時(shí)間：2022-08-20 21:20:37
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關(guān)鍵詞：金屬腐蝕與防護(hù)；教學(xué)改革；畢業(yè)論文
作者簡介：馮佃臣（1977-），男，內(nèi)蒙古烏蘭察布人，內(nèi)蒙古科技大學(xué)材料與冶金學(xué)院，講師；宋義全（1963-），男，河北撫寧人，內(nèi)蒙古科技大學(xué)材料與冶金學(xué)院，教授。（內(nèi)蒙古?包頭?014010）
基金項(xiàng)目：本文系內(nèi)蒙古科技大學(xué)校內(nèi)基金項(xiàng)目資助（項(xiàng)目編號(hào)：JY2009003）的研究成果。
中圖分類號(hào)：G642.3?????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?????文章編號(hào)：1007-0079（2011）11-0128-01
一、“金屬腐蝕與防護(hù)”課程概況
金屬材料作為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必需品被各行各業(yè)大量使用，而金屬材料在絕大多數(shù)情況下與腐蝕性環(huán)境介質(zhì)接觸就會(huì)發(fā)生腐蝕，因此，金屬的腐蝕與防護(hù)是一個(gè)重要的學(xué)科門類。
在化學(xué)、石油、造紙等工業(yè)中，金屬腐蝕造成設(shè)備的跑、冒、滴、漏會(huì)導(dǎo)致大量有毒物質(zhì)的泄漏，污染環(huán)境，危害人民的健康。因此，研究與解決材料的腐蝕問題與防止環(huán)境污染、保護(hù)人民的健康息息相關(guān)。金屬的腐蝕甚至?xí)頌?zāi)難性的后果。在油氣田的開發(fā)中，從油水井管道和儲(chǔ)罐以及各種工藝設(shè)備都會(huì)遭受嚴(yán)重的腐蝕，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。1966年某天然氣井的套管發(fā)生硫化物應(yīng)力腐蝕開裂，引發(fā)井噴和特大爆炸，造成人員傷亡，日產(chǎn)百萬立方米的高產(chǎn)氣井報(bào)廢。1971年某天然氣管線發(fā)生腐蝕斷裂，產(chǎn)生爆炸，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)7000萬元。1997年某化工廠?18個(gè)乙烯原料儲(chǔ)罐由于硫化物腐蝕引起大火，停產(chǎn)半年，直接損失達(dá)2億多元，間接損失巨大。1985年日本的一架波音747客機(jī)，由于應(yīng)力腐蝕斷裂而墜毀，導(dǎo)致500余人喪生。
腐蝕破壞所造成的直接經(jīng)濟(jì)損失也是十分驚人的。每年由于腐蝕可損失大約10～20％的金屬。2003年世界的鋼產(chǎn)量達(dá)到9.625億噸，中國的鋼產(chǎn)量高達(dá)2.2億噸，美國的鋼產(chǎn)量為0.914億噸。按下限計(jì)算，世界每年腐蝕掉的鋼大于美國的鋼產(chǎn)量；中國一年就有2200萬噸鋼被腐蝕掉，相當(dāng)于腐蝕掉一個(gè)大型鋼鐵企業(yè)的年產(chǎn)量。通過普及腐蝕與防護(hù)知識(shí)，推廣應(yīng)用先進(jìn)的防腐蝕技術(shù)，可挽回經(jīng)濟(jì)損失30％～40％。因此研究腐蝕規(guī)律、解決腐蝕破壞已成為國民經(jīng)濟(jì)中迫切需要解決的重大問題。所以許多高校的工科專業(yè)開設(shè)了“金屬腐蝕與防護(hù)”課程。
“金屬腐蝕與防護(hù)”是金屬材料工程專業(yè)學(xué)生的一門專業(yè)選修課。主要介紹金屬腐蝕與防護(hù)方面的基礎(chǔ)知識(shí)，掌握有關(guān)金屬腐蝕與防護(hù)的基本理論和基礎(chǔ)知識(shí)，重點(diǎn)是電化學(xué)腐蝕的原理，以拓寬金屬材料專業(yè)學(xué)生的專業(yè)面，并使學(xué)生能夠在該領(lǐng)域從事基本的應(yīng)用與研究工作。要求學(xué)生了解幾種常見的局部腐蝕的形式以及自然環(huán)境中的幾個(gè)腐蝕種類，了解各種環(huán)境腐蝕發(fā)生的影響因素及其防護(hù)措施。本科程為一門理論性與實(shí)用性并重的專業(yè)課，要求學(xué)生既要掌握扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，又有較強(qiáng)的分析問題、解決問題的實(shí)踐能力，以適應(yīng)社會(huì)的需求。
