重侵蚀。
例如常用的 Q235 钢，在浓度较高的腐蚀性介质中，其腐蚀速度十分的高，即使对设备进行防腐涂漆，但是很容易造成漆膜出现局部脱落或是划伤，也可能会致使其腐蚀面积不断扩展，大大降低了机械设备的使用寿命。因此，企业通常都不会选择使用这样的材料，而选择一些具有耐腐蚀性能的普通低合金钢，作为机械设备的制造基材。低合金钢的价格虽然稍高，但是其所能够取得的总体经济效益，要比碳钢好很多。
2. 结构与工艺。如果机械构件的集合形状设计，过于复杂或是不合理，就可能会引起热应力、积尘、机械应力以及积液等缺陷，进而导致接卸的局部发生腐蚀情况，因此应该从防腐蚀的角度对结构的设计进行综合性的考虑，通常情况下，要符合以下要求：
（1）. 机械构件的形状易简单；
（2）. 防止机械构件表面有伤痕或是遭到损坏；
（3）. 机械构件应该尽量选择使用同一种金属材料；
（4）. 尽量减少机械构件中存在的缝隙；
（5）. 选择较为优质的防锈漆以及结构形式，以便于保证腐蚀介质与机械构件能够完全隔离，尤其是要注意对焊缝进行涂漆，较为合理的涂漆结构，能够保证构件的任何一面或部位，都能够进行涂漆；
（6）. 防止残余水分在机械设备上有滞留情况，在设计的时候要尽量避免具有向上的容器状凹处，如果不能够尽量避免，应该要设置排水孔；
（7）. 在对机械设备进行焊接时，要尽量防止出现应力集中或者是内应力的现象，要尽量采取连续的焊接工艺，间断的焊接就容易产生内应力；
（8）. 要尽量避免出现焊接缺陷，例如咬边、焊瘤、未焊透等现象，这些都可能会导致其形成新的腐蚀点。例如咬边就可能会导致出现应力集中，其凹陷边也可能会形成夹缝，而焊瘤不仅仅会造成应力集中，还会致使焊瘤与母材之间形成一定的夹缝。以上这两种焊接缺陷，都会造成较为严重的腐蚀现象；
（9）. 为了能够进一步防止发生缝隙腐蚀现象，对于构件的连接处的夹缝，要进行科学合理的设计。对于常见的构件连接形式，主要包括对接以及搭接两种，这样的连接中应该采用焊接的连接，同时还应该采取双面连续的填角焊接，同时对于对接的接头，还应该采用双面连续的对接焊接，进而避免出现缝隙腐蚀的情况发生。
五．设备的防腐蚀方法
对机械设备进行防腐蚀的方法有很多，主要就是为了能够改善金属本身的特质，将腐蚀介质能够与被保护的金属进行隔开，或者是对金属表面进行合理的处理，以改善电化学保护以及腐蚀环境等等。电化学保护法，主要就是依据电化学的相关原理，进而在金属设备上采用一定的措施，进而使之能够成为腐蚀电池中的阴极，从而减轻甚至是防止金属腐蚀的方法，主要包括外加电流法以及牺牲阳极保护法。
外加电流法，主要是指将保护金属与另一个附加电极作为电池的两极，同时将被保护的金属作为电池的印记，然后在外加直流电的作用之下，对阴极进行保护；
而牺牲阳极保护法，是采用电极电势将被保护的金属或是合金，作为电池的阳极，将其固定在被保护的金属表面上，从而形成了腐蚀电池，而被保护金属作为阴极，从而得到保护。
根据电化学的相关腐蚀原理，采取牺牲阳极保护法对机械设备进行保护是一种较为科学、合理且有效的方法。而目前，各个国家也广泛的采用此方法，将其应用在各种较容易发生腐蚀的机械设备上，对其进行保护，并取得了较好的效果。
合理选材，优化设计。机械设备的腐蚀与设备的材料息息相关，在材料的选择过程中，要围绕腐蚀发生的情况，注重选材的合理，要充分的考虑到介质的性质、环境的温度以及运行的压力等等，根据原料的要求设计设备的结构和类型。结构的设计应该围绕设备生产运行中的生产要求和应力的特点，在设计中需要注重一下几个方面：首先是产品的产品的结构要求应该要与生产产品的耐腐蚀要求相一致；其次是要注意机械设备的运行稳定性和流畅性，防止具有腐蚀性能的介质的停顿、热负荷分配方面的不够均匀以及蒸汽的凝结和腐蚀产物的累积；最后是要注意对于外力的保护，防止因交变应力而引起的疲劳腐蚀。
电化学保护。电化学保护技术作为一种有效的、既经济又实用的防腐蚀手段，在企业防腐蚀领域中已引起广泛的重视和应用。它是指利用外部电流使金属（包括合金）腐蚀电位发生改变以降低其腐蚀速率的防腐蚀技术，可分为阴极保护和阳极保护。
在金属表面上通入足够的阴极电流，使金属电位变负，并使金属溶解速度减小被称为阴极保护。被保护的设备在结构上有一定的要求，通常情况下是不宜太复杂，结构复杂的设备在靠近辅助阳极部位电流密度大，远离辅助阳极部位电流密度小，得不到足够的保护电流。甚至不起保护作用，会产生所谓的“遮蔽现象”。阴极保护不仅要求设备的结构简单，还要求设备所处环境的介质腐蚀性并不是很强，这种保护方法主要用于防止土壤、海水等中性介质中的金属腐蚀。
阳极保护是将外加直流电源的正极与被保护的金属构件相连，在电解质溶液中使金属构件阳极极化至一定电位，使其建立并维持稳定的钝态，从而阳极溶解受到抑制，腐蚀速度显著降低，使设备得到保护。对于没有饨化特征的金属，不能采用阳极保护。主要应用在硫酸生产中的结构物（如碳钢储槽、各种换热器、三氧化硫发生器等）和氨水及铵盐溶液中的结构物（如碳化塔、氨水储槽等）。
在强氧化性介质中先考虑采用阳极保护；在既可采用阳极保护，也可采用阴极保护，并且二者保护效果相差不多的情况下，则应优先考虑采用阴极保护；如果氢脆不能忽略，则要采用阳极保护。
缓蚀剂。缓蚀剂是一种向缓蚀体系中添加适当浓度，就能显著降低金属的腐蚀速度而对腐蚀剂浓度影响很小的化学物质。缓蚀剂的用量很少，虽然它不能改变金属在介质中的腐蚀倾向，但它能在金属表面形成保护膜，从而减缓金属的腐蚀速度，从而抑制金属的腐蚀。与其他防腐蚀方法相比缓蚀剂具有使用方便、经济、有效的特点，广泛地应用于石油普通、机械制造、交通等工业部门，并在某些工业生产中成为不可取代的重要防护措施，列入到生产工艺或操作规程中。
六．结束语
随着我国经济的发展，工业化的进程也逐渐的加快，工业对于国民经济的发展已经日益重要。机械设备是工业发展中一个不可缺少的部分，其正常运行直接会关系到工程项目的正常生产和运作。腐蚀，是机械设备发生的常见问题，这主要是由于机械设备在日常的环境中由于空气以及水分等因素而发生了化学反应，进而导致设备出现损耗或者是破坏的状况。机械设备在被腐蚀之后会在其色泽、外形以及基本的性能方面发生变化，从而影响设备的正常使用和生产，也会给相关的企业带来一定的损失。所以，对于设备的腐蚀以及防腐措施的研究意义重大。腐蚀介质广泛地存在于企业的日常生产工作环境中，在这样的环境中，机械设备的腐蚀程度通常会更加严重也更快，所造成的损失也较大。因此要加强行业机械设备的防腐蚀能力，对提高机械设备的使用年限，降低企业的生产成本等，都具有较大的意义。