二、教學(xué)改革
之前本課程只是作為一門選修課，在課堂上以板書教學(xué)為主，學(xué)生以筆試的方式完成期末考核。近年來，材料研究課題有很多牽涉到材料的腐蝕方面的研究內(nèi)容，本科生和碩士生的畢業(yè)論文工作又和指導(dǎo)教師的研究課題密切相關(guān)。有許多本科生畢業(yè)論文就是金屬腐蝕與防護(hù)相關(guān)的課題。但大多數(shù)學(xué)生對(duì)材料腐蝕的實(shí)驗(yàn)方法了解甚少，甚至有時(shí)茫然不知所措，直接影響到了學(xué)生畢業(yè)論文的完成進(jìn)度和完成質(zhì)量。據(jù)統(tǒng)計(jì)，內(nèi)蒙古科技大學(xué)材料與冶金學(xué)院（以下簡稱“我院”）2006年和2010年本科生畢業(yè)論文工作過程中，涉及到腐蝕實(shí)驗(yàn)的學(xué)生占畢業(yè)生總數(shù)的20～30%，因而，使學(xué)生能較熟練地掌握材料的腐蝕研究實(shí)驗(yàn)方法和研究體系勢(shì)在必行。
一直以來，我院材料工程和材料成型專業(yè)學(xué)生由于受較傳統(tǒng)的教學(xué)體制的影響，對(duì)材料的組織與性能方面等傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法學(xué)習(xí)和實(shí)踐環(huán)節(jié)較多，而對(duì)其他實(shí)驗(yàn)方法如電化學(xué)腐蝕等實(shí)驗(yàn)和研究方法的學(xué)習(xí)和掌握較少甚至是空白。目前，由于國家對(duì)材料環(huán)境腐蝕的不斷重視，[1-2]特別是在國防現(xiàn)代化方面的投入和研究力度的加大，材料在自然環(huán)境中或特定腐蝕環(huán)境條件下的腐蝕特性和腐蝕規(guī)律的研究日益增多，[3-4]因而要求材料專業(yè)的學(xué)生應(yīng)對(duì)材料的腐蝕的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行學(xué)習(xí)，掌握材料腐蝕研究方法的實(shí)驗(yàn)體系，以能應(yīng)對(duì)和滿足今后工作和學(xué)習(xí)的進(jìn)一步需求。
1.多媒體教學(xué)和傳統(tǒng)板書巧妙配合提高課堂效率
隨著教學(xué)輔助手段日益發(fā)展，“金屬腐蝕與防護(hù)”課程教學(xué)現(xiàn)在大量采用多媒體與板書相結(jié)合的教學(xué)形式。多媒體教學(xué)的特點(diǎn)是能夠顯示豐富的色彩、能容納大量的信息，可節(jié)約大量的課堂時(shí)間，教學(xué)直觀、易懂，能讓教學(xué)內(nèi)容形聲化、表現(xiàn)手法多樣化，對(duì)學(xué)生的感官進(jìn)行多路刺激，便于開展情境教學(xué)。例如，在介紹全面腐蝕和局部腐蝕時(shí)，可以利用圖片很容易說明每種腐蝕的形貌特點(diǎn)。
“尺有所短，寸有所長”，多媒體教學(xué)具有傳統(tǒng)教學(xué)所不具備的優(yōu)勢(shì)，但也不能完全替代板書。多媒體教學(xué)攜帶的信息量大，給學(xué)生留下的思考時(shí)間就相對(duì)減少，學(xué)生沒有遞進(jìn)式的思考和探究，往往跟不上教師的進(jìn)度和思路，在講述基礎(chǔ)內(nèi)容時(shí)板書的教學(xué)效果將更加明顯。例如，在講述腐蝕電化學(xué)原理一章中陰陽極的腐蝕反應(yīng)方程式時(shí)，可以充分利用板書將腐蝕過程的反應(yīng)方程依次列出，在重難點(diǎn)處可以進(jìn)一步在黑板上進(jìn)行擴(kuò)展，學(xué)生看著黑板聽著教師的講解或描述，把思路集中在教學(xué)內(nèi)容上，教師在黑板上表達(dá)清楚，有血有肉，有理有據(jù)，在下面聽的學(xué)生不斷思考，在對(duì)話交流的過程中讓學(xué)生感受到教師和學(xué)生的互動(dòng)，這樣才能隨時(shí)迸發(fā)出思想的火花，發(fā)現(xiàn)值得探究的現(xiàn)象，產(chǎn)生引入深思的問題。