参考文献：
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[4] 白平南普通机械设备的防腐措施 [期刊论文] 《考试周刊》 -2012年21期
篇6
1.引言
随着经济全球化的发展及全球经济的迅猛发展，人们对于陆地资源的开发力度越来越大。人类社会的发展面临着资源危机的困扰。海洋面积约占全球面积的70%，其中蕴藏着丰富的矿产资源。按照海洋矿产资源形成的海洋环境和分布特征，从滨海浅海至深海大洋分布有：滨海砂矿、石油与天然气、磷钙土、多金属软泥、多金属结核、富钴结壳、热液硫化物以及未来的替代新能源--天然气水合物[1]。海洋中除了丰富的矿产资源外还拥有丰富的生物资源。据统计约有20多万种生物生存在海洋中。可以说海洋资源开发利用的程度和人类对于海洋资源的认识与开发的能力对于人类社会的未来的发展是至关重要的。
人们对于海洋开发与利用的，离不开开发海洋所需要利用的材料。我们将从海洋中提取出来的及专门用于海洋开发的各类特殊材料称之为海洋材料[2]。在海洋资源开发与利用过程中，材料应用的最主要破坏形式就是腐蚀，其中因海洋微生物影起的腐蚀约占海洋材料的70%到80%，每年因此种腐蚀而影起的损失高达上千亿美元[3]。
所谓海洋微生物的腐蚀是指由各种各种微生物的生命活动而造成海洋环境中使用的各种材料的腐蚀过程统称为微生物腐蚀（ Microbiologically influenced corrosion， MIC） 。附着于材料表面的微生物膜是诱发材料表面生物性腐蚀的重要因素， 微生物的附着是高度自发过程， 它几乎可以导致所有材料的腐蚀[4]。从微生物腐蚀的机理上去彻底研究材料表面与微生物的相互作用对于提高材料的抗微生物腐蚀的是极其重要的。
2 微生物腐蚀
2.1 微生物腐蚀研究的发展历史
1891年，盖瑞特首次报告了微生物腐蚀的例子[5]。近20年后， 盖恩斯首先发现了微生物腐蚀，他在地下埋设的钢管腐蚀产物中提取出了铁嘉氏杆菌， 并发现有大量的硫的存在， 这表明有腐蚀过程是有硫酸盐还原菌的参与。荷兰学者屈尔等在1934年，提出硫酸盐还原菌参与金属腐蚀中阴极氢去极化的理论，指出了硫酸盐还原菌在金属腐蚀中起到非常重要的作用。1949 年，Butlin 和Vernon给出了这个领域的一些经典的基本概念。后来，剑桥的Postgate系统地研究了硫酸盐还原菌的生理、生态和生化特征及营养需求，奠定了微生物腐蚀的理论基础。20世纪60年代以来，欧洲各国及美国的许多学者都对微生物的腐蚀机理进行了大量的研究。但人们对于微生物腐蚀的认识还仅仅还处于对个别的微生物腐蚀失效事故的描述的阶段。到80年代中期， 随着环境扫描电镜、原子力显微和激光共焦显微等表面分析技术的发展，人们可以测量到生物膜的厚度和组成成份， 使得精确确定微生物和腐蚀之间的空间关系成为可能， little等[4]综述了各种环境、各行业存在的微生物腐蚀现象。Mansfeld等[6]介绍了各种电化学技术在微生物腐蚀研究中的应用。此外还引进了微生物技术进行微生物腐蚀的研究。微生物腐蚀的研究也从失效事故的表面现象日益发展成为一门多领域的交叉学科。
2.2微生物膜
2.2.1微生物膜的形成过程及其影响因素
研究表明，材料表面浸入海水后，微生物就会迅速附着在上面，几个小时之后就会生成一层生物膜。海水中的微生物以各种形式被运送到固体材料的表面，如在深海环境中，由于海水是相对静止的，这时微生物是以沉积作用接触到固体表面的。此外海洋微生物还会由于洋流的作用，自身的趋化性及布朗运动等方式吸附到材料的表面。付玉斌[7～8]研究了玻片、钢片、防锈漆片、防污漆会由于微生物的群落的生长繁殖在材料表面形成一层由活的和片表面细菌粘膜中异养细菌的组成、数量和菌体形态。结果表明，附着细菌均是运动性很强的带有鞭毛的细菌， 其中鞭毛在细菌附着过程中起着重要作用，此外还会由于微生物种类的不同以及材料表面的性质不同都会对微生物吸附成膜过程产生影响。微生物吸附到材料表面之后，利用金属表面吸附的一层有机分子，催化营养物的生物降解，以获微生物自身繁殖所需的各种养分。无论微生物是以何种方式吸附到材料的表面，最终都会形成由活的死的细胞以及细胞外分泌物（Extracellular polymer substances 简称EPS）所构成的生物膜。不同类型的附着菌种，不同类型的附着菌种互相接近，互相协作，形成混合菌群，最终导致生物膜的逐渐成熟。
2.2.2生物膜的的性质
生物膜是一种凝胶相的物质，其具有较好的亲水性、粘弹性、通透性以及一定的吸附能力。由于细菌高聚物的存在，如丙酮酸或糖醛酸中的荷电基团等的存在，使得生物膜具有离子交换器的性质.在任何情况下，EPS都具有亲水性， 因此生物膜赋于疏水表面以亲水性质，基体的表面性质也就因此发生了变化。生物膜通常具有以下作用和特点：凝胶相的EPS使得微生物在其中生长繁殖的过程中，空间上是靠近于生长表面，各种菌具有固定的微同生现象存在，并且细菌的整个生长过程的空间位置的变换也是比较固定的。这样就使得了覆盖于材料表面的生物膜在垂直和水平方向的基质浓度、pH值、氧浓度、代谢产物的浓度、溶解盐浓度、有机物的浓度及无机物的浓度在空间上的不均分布。各处金属/生物膜的界面电化学参数由此发生了变化，最终导致金属腐蚀速率的加快或减慢和形态的各种变化。
2.3微生物腐蚀机理
不同种类的微生物在生物膜内的代谢类型多种多样， 微生物腐蚀的机理也多种多样， 但归结起来， 微生物腐蚀有以下几种类型： （1）形成氧浓差电池；（2）微生物代谢过程中产生的各种酸（有机酸和无机酸）引起的腐蚀；（3） 局部厌氧环境的形成使得硫酸盐还原菌活性增强，腐蚀增强；（4）微生物活动引起的生物矿化作用[9]。相应地腐蚀机理如下：
2.3.1氧浓差电池的形成
生物膜内的细菌群落由于自身的呼吸和发酵作用，导致生物膜内形成氧气浓度的梯度，除此之外由于微生物膜自身结构的不规则不均匀性，腐蚀产物的局部堆积、EPS基质阻碍了氧向材料表面的扩散等因素都会形成局部的浓度差电池，即氧浓度差电池。菌落区相对于周围无菌群环境， 构成原电池的阳极区，金属发生溶解； 周围无菌富氧区构成原电池的阴极区，发生还原反应， 从而导致腐蚀的发生。
另外一种情况是海藻和光合作用细菌利用光产生氧气，积聚于生物膜内。氧气浓度加大，加速了阴极过程， 也就加快了腐蚀速度。海藻象其它细菌一样， 无论光线强弱， 即使在黑暗中也呼吸， 将O2转化成CO2。局部的呼吸作用/ 光合作用可形成氧浓差电池， 导致局部阴、阳极区的产生[10]
L. Hostis 等采用旋转电极技术分析了金电极上天然海水生物膜内氧扩散动力学[11]，氧浓差存在满足了局部腐蚀。氧浓差存在满足了局部腐蚀的初始条件腐蚀产物及代谢物沉积使局部腐蚀得以发展。
2.3.2 酸的产生
微生物腐蚀酸的产生多指有氧区好氧菌代谢产物无机酸（硫酸和硝酸）和各种有机酸的产生，其中硫氧化菌和硝化细菌是常见的好氧型产酸菌， 在新陈代谢过程中消耗介质中的氧形成硫酸和硝酸。同时，由于这些反应都是好氧反应，因此材料表面也会形成类似铁细菌的氧浓差电池腐蚀， 加速材料腐蚀进程。细菌代谢养份时，有机物会除去代谢过程产生的电子，在好氧菌中， 电子的最终接收者通常是氧， 有机物发酵时大多数异养细菌代谢分泌有机酸.酸的种类和数量依赖于微生物的类型和有效基层分子数。有机酸能可以使腐蚀发生趋势转变。如果酸性代谢物被困在微生物腐蚀的反应界面时，对腐蚀影响将更加明显。
2.3.3硫化物的产生
硫酸盐还原菌（ Sulfate-Reducing Bacteria，SRB） 是一种 广泛存在于土壤、海水、河水、地下管道以及油气井等缺氧环境中的厌氧菌。它能利用金属表面的有机物作为碳源， 并利用细菌生物膜内的氢， 将硫酸盐还原成硫化氢， 从还原反应中获得生存的能量。[12]局部无氧区厌氧菌代谢会生成破坏性极强的硫、硫化物、硫代硫酸盐等物质。关于SRB菌腐蚀研究报道很多，其腐蚀机制早在20世纪30年代Von Wolzogen Kuhr和Vander Vlugt就提出了氢化酶阴极去极化理论。SRB菌所引起的腐蚀是一系列电化学过程， 当形成的硫化物覆盖在钢铁表面时，容易产生小孔腐蚀，并加速金属的局部腐蚀。郑强、李进[13]曾报道过硫酸盐还原菌生物膜下铜合金的腐蚀行为， 发现SRB的存在使电极自腐蚀电位发生剧烈负移， 腐蚀电流密度显著增大， 铜合金发生了严重点蚀。
2.3.4 生物矿化作用
微生物在金属表面沉积无机物，或者选择性的去除金属基体中的合金元素的过程我们称之为生物矿化作用。微生物作用沉积的矿物质在热力学、动力学上都与溶解的物质保持平衡。金属与沉积物间有相互的电子转移过程，这种平衡影响了金属的电位。金属电位的改变可以导致惰性金属腐蚀电位的升高，甚至接近点蚀电位，从而增强了金属对点蚀的敏感性。无机沉积物不仅影响电化学腐蚀的热力过程，同时还改变腐蚀过程和微生物氧化还原反应间的电子转移。生物矿化作用对于微生物的腐蚀影响已经成为最近几年人们研究的热点。
结语
21世纪是海洋的世纪，世界各国都在积极努力推进自身海洋事业的发展，我国政府更是制定出了我国海洋战略发展的规划。我国在2010年8月26日成功对"蛟龙号"载人潜水器实现了3000米以下实验。中国成为第五个掌握3500米以上大深度载人深潜技术的国家。这无疑是中国科技成果的骄傲，也是我国广大科技工作者的骄傲。但是，面向海洋的进一步发展，我们所面临的挑战也是巨大的，这就要求我们广大的科技工作者为此付出更为艰辛的工作。海洋耐微生物腐蚀材料的研发对于进军海洋事业的发展是十分重要的，只有好的经久耐用的材料才能经得起我们在开发海洋过程中所以面临的各种复杂的海洋环境的挑战，才能让我们在开发海洋的过程中更好的保护我们的美丽的海洋环境，才能真正造福于我们人类自身事业的发展。
参考文献：
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[10]Little B， Wagner P， Mansfeld F.Microbiologically influenced corrosion of metals and alloys[ J] . Intern. Mater. Revi. ， 1991
篇7
前言
随着无线电监测系统应用领域的不断扩展，由频谱传感器、监测测向设备和天线组成的户外部署设备在沿海地区、舰船、岛礁等环境的使用日益广泛。这些长期曝露在海洋大气环境下的无线电监测设备，其工作寿命和可靠性与其抵抗盐雾侵蚀的能力密切相关。提高设备的抗蚀性能既是系统可靠性设计的重要环节，也是无线电监测系统长期工作于海洋大气环境时必须面对的关键技术。针对这一难题，成都华日通讯技术有限公司组织相关科研人员进行了专题科研攻关。经过研究腐蚀形成的机理，采取相应的防腐蚀对策，在大量实验的基础上，最终取得了较好的效果。按照IEC61969-3防护要求，工作于户外的频谱传感器机箱通常采用IP55以上防护等级的全密封结构设计。为了满足密封状态下内部电路的传导散热要求，箱体金属构件大多采用传热性能优越的铝合金材质生产。同时，铝合金还以其优良的电性能和较高的比强度，在各类天线构件中获得广泛应用。可以说，监测设备的核心金属构件几乎全部采用铝合金材质生产。根据金属材料腐蚀理论，氯离子对铝合金材料具有强烈的腐蚀性[1]。在海洋大气环境下，曝露于高盐雾介质中的铝制构件在氯离子作用下将产生严重的电化学腐蚀，进而导致设备可靠性遭到破坏。监测测向设备的损坏形态不仅取决于海洋大气腐蚀特征，也与其具体结构形式密切相关。需要针对不同的腐蚀成因，采取科学、合理的措施，才有可能阻止或减缓腐蚀进程的发生，有效提高设备的抗腐蚀性能。
1海洋大气的腐蚀特征
海洋腐蚀环境可以分为海洋大气区、飞溅区、潮差区、海水全浸区、海底泥土区。处溅区的构件由于表面供氧充足、干湿交替，因而是最严峻的海洋腐蚀环境[2]。从防腐蚀和维修便利性考虑，海洋环境下监测测向设备的选址应尽可能远离飞溅区，布置于海洋大气区。海洋大气区是海水蒸发形成的含有大量盐分的大气环境，具有高盐雾、高湿度的特点。对铝合金的腐蚀特征主要体现在两方面：其一是大气中的溶解盐直接作用于铝合金和无机材料产生腐蚀；其二是结晶盐粒吸湿后在铝合金表面形成液膜，为腐蚀发生所需的电化学反应提供活性电解质，加速金属构件的腐蚀进程。海洋大气对设备的腐蚀性取决于设备所处位置、降雨量的多少、温度的高低。数据显示：海洋大气中氯离子含量随着离开海岸线的距离呈指数级降低[3]。因此海岸线附近的腐蚀远高于海洋其他区域。海洋大气陆上腐蚀范围一般在距海岸20km左右，距海岸越近、降雨量越小、温度越高腐蚀就越强，24m处比240m处腐蚀大12倍。对处于海岸、舰船或岛屿上的无线电监测测向设备而言，海洋大气的腐蚀、老化作用是其必须面对并长期承受的环境因素。
2设备的腐蚀形态