2.增設(shè)網(wǎng)絡(luò)課件，延伸教學(xué)體系
不管課堂教學(xué)如何內(nèi)容豐富，但時(shí)效性很強(qiáng)。無論課堂組織多么優(yōu)秀，學(xué)生也不可能在90分鐘內(nèi)一直全神貫注聽講。為了便于學(xué)生及其他相近專業(yè)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，為了做到資源共享，課題組還開發(fā)了“金屬腐蝕與防護(hù)”網(wǎng)絡(luò)課件，把課件放在教學(xué)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上，把教學(xué)大綱、課程重點(diǎn)難點(diǎn)、課后練習(xí)、提高練習(xí)等放在網(wǎng)上。學(xué)生隨時(shí)可以學(xué)習(xí)，學(xué)生有問題可以在網(wǎng)上留言提問，教師及時(shí)回復(fù)，這樣就方便了學(xué)生的學(xué)習(xí)。
3.增加實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考自主創(chuàng)新能力
由于“材料腐蝕與防護(hù)”是一門專業(yè)特色課程，與科研方向密切相關(guān)，其實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)重點(diǎn)是培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題，分析問題和解決問題的能力，提高學(xué)生的動(dòng)手能力，為將來畢業(yè)論文的科研工作以及畢業(yè)后的工作提供基本方法、基本技能和科學(xué)思維的保障。針對(duì)材料專業(yè)學(xué)生的特點(diǎn)和培養(yǎng)目標(biāo)，以及近年來畢業(yè)論文的需求，課題組教師精心設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)體系。一是基礎(chǔ)驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生基本技能，鞏固基本理論知識(shí)。二是以任務(wù)為目標(biāo)，提出設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課題引導(dǎo)學(xué)生完成知識(shí)的綜合和提高，加深對(duì)腐蝕防護(hù)的理解。三是開辟綜合性開放性實(shí)驗(yàn)室，提高學(xué)生綜合分析和設(shè)計(jì)實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)。學(xué)生在開放實(shí)驗(yàn)室里可以自主查閱資料設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，指導(dǎo)教師予以指導(dǎo)。
我院在本課程的教學(xué)體系中增加了4學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)課，這4學(xué)時(shí)的實(shí)驗(yàn)課是在實(shí)驗(yàn)室完成。學(xué)生親手做實(shí)驗(yàn)，教師全程跟蹤指導(dǎo)。把實(shí)驗(yàn)也作為學(xué)生本門課程結(jié)課的考核內(nèi)容。
本課程的教學(xué)目標(biāo)是傳授材料腐蝕與保護(hù)實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)技能，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣和科學(xué)的思維方法。材料腐蝕與保護(hù)實(shí)驗(yàn)側(cè)重于實(shí)驗(yàn)技能的強(qiáng)化和提高訓(xùn)練，必須要求學(xué)生嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)步驟及操作規(guī)程執(zhí)行，掌握基本的實(shí)驗(yàn)技能，熟悉常用實(shí)驗(yàn)儀器的使用方法，利用這些技能和方法解決科研問題。[5]這就為后續(xù)的畢業(yè)論文的完成打下了良好的基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞：金屬腐蝕 灰色關(guān)聯(lián)度 因子分析 因子