铝与氧有极强的亲和力，在普通大气环境下其表面会自然形成厚度为0.5~4微米的氧化膜，使铝处于钝化状态，阻止其与周围环境继续接触，保护基体不被腐蚀损坏。但在海洋大气环境下，由于氯离子的作用，钝化膜的防护作用极易被破坏。如没有有效的防护措施，曝露在腐蚀介质中的监测设备将出现以下几种腐蚀形态：
2.1合金成分引起的腐蚀
海洋性气候的腐蚀介质中主要是高浓度的氯离子和促进阴极反应的溶解氧。由于氯离子的半径很小，极易透过膜的孔隙缺陷到达合金基体。当合金中含有加速阴极反应的其他金属成分时，电解液中的活性阴离子便与这些金属阳离子结合，生成可溶性氯化物，形成俗称“白斑”的小孔腐蚀。腐蚀的严重程度不仅与介质有关，更与铝合金的成分有关。实验表明[4]：高纯铝具有很强的抗点蚀性，而含铜铝合金则对小孔腐蚀最为敏感。安装在海洋环境中的铝合金天线构件，仅几年时间就发生腐蚀，严重部位的表面几乎完全呈白色粉末状态（见图1），对天线结构与性能造成较大破坏。究其原因，不仅与腐蚀环境有关，应该还与材质中含有能够加速腐蚀进程的铜元素有关。因此，对应用于海洋环境的机箱、天线等铝合金构件应充分重视材料自身的抗腐蚀特性。设计时不仅应避免使用铝-铜系合金，还应对各类防锈铝的实际含铜量给予高度关注。
2.2异相金属接触引起的腐蚀
由于铝的自然电位较负，与异相金属接触时总是处于阳极，异相金属则成为铝合金电解的阴极体，在电解质的作用下发生电化学腐蚀，也称电偶腐蚀或双金属腐蚀。几乎所有常用金属，只要和铝合金之间存在湿润导电接触都会导致铝的电化学腐蚀。在各种金属对铝材的电偶腐蚀影响中，尤以铜引起的腐蚀最为严重[4]。电偶腐蚀引起的损坏程度取决于两种金属的电位差、阴阳极的接触面积比。实验证明[5]：电位差越大，阴阳极面积比就越大、腐蚀越严重。安装在沿海地区的天线，其连接处的腐蚀往往比其他位置严重。图1中有插座连接的地方以及使用螺栓连接的螺孔都显现出更严重的腐蚀痕迹（螺孔内部已完全呈白色）。造成这种现象的原因，不仅有腐蚀介质在合金表面的点蚀结果，更主要的是连接处存在促使铝合金电解的其他金属，两种金属在盐雾介质作用下发生了电偶腐蚀。监测设备上安装的各种插座、装配用到的紧固件其材质大都为钢或铜，当它们与铝合金之间有电解液膜时则会发生电偶腐蚀，对设备造成破坏。因此，在天线与机箱的设计中应尽量减少或避免采用腐蚀电位悬殊的异种金属材料，装配中还必需对产生电偶腐蚀的条件加以控制，无法控制时应采取相应的隔离措施，以便有效避免或减缓电偶腐蚀的发生。
2.3结构缝隙引起的腐蚀
振子与振子座连接处、箱体与盖板间、插座与面板间、垫圈与螺钉连接处、搭接焊处、铆接处均有缝隙存在，在腐蚀介质的作用下，缝隙金属面将发生腐蚀。腐蚀作用初期，缝隙内外腐蚀介质中的氧浓度差异不大。随着腐蚀的进行，缝隙内的氧很快被消耗。缝隙内外腐蚀介质因溶解氧浓度不同形成氧浓差电池（也称差异充气电池），促使缝隙内金属不断发生腐蚀。缝隙腐蚀现象与金属成分关系不大，但对缝隙宽度较为敏感。最易发生腐蚀的缝宽为0.025～0.100mm，这种宽度下盐雾液膜既能侵入又不会流失，非常有利于腐蚀进程的持续发生，是设计中必须注意解决的问题。缝隙腐蚀的另一特点是其临界腐蚀电位较低，因此它比点蚀更容易发生。加之腐蚀发生在缝隙内，缝隙外部腐蚀迹象并不明显，通常不易被发现，因而对设备具有更大的破坏性。
2.4涂层缺陷引起的腐蚀
当有机涂层与金属膜层之间因针孔或膜层损坏渗入电解液后，涂层下金属在氧浓差电池效应下被逐步侵蚀，由于其膜下腐蚀路径呈蠕虫状，也称丝状腐蚀。这种腐蚀的活性头部区域为阳极，尾部是阴极。由于腐蚀电池两级之间是依靠氧浓差维持，因此其活性头部总是向缺氧方向发展。当接近另一条丝状腐蚀线时，活性头部会避开涂层已破坏的高氧区而转向涂层尚未破坏的低氧区，使丝状腐蚀具有不交叉的典型特征。需要注意的是，丝状腐蚀是一种膜下腐蚀，且只发生在有机涂层与金属之间，一般不发生在的氧化膜上面，因而在腐蚀前期往往不易发觉，具有很大的隐蔽破坏性。图2是遭受丝状腐蚀后的对数天线，可以看出很多振子都已出现丝状腐蚀。左侧上下两振子的表层金属已出现严重的蓬松剥离状态，结构强度与电性能均已遭受破坏。为了减少丝状腐蚀的产生，铝合金构件的涂覆工艺需要特别注意增强金属表面和有机涂层的结合力。确保涂膜的完整性不被损坏是避免丝状腐蚀发生的关键。因此要特别注意在运输、安装环节做好对涂层的防护，避免涂膜出现针孔与破损。
2.5加工工艺引起的腐蚀
构件加工中涉及焊接和人工时效，若处理不当这些工艺过程，往往会导致合金元素或金属间化合物沿晶界沉淀析出，相对于晶粒形成阳极，在海洋性气候下构成腐蚀电池，引起晶间腐蚀。尤其需要注意的是铝-铜-镁系、铝-锌-镁系合金对晶间腐蚀敏感性较强，在海洋性气候下应避免采用该类合金。晶间腐蚀带来的另一不利因素是在加工应力和腐蚀介质的共同作用下还可诱发应力腐蚀，最终使构件产生裂纹、断裂，丧失使用功能。晶间腐蚀、应力腐蚀都与构件的加工有关，即：构件加工工艺不仅仅关乎结构变形带来的尺寸精度问题，同时还是发生腐蚀的内在诱因。因此，在接收机机箱、天线构件的加工中必须制定合理的工艺路线，控制和减少各类应力产生的外在原因，避免金属中合金元素沿晶界的沉淀析出，以此破坏原电池产生的条件。
3设备的防腐蚀措施
由于户外监测设备具有上述腐蚀形态中的全部工况，加之其在系统可靠性中所处的地位，成为海洋大气环境下监测测向设备防腐研究的重点。从前述分析不难看出，设备的防腐蚀是一项系统性的工作。需要在材料选择、加工工艺、氧化工艺、密封设计、涂覆处理、安装紧固处理等诸多方面采取针对性措施，才能有效提高其抵抗盐雾侵蚀的能力。
3.1合金材料的选用
监测设备材料的选择除了考虑其常规力学性能、物理性能、加工性能外，还必须考虑材料的耐蚀性能。由于监测测向设备自身并不作为力学构件使用，因而在海洋性气候环境下应重点关注材料的耐蚀性和加工工艺性。从多种文献资料的实验数据来看，铝-铜系合金中的铜离子在与海洋大气中的氯离子接触后具有强烈的腐蚀诱发作用，需要严格避免使用。常用的LY12铝合金只能适用于内陆气候，在海洋性气候下并不具有抵抗腐蚀的优势。即便标注为防锈铝的材料也要注意其生产厂家，避免使用小厂产品（小厂产品含铜量往往得不到保证）。
3.2结构设计
在充分了解设备安装使用环境的基础上，合理确定抗蚀面和导电面界限，以便于氧化膜的可靠形成；合理确定开孔位置与数量，尽量减少所需密封通道；选用高质量的导电密封材料，并按30%~50％压缩量确定嵌入槽的公差与尺寸；为了减少和防止缝隙腐蚀的发生，设计中对结合面缝隙应采取措施，提出合理的形状、位置公差要求，避免因贴合不严形成敏感缝隙，从源头消除差异充气电池产生的条件，对无法避免的敏感缝隙，应在外部设计消缝沟槽，减少电解液的进入与滞留；散热翅片设计应避免尖角、锐边，减小热量集中对氧化膜的生成影响，尽量不用异种金属，减少电偶腐蚀产生条件。
3.3加工工艺
全密封接收机机箱的生产涉及焊接和大面积散热翅片加工，容易产生和积累加工应力。为了避免晶间腐蚀和应力腐蚀，加工中应减小吃刀深度、减缓进刀速度，在应力集聚工序后均应进行人工时效处理，消除或减小材料内部的微观应力和加工应力。避免和减少晶间腐蚀、应力腐蚀的出现。对具有密封界面构件的加工，要严格控制装夹应力，确保其加工平面度符合设计要求。
3.4氧化膜处理
常用的铝合金氧化膜有两种形式，一种是具有良好导电性的化学氧化膜（分为酸性和碱性氧化），另一种是具有高硬度、高耐磨性的阳极氧化膜，后者以其致密、厚实的膜层优势拥有远高于天然氧化膜的抗腐蚀性能。但阳极氧化膜30V/μm击穿电压带来的高绝缘性却无法满足接收传感设备对电气性能、屏蔽性能的要求，这也是电子设备通常直接采用化学氧化膜（导电氧化）加涂覆方式进行表面处理的重要原因。通过改进结构设计和加工工艺，华日海洋环境户外设备合理地将两种氧化膜的优点集于一体。使其不仅具有良好的电气性能与屏蔽性能，而且还拥有优异的耐磨性和高抗蚀性。这一氧化膜处理工艺有效解决了天线振子的连接与防护矛盾，也为采用有机涂层后易导致丝状腐蚀的天线构件提供了新的解决措施。需要指出的是，两种氧化膜都有多种生成工艺，其抗蚀性能因工艺方法和工艺参数不同而差异较大。本次研究中，通过对比分析不同工艺下氧化膜的抗蚀性能参数，优选出有利于提高设备防护性能的氧化膜生成工艺。实验表明：按选定工艺方法生成的阳极氧化膜，在不喷涂任何有机防护涂层的情况下，直接曝露在富含铜离子的酸性盐雾环境中。其承受腐蚀的能力也远高于军品盐雾防护所规定的验收标准，显示出良好的抗蚀性能。
3.5涂覆处理
从铝合金的腐蚀机理可知，氯离子对氧化膜的穿透是造成金属基体腐蚀的根本原因。因而，在氧化膜的表面增加对腐蚀介质有隔离作用的有机涂层可以大大提高抗蚀层厚度，降低电解液与氧化膜的接触几率，进而减缓氯离子对氧化膜的侵蚀进程。从涂层的耐蚀性、耐候性、附着性考虑，监测设备底层应采用适用于有色金属的环氧类防腐底漆，面漆采用具有较强耐候性、抗腐性的改性丙烯酸涂料。从防腐效果看，光泽不积水的漆膜可以有效减少腐蚀介质的存留，破坏腐蚀电池产生的条件。常用的橘纹漆面、磨砂漆面、喷砂面不宜用于海洋大气环境。鉴于涂覆工艺与产品最终抗蚀性的密切关系，本文研究过程中对监测设备的喷涂方式、涂覆层数、涂层膜厚、间隔时间等提出了具体要求，并进行了相应验证。需要注意的是喷涂前基体表面应参照ISO8504进行清洁处理，以提高附着性、避免和减少丝状腐蚀的产生。
3.6装配处理
分析设备的腐蚀形态可知，其抵抗电偶腐蚀、缝隙腐蚀的能力相当一部分是由装配环节实现的。因此监测设备的装配应遵循以下原则：（1）由于电偶腐蚀主要存在于异种金属的接触处，因此需对紧固件、插接件的非导电面涂绝缘胶或加装绝缘垫后装入，以阻断电气接触；（2）无法避免电气接触时，异种金属构件应选用腐蚀电位与铝相近的材料，紧固件可进行镀镉处理，以减小电偶腐蚀对箱体造成的危害；（3）对弹垫、平垫间的缝隙，箱盖与箱体间的缝隙，插座与面板间的缝隙均应采用聚氨酯弹性密封胶填充，以减少缝隙腐蚀的发生；（4）装配完成后应对所有紧固件、插接件外露部分喷涂聚氨酯清漆实现表面隔离防护，避免不同金属外露部分通过表面电解液膜构成腐蚀回路。
4设备的防腐蚀验证
海洋大气环境对监测设备的腐蚀是一个多因素作用下的缓慢、渐进过程，通常采用盐雾试验方法对产品抗蚀能力与防护措施的合理性进行评估验证。图3CASS试验后的户外机箱常见的盐雾试验有：中性盐雾试验（NSS）、乙酸盐雾试验（ASS）、铜加速乙酸盐雾试验（CASS）三种。其中NSS是军品防腐蚀验收标准规定试验方法，CASS的腐蚀加速性为NSS试验的8倍。为验证本文防腐措施的有效性，采用CASS标准对海洋环境户外机箱进行了与军品验收时间要求相同的抗蚀性试验（见图3），结果显示：机箱表面无点蚀及起泡空鼓现象，漆膜光泽亮丽，内置电路板卡，导电结合面完好如初，无任何腐蚀迹象，防腐效果符合设计期望。
5结束语
由于腐蚀介质的不同，工作于海洋大气环境的无线电监测设备在结构设计与制造工艺上都与内陆设备有着较大的区别。本文所提出的防腐措施为提高该类设备的防腐性能积累了经验，为无线电监测设备在海洋大气环境下的可靠应用提供了技术借鉴。
参考文献：
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[2]侯宝荣等.海洋腐蚀环境理论及其应用.科学出版社
[3]李晓刚等.我国海洋大气腐蚀分级分类与机理.2014海洋材料腐蚀与防护大全
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中图分类号：X93 文献标识码：A
腐蚀参数、腐蚀速度以及设备腐蚀状态均是炼油装置中在线腐蚀监测技术需要掌握的基础，技术人员通过掌握这些基础性工艺与测量数据从而了解炼油装置所处环境的变化以及遭受腐蚀的状态，从根本上找到适合不同介质环境的腐蚀监测技术。
1 炼油装置中在线腐蚀监测技术的作用
炼油装置中在线腐蚀监测技术具有十分重要的作用，其在现实生活与实际生产中起着决定性的意义。
1.1 通过评价缓蚀剂效果选择合适的缓蚀剂
在炼油生产过程中，缓蚀剂在工艺中的优化数据能够体现生产的需要，二在线监测技术能够对优化数据进行评价，从而选择合适的缓蚀剂。
1.2 对原油混炼技术的指导
原油性质的不同在混炼的过程中会增加其酸性值，从而使设备受到腐蚀。应用在线腐蚀监测技术能够迅速发现原油混炼时PH变化的情况，从而进行控制，在诸如缓蚀剂的过程中改善相关工艺，从而合理配置原油的比例，使电脱盐的效果增强。
1.3 定点测厚结合在线监测队检修过程进行指导
在线监测具有实时性与准确性的优势，因此在覆盖范围内，其能够通过收集到的多参数数据绘制腐蚀曲线图，从而分析炼油装置中腐蚀变化的情况，制定解决方案，进行全方位的诊断。定点测厚具有灵活性，其余在线监测相结合，能够对重点部位实施监控，从而避免重大泄漏事故的发生，完善检修计划。
2 炼油装置中在线腐蚀监测技术的应用
炼油装置中常见的在线腐蚀监测技术共有四种，其原理不同，因此应用的场合以及特点也不尽相同。根据实际情况，选好关于PH探针监测、电阻探针监测、电感探针监测、电化学监测的监测技术型号。
2.1 电阻探针监测