一、腐蝕現(xiàn)狀
據(jù)有關(guān)專家介紹，全球每1分鐘就有1噸鋼腐蝕成鐵銹。目前我國由于金屬材料和周圍環(huán)境發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)所帶來的腐蝕損失每年大約5000億人民幣，約占我國國民生產(chǎn)總值的6%左右[4]。
近年來，石化行業(yè)大量進(jìn)口高硫重質(zhì)原油，在拓展原油采購渠道、提高原油加工量、降低原油成本和提高經(jīng)濟(jì)效益等方面起到了重要的作用，但是大量加工高硫重質(zhì)原油，也使石化行業(yè)中金屬設(shè)備的腐蝕日趨嚴(yán)重，因此搞清金屬腐蝕的機(jī)理，制定合理的防護(hù)措施，對(duì)于確保金屬構(gòu)件安全長周期運(yùn)行具有十分重要的意義[4]。
二、灰色關(guān)聯(lián)度分析
1.序列選擇
1.因子分析的基本方法
1.1因子提取
通過分析原始變量之間的相互關(guān)系，從中提取出數(shù)量較少的因子。提取方法是利用樣本數(shù)據(jù)得到因子載荷矩陣。利用因子載荷矩陣求解變量相關(guān)矩陣的特征值，根據(jù)特征值的大小確定因子數(shù)量。
1.2因子旋轉(zhuǎn)
因子分析的以這個(gè)重要的目的在于對(duì)原始變量進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。利用因子分析提取得到的結(jié)果雖然保證了因子的正交性，也就是因子之間不相關(guān)，但因子對(duì)變量的解釋能力較弱，不易解釋和命名。這時(shí)可以通過對(duì)因子模型的旋轉(zhuǎn)變換，使公共因子的載荷系數(shù)更接近1或者接近0，通過這種方法得到的公共因子對(duì)變量的命名和解釋將變得更加容易。
1.3計(jì)算因子得分
四、結(jié)論與建議
從計(jì)算分析結(jié)果能夠看出該油田的腐蝕主因素是溫度、pH值、Cl-、HCO3-和Ca2+四個(gè)影響因素，在腐蝕的防治中要對(duì)這幾個(gè)重點(diǎn)影響因素進(jìn)行預(yù)防。通過運(yùn)用不同數(shù)學(xué)方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從不同的角度得出了相近的結(jié)果，兩種方法相互進(jìn)行了驗(yàn)證，保證了結(jié)論的正確性。
結(jié)合灰色關(guān)聯(lián)理論和因子分析兩種分析方法得出灰關(guān)聯(lián)因子分析法，該方法綜合了兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，一方面可以將不明確的內(nèi)部關(guān)系明顯化，另一方面又能夠?qū)⒈姸嗟囊蛩剡M(jìn)行整合。灰關(guān)聯(lián)因子分析計(jì)算理論簡單，得出的分析結(jié)果具有系統(tǒng)性，能夠反應(yīng)出金屬腐蝕因素的主次關(guān)系。
參考文獻(xiàn)
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關(guān)鍵詞：埋地金屬管道防腐陰極保護(hù)
我國石油、天然氣資源長距離輸送主要依靠埋地管道來實(shí)現(xiàn)，埋地輸油管道運(yùn)輸方向不受限制，比公路、鐵路、水運(yùn)等運(yùn)輸方式安全、有效、運(yùn)輸費(fèi)用低，是目前最主要的油氣運(yùn)輸方式。但埋地輸油管線大多以鋼管為主，長距離大口徑金屬管道埋入地下后必然要遭受嚴(yán)重的腐蝕。目前，國內(nèi)外埋地鋼質(zhì)管道廣泛采用陰極保護(hù)防護(hù)技術(shù)。
1、陰極保護(hù)技術(shù)
金屬發(fā)生腐蝕的實(shí)質(zhì)是金屬與周圍環(huán)境發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。金屬腐蝕時(shí)失去電子被氧化成為金屬陽離子。
腐蝕反應(yīng)的陽極反應(yīng)為：
陰極反應(yīng)為：