电阻探针监测需要应用的仪器以及零件为在线监测仪器、金属丝、温度补偿试片。当金属丝被腐蚀后开始变薄，便可以通过在线监测仪器检测出来并排除因金属丝的温度异常而产生的不利影响。电阻探针适应于各种工况范围与介质，但是灵敏度较低，测量的周期长，又因金属丝受到腐蚀后所产生的产物具有导电性，因此影响了其测量结果，没法对腐蚀速度的瞬时性进行记录。
2.2 电化学探针监测
电化学探针监测也是通过测量腐蚀速度来进行监测的一种技术，其与电阻感应不同的是，电流指标（流经电极表面）是其确定腐蚀速度的标准。这种方法测量周期短、速度快，不会像电阻探针监测般测量腐蚀减薄量，但是其在监测过程中受到环境的限制，必须在水中传导才可进行。
电化学方法也包括电化学噪声技术，当金属局部腐蚀后，便可以通过两个同质金属获取其之间通过的电流量，然后在利用其它方法分析局部腐蚀的情况。
2.3 PH探针监测
不同介质酸具有不同的碱度，因此H+敏感选择的电极也不同，根据其电极的异同情况检测介质酸的碱度，而且PH探针监测器一般情况下应该在压力≤0.4MPa，温度≤70℃的环境下运行。
2.4 电感探针监测
电感探针监测分为高温管状电感探针、低温片状电感探针、低温管状电感探针三种。电感探针的测量依据是探针被腐蚀的深度，探针腐蚀的越薄，其所引起的磁通量变化就越大，这种变化直接影响到金属腐蚀的速率，从而得出不同介质在腐蚀过程中的周期性变化，从而体现其显示出这种监测方法的灵敏度。一般情况下，片状结构以及管状结构是电感探针的两种结构形式，其分类是由管径决定的，片状探针应用于
3 选择监测点
硫化物、氯化物的低温电化学腐蚀以及硫化物的高温化学腐蚀是炼油装置发生腐蚀的两大主要类型，前者是中全面腐蚀的体现，因此在选择监测点时必须关注相关腐蚀的流程、重视腐蚀分布的区域、对高温设备的材质进行监测、应用相关防腐工艺与技术，从而避免腐蚀所产生的伤害。
后者由监测到的视点可以发现，其具有均匀性腐蚀的特点，因此在炼油装置的产品分离系统化、常减压蒸馏、延迟焦化的过程中便应该选择监测点。在安装监测点时，不仅应该按照相关腐蚀原理进行安装，还应该考虑到在线观测的维护与评价便利性。由此，在线监测点的设置应该为一闭路循环系统，监测点选择适宜，有利于炼油装置中在线腐蚀监测反应的速度以及收集参数数据的准确性，提高了该系统的即时性。
4 在线腐蚀监测技术的发展方向
炼油装置中在线腐蚀监测技术的发展方向应该建立在需求与应用实践的基础上，并根据基础性要求拟定发展方向。
要想实现复合监测技术，必须提高在线监测技术的可靠性、精度以及灵敏度，将多种不同类型的参数利用一根探针进行监测，从而实现在线监测的简便化，减少了在线监测的程序。多参数监测是未来监测技术的发展趋势，只有实现腐蚀发生发展过程监测、腐蚀影响过程监测、腐蚀事故监测、腐蚀结果监测等全面的腐蚀监测，才能够拥有系统化的监测技术。
将收集到数据采用高科技手段进行智能化分析，然后建立与其有关的腐蚀数据库，深入分析与挖掘相关数据，为技术发展提供理论性、决定性依据。
要想提高炼油装置中在线腐蚀监测技术的自动化控制能力，就必须将腐蚀数据作为参考，并以此为参考点进行研究，提高在线腐蚀监测的力度，促进炼油装置的科技化改进与发展。
结语
本文通过对炼油装置中在线腐蚀监测技术的作用进行了具体分析，并且就其应用与监测点进行了恰当的选择，从根本上总结出在线腐蚀监测的未来发展方向，为我国化工业的发展开辟了一条简便、快捷、安全的生产道路。
参考文献
[1]庞喆龙，马新飞.炼油装置在线腐蚀监测技术状况[J].石油化工腐蚀与防护，2008，25（1）：62-64.
[2]易轶虎.在线腐蚀监测技术在炼油装置中的应用[J].石油化工腐蚀与防护，2012，29（5）：44-46.
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研究性学习与传统的接受性学习和训练性学习相比，内容注意体现专题性、综合性、实践性和开放性；形式注意体现学生的主体性、探索性、合作性。因此教师也由原来的传道、授业解惑者变为学习的设计者、组织者、指导者，教师的角色变了，要求也高了。笔者结合研究性学习的实践，谈谈教师的“三者”作用。
一、教师的设计者作用
1.设计疑问，激趣
由于研究性学习以学生为主体，主要是学生自主设计、自行修习、自主探索的，整个学习过程都需要学生全身心投入，如果缺乏对本学科知识的兴趣，是不可能全身心投入，也不可能知难而进的。教师在教学中要设计问题，激趣。
例如：在学习《原电池原理及应用》专题内容时，通过介绍钢铁每年因腐蚀的数量约占金属年产量的10%，全世界每年腐蚀的钢铁几千万吨。要想防止钢铁的腐蚀，就必须弄清楚钢铁腐蚀的原理是什么?通过这些实例激发学生去探索金属腐蚀的成因及防护??原电池的原理及应用。也可以设计让学生去调查金属的腐蚀状况及防腐的措施，去激发学生探索原电池原理及应用知识。通过以问激疑，以疑激趣，使学生产生追求化学科学的强烈动机和愿望，培养执着探索、主动学习的精神。
2.创设有利于自主探索的氛围
由于长期以来学生习惯于教师站在讲台上讲，学生怕老师提问，在心里设置了心理防线，在这样的课堂气氛和心理氛围中是无法进行研究性学习的。因此教师要走进学生，融洽与学生的关系，创设宽松的学习氛围，消除学生的心理负担，采用不用举手，不用提名，自动回答问题的形式，鼓励学生大胆发言，表达自已的观点。
例如：学习氧化还原反应中的有关概念，电离平衡有关概念时，鼓励学生根据原理，能反映特征，给这些概念下定义或起名称。在学习元素周期表时，鼓励学生用纸牌给元素原子量，原子半径、化学性质、最外层电子数等规律分组，自已编制能体现出周期律的周期表。在这样的课堂上，学生的思维活跃，主动探索的意识增强，师生关系融洽，教师以一位学习的参与者加入到研究性学习中，学生也能乐于接受了。
3.设计探究的情境，模拟研究的过程
研究性学习是由学生在一定情境中发现问题、选择课题、设计方案的，通过主体的探索、研究求得问题解决，从而体验和了解科学的探索过程，形成自主探究、创新的意识和习惯，培养创新能力，增长知识，积累和丰富直接经验的活动过程。经历探究过程，获得理智和情感体验，积累知识的方法是研究性学习关注的三个目标，而不在于学生真正地发现什么，创造什么。因此教师要设计有利于探究的情境，让学生充当科学家，去经历科学的发现过程。
例如：学习《元素周期律、元素周期表》内容时，通过介绍科学家探索元素周期律的过程，播放科学家发现“三元素组”、“八音律”以及门捷列夫发现元素周期的录相，然后设计让学生观察分析教材中给出的核外电子排布、原子半径和化合价等数据，发现问题，形成假说，再寻求理论去解释假说，从而得出结论，模拟科学家的发现过程与方法。
二、教师的组织者作用
1.教师是教学形式的组织者
班级授课制在我国有几千年的历史，以教师为中心的观念在人们头脑中根深蒂固。因此在实施以学生为中心的研究性学习中，教师要组织好课堂教学形式。要带领学生走出校园，走进社会，去亲身感受知识的来龙去脉，到生活实践中了现问题，调查研究。用所学的化学知识解决生产生活中的问题。根据研究的内容，依照学习者的性别、性格特点，组织好合作学习、合作研究的形式，注意培养学生协作精神。
2.教师是各类学术活动的组织者
在实施研究性学习过程中，有关的方法指导，解决实际问题所需的知识，中学教师不一定胜任，必要的时候要邀请、组织专家学者举行学术讲座、专家论坛等活动。组织好学生的学习经验交流会、学习成果评价会、开题、结题报告会等学术活动。
3.教师是活动场所的组织者
研究性学习形式多样，在校内要查阅资料、上网探索、动手实验，在校外，要到工厂、社区、家庭调查，这些活动的场所都需要教师精心组织安排好，防止组织不当，浪费时间，影响效果。
三、教师的指导者作用
1.指导学生选题
研究性学习的选题一要注意与学生现有水平相一致，超越学生的现有水平，使所有学生能够参与研究，能用现有知识解决问题，要指导学生选题小而实，避免大而全。二要指导学生到生活实践中发现问题，以问题作为自已研究课题，才能使学生全身心地投入到课题的研究中。例如：针对一些工厂排放的废液污染河流，提出的“城中河污染的调查与处理”课题。针对走私盐中缺碘情况，提出“盐中碘含量的测定”课题等。三要指导学生选择的内容应该是学科领域中的核心知识，有一定的研究宽度，使研究的过程就是经历科学的探索过程，通过研究，对提高学生的理解能力和创造性思维能力具有重要的价值。例如：在学习氧化还原反应时，先择“氧化还原反应知识的由来、发展与应用”作为研究课题。在学习物质结构知识时，选择“物质的结构与质关系的探索”作为研究课题等。
2.指导学生的研究方法
在研究学习过程中，教师要及时给学生方法指导，以帮助学生解决研究过程中发生的偏差和问题。首先是向学生进行普及研究方法的教育，使参与的学习者明确研究性学习常用的方法、步骤：确立课题，制定方案，搜集信息、资料，得出结论，撰写论文、报告等。其次是对具体课题的调查内容进行指导。如“城中河的污染调查及处理”的课题，要指导学生调查该河流的污染源有哪些?这些工厂排放的污水主要成分是什么?日排放量多少?根据污水成分的理化性质如何消除污染等?在方法指导时要把指导的重点放在“指导方法，解答疑难”上，要留给学习者思考的空间，有利于学习者发挥主体作用。
3.指导学生撰写报告、论文
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1.引言
镍是一种耐腐蚀性优良、韧性较好的金属材料，具有良好的力学、物理和化学性能，添加适宜的元素可提高它的抗氧化性、耐腐蚀性、高温强度和改善某些物理性能。Ni-Cr-Al合金的成分主要是镍铝，铬的含量较少，是重要的高温合金材料，在能源开发、化工、电子、航海、航空和航天等部门中都有广泛的应用，物理与化学的性能不言而喻，耐高温、抗蠕变、抗腐蚀性能好，凭借这些优良性能，使镍铬铝合金成为未来高温合金材料中最有前景和价值的合金材料之一，因此，研究镍铬铝合金对现实工业生产具有重要的意义。
2.概述
Ni-Cr-Al高温合金依靠其耐高温抗氧化性能，成为重要高温材料之一，在国防和工业生产中，扮演着重要的角色，以其优良的性能被广泛应用于航空航天，电力，冶金等高温部件。Ni-Cr-Al高温合金这样良好的性能主要依靠Al和Cr来形成一层Al2O3和Cr2O3保护性氧化膜，氧化膜生长缓慢，粘附性较好，对基体起到良好的保护作用。
3.Ni-Cr-Al合金的发展历程
3.1 Ni-Cr合金：Ni-Cr合金可作为耐热、抗高温氧化和耐腐蚀的涂层。典型的镍铬合金为镍含量80%、铬含量为20%，但也有镍为60%，铬为16%和其余为铁的。其中80Ni20Cr合金是热喷涂常用的材料，该合金具有较好的耐高温氧化性能，耐酸和碱腐蚀，是制备耐热、耐蚀涂层的典型材料。由于涂层致密、与基体材料的粘结性好，通常作为耐热陶瓷涂层的粘结底层，既能增加涂层的结合强度，同时又能防止高温氧化和腐蚀性气体对金属的侵蚀，但该合金不耐硫化氢、亚硫酸气体、盐类及高温潮湿下还原性气体的腐蚀，在硝酸、盐酸溶液中也容易受到侵蚀。可广泛应用于锅炉水冷管壁（包括重油余热锅炉中的水冷管壁及燃煤锅炉水冷管壁）和换热器管壁，以减缓锅炉管壁的腐蚀与冲蚀。如美国TAFA公司为喷涂锅炉水冷壁保护涂层而设计的牌号为45CT的镍铬合金丝，保护锅炉管道，延长其使用寿命。
3.2 Ni-Al合金：用于电弧喷涂的Ni-Al合金丝，镍、铝的质量比为Ni：Al=95：5，成分近似于镍包铝自粘结复合粉末。许多方面Ni-Al合金丝可以代替Ni-Al复合丝，而它的冶金结合性能优于Ni-Al复合丝。Ni-Al合金丝用作电弧喷涂时，电弧使熔滴强烈过热，镍和铝的氧化反应（而不是铝化镍的形成）放出大量的热量，使熔滴地撞击到工件表面的瞬间与基体表面发生冶金结合，形成一些微“焊合”点，导致涂层与工件之间的牢固结合。Ni-Al合金涂层除具有良好的抗高温氧化性能外，还具有良好的腐蚀性能。
3.3 Ni-Cr-Al-Y合金：为四元系高温热腐蚀涂层，航空、舰船、发电用的在高温合金制作的高温部件，在其表面施加这种四元系涂层，厚度在45-200?m，可以提高机体材料的抗热腐蚀能力，耐热寿命可延长达几千小时，以致近几万小时[1]。
4. Ni-Cr-Al抗高温氧化合金性能的研究现状
随着航天、航空、电力、冶金、能源、石工工业的迅速发展，对高温抗氧化合金材料的服役性要求越来越高，高温抗氧化合金材料已经成为影响工业发展的决定性因素，这就给高温抗氧合金的研制和开发提出了新的挑战机遇，目前提高合金抗高温氧化的手段如下：
4.1 通过向合金内添加亲氧元素，使合金表面发生择优氧化，进而形成一层连续、致密、粘附性较好的氧化薄膜更好的保护基体，产生择优氧化的条件[2]：
4.1.1 添加在合金中的元素对氧的亲和力要大于基体金属的。
4.1.2 在基体中掺杂的合金元素的离子半径要小于基体的，这样容易向表面扩散。
4.1.3 在更容易发生扩散行为的情况下加热。
其中添加元素Cr、Al、Si在提高合金抗氧化性起到重要作用。