金屬電化學(xué)腐蝕必須具備的4個(gè)條件：（1）必須有陽極和陰極；（2）陽極和陰極之間必須存在電位差；（3）陽極和陰極處于有流動(dòng)自由離子的同一電解質(zhì)中，；（4） 有電路連接。
根據(jù)金屬腐蝕原理，為減緩腐蝕，有效的途徑是減小或消除陰陽兩極間的電位差。實(shí)現(xiàn)陰極保護(hù)的方法主要有兩種。
1.1 外加電流陰極保護(hù)法
外加電流陰極保護(hù)法是將直流電源的負(fù)極連接到被保護(hù)的金屬，利用外加電流對(duì)金屬進(jìn)行陰極極化（如圖1）[1]。
圖1 外加電流陰極保護(hù)原理示意圖
進(jìn)行陰極保護(hù)時(shí)，用輔助陽極將保護(hù)電流傳遞給被保護(hù)金屬，被保護(hù)金屬在大地電池中成為陰極，表面只發(fā)生還原反應(yīng)，不發(fā)生氧化反應(yīng)，從而抑制被保護(hù)金屬的腐蝕。
1.2 犧牲陽極保護(hù)法
犧牲陽極保護(hù)法是在被保護(hù)金屬上連接一個(gè)如鎂陽極、鋅陽極或鋁陽極等電位更負(fù)的金屬作為陽極，使之與被保護(hù)金屬在電解質(zhì)溶液中形成大電池，連接的金屬作為陽極被腐蝕消耗掉，被保護(hù)的金屬則為陰極，進(jìn)行陰極極化，降低腐蝕速率。 （如圖2）。
圖2犧牲陽極陰極保護(hù)原理示意圖
2、陰極保護(hù)基本原理
圖3陰極保護(hù)原理的極化圖
陰極保護(hù)原理用腐蝕電極的極化圖進(jìn)行解釋。由圖3可看出，Ea為金屬腐蝕陽極初始電位，Ec為金屬腐蝕陰極初始電位。未通外電流前，陽極極化和陰極極化曲線交于點(diǎn)S，點(diǎn)S電位為腐蝕電池的自腐蝕電位Ecorr與自腐蝕電流Icorr。在腐蝕電流作用下，金屬表面陽極不斷發(fā)生腐蝕破壞。對(duì)金屬施加陰極電流進(jìn)行陰極保護(hù)，金屬自腐蝕電位向下方移動(dòng)，當(dāng)金屬總電位負(fù)移到Ep，所需極化電流為Ic，Ic由兩部分組成，一部分是外加電流的（相當(dāng)于 BC 線段），另一部分是陽極溶解產(chǎn)生的電流（相當(dāng)于 AB 段）。如圖可見陽極溶解的電流小于Icorr，表明金屬得到保護(hù)。外加陰極電流繼續(xù)增大，則金屬電位變得更負(fù)。當(dāng)金屬極化電位負(fù)移到陽極初始電位Ea時(shí)，腐蝕電流趨于零，則金屬完全保護(hù)，此時(shí)外加電流就是使金屬達(dá)到完全保護(hù)所需電流[2]。
3、陰極保護(hù)參數(shù)
3.1最小保護(hù)電位
最小保護(hù)電位是陰極保護(hù)時(shí)金屬表面得到完全保護(hù)時(shí)的電位。在實(shí)際生產(chǎn)中，為兼顧保護(hù)程度和保護(hù)效率，給出了一個(gè)保護(hù)電位范圍，允許金屬在保護(hù)電位下以不大的速度進(jìn)行均勻腐蝕[3]。我國國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了不同類型金屬構(gòu)筑物在水中和埋地的保護(hù)電位范圍（見表1）。
3.2最小保護(hù)電流密度
在陰極保護(hù)中，當(dāng)被保護(hù)結(jié)構(gòu)達(dá)到最小保護(hù)電位時(shí)，所對(duì)應(yīng)的保護(hù)電流密度稱最小保護(hù)電流密度。最小保護(hù)電流密度受金屬的表面狀態(tài)、環(huán)境條件及被保護(hù)金屬種類等多種因素的影響[4]。常見金屬構(gòu)件最小保護(hù)電流密度見表2。
4、埋地管道陰極保護(hù)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
1823年，英國學(xué)者Davy用鋅作為犧牲陽極來防止固定木船銅包皮的鐵螺釘?shù)母g，開始了現(xiàn)代腐蝕科學(xué)中陰極保護(hù)技術(shù)的研究。1890年，愛迪生嘗試用外加陰極電流保護(hù)船舶，然而，由于當(dāng)時(shí)沒有合適的陽極材料和電源設(shè)備，他的設(shè)想未能成功。1902年，K.Cohen成功將外加直流電流應(yīng)用于陰極保護(hù)。1906年，Herbert Geppert建成了第一個(gè)管道陰極保護(hù)站，并于1908年3月27日申請(qǐng)了第一個(gè)有關(guān)外加電流陰極保護(hù)的德國專利[5]。如今，陰極保護(hù)技術(shù)經(jīng)過190多年的發(fā)展，廣泛應(yīng)用于地下管道、埋地儲(chǔ)罐、艦船、碼頭海洋平臺(tái)等設(shè)施，是一項(xiàng)實(shí)用、有效、簡便、經(jīng)濟(jì)的金屬防蝕措施。