4.2 通过处理表面来加强合金的抗氧化能力
4.2.1 扩散掺层法
4.2.2 通过注入稀土元素改层法
4.3 通过防护涂层法来进一步加强防护能力
4.3.1 合金涂层
高温合金抗氧化涂层有以下分类[3]
4.3.1.1 铝-铬、铝-铅、铝-硅等铝化物涂层是通过用化学气相沉积的方法经改进所获得，这些涂层有制作简单、自身性质稳定、而且造价较低等较好的优点，其缺点是组成的成分的控制很不容易。
4.3.1.2 M-CrAl-Re，其中M包括的范畴为铁、钴、镍等磁性材料，Re包括的范畴为稀土元素钇、铈、铪等活性元素）此类涂层属于包覆涂层，这种涂层在低温低压的条件下用等离子喷涂、电子束物理气相沉积、溅射离子镀等手段制作，此类涂层的组成部分是可以控制的，同时具备抗腐蚀性能等优点，其缺点是生产的成本较高而且工艺设备造价很高，即便生产出来也难以均匀的涂在基体表面。
4.3.2 陶瓷涂层
此涂层是可以在低温低压下用等离子喷涂制作而成的。
4.4 纳米涂层[4]
如果用离子溅射沉积的方法来处理铸态合金表面，可以得到这种纳米涂层在二个方面的作用：一方面，这种涂层的应用可以明显提高合金基体的抗高温抗氧化性能，进而提高对合金基体进行保护作用，其作用机理就是改善氧化薄膜，另一方面这种涂层的使用不会使其材料与基体发生不利的作用。
5.Ni-Cr-Al合金高温氧化的研究进展
Ni-Cr-Al合金是在80Ni-20Cr 合金的基础上加入Al元素发展起来的， 由于该合金优良的耐高温氧化和腐蚀能力而被广泛地用于热防护涂层。
Ingard A等人研究了含不同Cr/A1比的Ni-Cr-Al合金在800-1300℃空气或1个大气压氧气中的氧化行为。发现氧化速率随时间迅速降低，且为理想的抛物线。主要反应产物为NiO，Cr2O3，α-A12O3和Ni（Cr，A1）2O4。反应产物相对量是成分、温度、氧压和反应时间的函数。Ni-9Cr-6Al合金由于在所有温度下都形成α-A12O3具有最好的抗氧化性能。
孙长波等研究了Ni-Cr-Al合金在1000℃空气中的氧化行为，经过试验发现在合金中添加Al元素以后使合金的氧化速度很明显的下降了，促使合金在高温条件下自身的抗氧化性能得到显著的提高;合金元素Al的添加使合金表面生成连续致密的Cr2O3薄膜，继而还降低了在合金外层形成Cr2O3薄膜需要Cr的含量，合金元素Cr，还使合金表面氧化薄膜的内部生成极薄A12O3，含Cr为20%，含Al为2.5%的Ni基合金在高温情况下在合金表面形成连续致密的氧化薄膜，成分为Cr2O3，而在Cr2O3薄膜内部形成极薄的A12O3薄膜，进而抑制了NiO的生长. 这些研究结果表明，合适的Al，Cr合金化可以使合金发生选择氧化。Cr，Al选择氧化可以提高Ni-Cr-Al合金的高温氧化性能。Ni-Cr-Al合金氧化膜与基体的粘附性不是很好，导致氧化过程中有轻微的氧化膜剥落，就其原因人们作了大量研究。早期有人注意到杂质硫会向Ni及Ni基合金表面的偏聚，且氧化膜的粘附性与杂质元素硫偏聚有关。
Ni-Cr-Al合金在真空炉中进行高温退火处理时，发现当以杂质元素形式存在的硫含量为50×10-6的合金，表面的硫含量可以达到20at%，从而引起氧化膜的严重剥落。Ni-Cr-Al合金内添加微量稀土可以显著改善合金的抗高温氧化性能。如已发展的含稀土氧化物的弥散强化合金即（ODS合金），抗高温腐蚀性能最优异的包覆涂层MCrAl-Y（M代表Ni、Co或Fe）。Funkenbusch等曾对不同S与Y添加量的Ni20Cr12Al（%）合金的循环氧化进行了研究.由于Y的加入，合金表面的氧化膜的粘附性确实得到了很大提高。人们已经对稀土元素的微观作用机制进行了大量研究，其中提出了一些具有代表性的模型：微钉理论、空位阱理论、生长应力消除理论、氧化膜塑性理论及硫效应模型，但到目前还没有统一的模型， 已经提出的多种模型都存在局限性。
6.Ni-Cr-Al-Y涂层高温氧化研究进展
Ni-Cr-Al-Y耐高温涂层材料，其热膨胀系数介于金属和陶瓷之间，有着良好的抗氧化抗腐蚀的综合性能，即可以单独用作热障涂层（TBCS）也可以作为热障涂层中的粘结层使用。广泛应用于大型燃气涡轮发动机叶片等高温部件的热障涂层中，工作温度一般在1000℃以上。热障涂层的应用不仅可以提高基体抗高温腐蚀能力，进一步提高发动机工作温度，而且可以减少能耗、提高效率、延长热端部件的使用寿命。
李美等研究了溅射Ni-Cr-Al-Y涂层氧化过程A12O3膜结构与形貌的转变，结果发现溅射Ni-Cr-Al-Y涂层在900℃～1100℃氧化过程中，氧化膜存在θα-A12O3相变，其相变的速度与温度有关，温度越高，相变越快;涂层表面生成的氧化膜形貌取决于氧化温度和时间，θ-A12O3随着温度的提高或同一温度下时间的延长，从针状依次变化为晶须状和刀片状或簇拥成团，而α-A12O3为颗粒状;对溅射Ni-Cr-Al-Y涂层进行真空热处理，可促进氧化膜的相变，使涂层表面快速形成保护性的α-A12O3 。
张玉娟等[22]研究了Ni-Cr-Al-Y涂层的表面状态对高温氧化行为的影响，经研究发现：抛光态涂层在1050℃恒温氧化，短期内（150h）生成α-A12O3保护膜，氧化膜与基体的粘附性好，氧化动力学曲线成抛物线型，涂层抗氧化性好;150h后，保护性氧化膜被破坏，动力学曲线转为线性上升，涂层抗氧化能力下降。喷涂态涂层的长期抗恒温氧化能力比抛光态涂层强。在1050℃恒温氧化300h，动力学曲线符合抛物线规律，表面α-A12O3保护膜无破坏。无涂层涂覆的基体合金表面不能生成α-A12O3保护膜，合金抗氧化能力差。
楼翰一等研究Ni-Cr-Al纳米晶合金在1000℃的高温氧化行为，研究发现纳米晶化大大扩展了铸态Ni-Cr-Al合金氧化时，连续外A12O3层生成区的成分范围;更为重要是，在常温高温合金所在的成分区域内，纳米晶合金可以在氧化初期直接一步生成抗氧化性和粘附性十分优良的A12O3膜。
7.展望
随着科学技术的进一步发展，Ni-Cr-Al高温合金将被更广泛的应用到国防、工业生产的各个领域，合理的控制好合金中Al和Cr的含量有利于氧化薄膜更好的形成，同时适量的加入稀土元素有利于控制S元素对薄膜脱落的影响，更好的保护Ni-Cr-Al合金基体，以便更好的发挥Ni-Cr-Al合金优良的抗高温、抗氧化性能。
参考文献
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[2]朱日彰.金属腐蚀学[M].北京冶金工业出版社，1989.