我國陰極保護(hù)技術(shù)發(fā)展得比較完備，但陰極保護(hù)檢測評(píng)價(jià)技術(shù)還比較落后，主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：（1）測試方法落后，長輸管線管地電位測量，普遍采用埋設(shè)測試樁來測量，這種方法在測量過程中，存在著土壤及防護(hù)層IR 降的影響，因此，通過近參比或地表法測量的極化電位，并不是真實(shí)的管道保護(hù)電位，致使長輸管道局部管段實(shí)際上處于欠保護(hù)狀況。（2）在電位測量的準(zhǔn)確性與完整性上都需要進(jìn)一步提高，部分管道基 本人工測量，沒有自動(dòng)通/斷電系統(tǒng)，測得的是通電電位，含有 IR 降，這不符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求。在遙測方面，國內(nèi)也在大膽探索，但因路線和水平所限，進(jìn)展緩慢。針對(duì)目前這些現(xiàn)狀，未來陰極護(hù)技術(shù)的發(fā)展大致朝以下幾個(gè)方向發(fā)展[6]：（1）實(shí)現(xiàn)陰極保護(hù)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、構(gòu)建保護(hù)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，優(yōu)化保護(hù)參數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)陰極保護(hù)效果的科學(xué)預(yù)測與評(píng)估。（2）開發(fā)研制對(duì)環(huán)境污染小、壽命長、穩(wěn)定性好、高性能輔助陽極材料；（3）輸出功率高、體積小、環(huán)保、節(jié)能的陰極保護(hù)系統(tǒng)電源的應(yīng)用；（4）建立陰極保護(hù)自檢測系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)陰極保護(hù)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)測與控制。
參考文獻(xiàn)：
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【關(guān)鍵詞】天然氣；管道運(yùn)輸；防腐措施
中圖分類號(hào)：U473文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
一、天然氣管道腐蝕的因素
（1）土壤腐蝕因素。土壤是具有固、液、氣三相的多孔性的膠質(zhì)體，土壤的空隙被氣和水充滿，水中含有一定的鹽使土壤具有離子導(dǎo)電性。由于管道所埋土壤各處的物化性質(zhì)不同、管道各部分的金相結(jié)構(gòu)不同，如晶格缺陷、雜質(zhì)、內(nèi)部應(yīng)力、表面粗糙程度等原因，一部分金屬易電離，帶正電的金屬離子進(jìn)入土壤中，從而該段電子過剩電位變負(fù)；而另一部分金屬不容易電離，電位變正，從而在兩段間發(fā)生電子流動(dòng)即發(fā)生氧化還原反應(yīng)。失去電子的管道段成為陽極區(qū)，得到電子管道段則成為陰極區(qū)，并和土壤一起組成回路，形成了電化學(xué)電流即腐蝕電流，從而產(chǎn)生了土壤腐蝕。
（2）管道腐蝕因素。長輸埋地管道表面大都包裹有防腐層，將鋼管和腐蝕介質(zhì)隔離，切斷電化學(xué)腐蝕電池的電路。 土壤腐蝕性介質(zhì)從而浸入管體外壁，引起管道外腐蝕，再加上陰極保護(hù)不善，雜散電流的影響等均會(huì)使管道遭受腐蝕。
（3）金屬材料因素。金屬化學(xué)穩(wěn)定性、合金成分、金屬表面狀態(tài)等都會(huì)影響金屬材料的腐蝕性 。
（4）大氣腐蝕。大氣中含有水蒸氣會(huì)在金屬表面冷凝形成水膜，這種水膜由于溶解了空氣中的氣體及其它雜質(zhì)，可起到電解液的作用，使金屬表面發(fā)生電化學(xué)腐蝕。影響大氣腐蝕的自然因素除污染物外還有氣候條件。在非潮濕環(huán)境中，很多污染物幾乎沒有腐蝕效應(yīng)。假如相對(duì)濕度超過80% ，腐蝕速度會(huì)迅速上升。因此，敷設(shè)在地溝中的管道或潮濕環(huán)境的架空管道表面極易銹蝕。
（5）細(xì)菌腐蝕 。細(xì)菌腐蝕也稱微生物腐蝕，參與管道土壤腐蝕過程的細(xì)菌通常有硫酸鹽還原菌、氧化菌 、鐵細(xì)菌 、硝酸鹽還原菌等。其中厭氧性硫酸鹽還原菌最具代表性。它在pH6～ 8 堿性和透氣性差的土壤中繁殖，廣泛地分布在海、 河 、湖泊水田、 沼澤的淤泥中， 它利用自身的生息，將硫酸鹽離子還原，同時(shí)促進(jìn)陰極反應(yīng)，生成硫化鐵等腐蝕產(chǎn)物，覆于管道表面，形成二次的局部腐蝕（孔蝕），所以在硫酸鹽還原菌腐蝕的現(xiàn)場，土壤顏色發(fā)黑，有硫化氫臭味。
（6）雜散電流腐蝕 。流散于大地中的電流對(duì)管道產(chǎn)生的腐蝕，又名干擾腐蝕，是一種外界因素引起的電化學(xué)腐蝕 。管道腐蝕部位由外部電流的極性和大小決定，其作用類似電解雜散電流從原油管道受電氣化鐵路的雜散電流腐蝕。在建成后約4個(gè)月即遭電流腐蝕穿孔交流電引起的腐蝕是在管道沿高壓輸電線敷設(shè)時(shí)，因電磁耦合在管道上感應(yīng)的交流電所造成的，對(duì)人體和設(shè)備均有危害。
二、管道腐蝕防治措施
針對(duì)以上腐蝕原因提出相應(yīng)防腐措施如下：
（1）涂層防護(hù)。涂層防護(hù)是管道防護(hù)最基本的方法。它的主要原理在于采用一些特殊材料涂抹到管道外側(cè)，起到隔離金屬管道的作用，腐蝕性物質(zhì)無法與金屬直接接觸，因而起到防腐的作用。值得注意的是，有些管道在架設(shè)過程匯總不可避免的經(jīng)過一些環(huán)境比較惡劣的地區(qū)，因此這就對(duì)涂膜材料的選擇提出了要求。一般來說，涂膜材料應(yīng)該滿足以下幾個(gè)要求：材料自身性能穩(wěn)定，不會(huì)與周圍腐蝕性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，水的滲透率低，防止水與管道的接觸，耐微生物腐蝕能力強(qiáng)，出現(xiàn)問題時(shí)方便修復(fù)，成本低，可以大規(guī)模使用，滿足防腐要求的前提下滿足工程要求。
（2）改善金屬的本質(zhì)。根據(jù)不同的用途選擇不同的材料組成耐腐蝕合金，或在金屬中添加合金元素，提高其耐蝕性，可以防止或減緩金屬的腐蝕。例如，在鋼中加入鎳制成不銹鋼可以增強(qiáng)鋼的防腐蝕能力。
（3）電化學(xué)保護(hù)法。將被保護(hù)金屬極化成陰極來防止金屬腐蝕的方法。1928年第一次用于管道是將金屬腐蝕電池中陰極不受腐蝕而陽極受腐蝕的原理應(yīng)用于金屬防腐技術(shù)上，利用外施電流迫使電解液中被保護(hù)金屬表面全部陰極極化，則腐蝕就不會(huì)發(fā)生。判定管道是否達(dá)到陰極保護(hù)的指標(biāo)有兩項(xiàng)：一是最小保護(hù)電位，它是金屬在電解液中陰極極化到腐蝕過程停止時(shí)的電位，其值與環(huán)境等因素有關(guān)，常用的數(shù)值為-850毫伏 （相對(duì)于銅-硫酸銅參比電極測定）；二是最大保護(hù)電位，即被保護(hù)金屬表面容許達(dá)到的最高電位值。
（4）改善環(huán)境。改善環(huán)境對(duì)減少和防止金屬腐蝕有重要作用。例如，減少腐蝕介質(zhì)的濃度，除去介質(zhì)中的氧，控制環(huán)境溫度、濕度等，都可以減少和防止金屬腐蝕；也可以采用在腐蝕介質(zhì)中添加能降低腐蝕速率的物質(zhì)（緩蝕劑）來減少和防止金屬腐蝕。
（5）電蝕防止法。一是在雜散電流源有關(guān)設(shè)施上采取措施，使漏泄電流減小到最低限度；二是在敷設(shè)管道時(shí)盡量避開雜散電流地區(qū)，或提高擾管段絕緣防腐層質(zhì)量，采用屏蔽、加裝絕緣法蘭等措施；三是對(duì)干擾管道作排流保護(hù)，即將雜散電流從擾管道排回產(chǎn)生漏泄電流的電網(wǎng)中，以消除雜散電流對(duì)管道的腐蝕。
三、天然氣管道腐蝕防治改進(jìn)措施探討
當(dāng)前，相對(duì)國外管道防腐較為先進(jìn)的技術(shù)而言，我國對(duì)城市天然氣管道腐蝕防治的研究還存在著一些問題急需解決，管道防腐技術(shù)還有待改進(jìn)。
3.1 積極開發(fā)管道防腐材料
我國當(dāng)前所使用的管道防腐材料雖然基本已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化，但是由于技術(shù)上的缺陷，所生產(chǎn)出來防腐材料難免會(huì)出現(xiàn)一些問題。因此，我們要加大對(duì)管道防腐材料的研究力度，通過借鑒國外先進(jìn)的技術(shù)，結(jié)合國內(nèi)的實(shí)情，運(yùn)用到生產(chǎn)實(shí)踐當(dāng)中去，生產(chǎn)出高質(zhì)量的材料來更好的進(jìn)行管道腐蝕的防護(hù)。
3.2 積極提升腐蝕管道的定位技術(shù)
進(jìn)行天然氣管道腐蝕程度的測量需要我們擁有一個(gè)完善的防腐數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，我們要不斷的加強(qiáng)腐蝕管道的定位能力，使得腐蝕管道的定位快速而準(zhǔn)確，這樣才能夠有效的找出天然氣管道的安全問題，排除安全隱患。當(dāng)前我國在這一方面的技術(shù)和先進(jìn)國家相比還存在著很大的差距，對(duì)管道防腐檢測技術(shù)投入足夠的精力，才能夠縮小和國外技術(shù)上的差距，增強(qiáng)我國管道腐蝕檢測的實(shí)力。
3.3 確保陰極的準(zhǔn)確到位
在對(duì)管道進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)保護(hù)時(shí)我們要確保陰極的準(zhǔn)確到位，才能夠保障腐蝕的是充當(dāng)陽極的其他金屬，而不是消耗陰極的管道金屬。要確保陰極的準(zhǔn)確到位，我們必須要關(guān)注陰極保護(hù)的關(guān)鍵參數(shù)。保護(hù)電流和保護(hù)電位是對(duì)陰極進(jìn)行保護(hù)的關(guān)鍵參數(shù)，保護(hù)電位是金屬完全停止腐蝕時(shí)所需要的電位，保護(hù)電流則是被保護(hù)的結(jié)構(gòu)單位面積中所需要的保護(hù)電流。只有準(zhǔn)確的把握了陰極保護(hù)的關(guān)鍵參數(shù)，才能夠確保陰極保護(hù)的準(zhǔn)確到位，對(duì)管道的保護(hù)才能夠得到保障。
四、結(jié)語
管道的防腐不僅關(guān)系到資源的有效利用，還關(guān)系到城市的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。保證管道不被腐蝕才能保證社會(huì)的平穩(wěn)運(yùn)行，因此管道的防腐問題應(yīng)該引起足夠的重視，在開發(fā)新技術(shù)新材料的同時(shí)，注意對(duì)于現(xiàn)有工藝的改善，完善管道施工中的管理，避免人為因素對(duì)管道造成腐蝕，從多個(gè)方面綜合治理管道的腐蝕問題，才能將損失降到最低。
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【關(guān)鍵詞】天然氣管道 鹽堿地 陰極保護(hù)
1 引言
目前，國內(nèi)外輸送天然氣資源主要依靠埋地方式鋪設(shè)長距離管道來實(shí)現(xiàn)，據(jù)聲明所說，僅中國石油天然氣股份有限公司，至2012年末，建設(shè)管道總長度增長到為66776千米，天然氣管道長度也增加到40995千米，是2000年為止所建天然氣管道長度的兩倍，且該公司目前擁有的天然氣管道長度已占到全國天然氣管道總長度的80%左右。預(yù)計(jì)2015年時(shí)，其天然氣管道長度可達(dá)到4.8萬千米，使長度再延長一倍。Visiongain也著眼于全球石油與天然氣管道市場分析表明，全球石油與天然氣管道市場將在2013年達(dá)到473.5億美元，包括世界各地的所有新的石油和天然氣管道的施工成本。
但由于埋地鋪設(shè)的輸氣管道大都處于復(fù)雜的土壤環(huán)境中，且土壤中含有不同分量的水和易電離的鹽類等物質(zhì)，使土壤與管道金屬構(gòu)成原電池，導(dǎo)致金屬管道外壁上發(fā)生不同程度的電化學(xué)腐蝕，甚至造成管道失效。一旦輸氣管道出現(xiàn)腐蝕穿孔就會(huì)造成油氣泄漏，不僅運(yùn)輸中斷，而且會(huì)污染環(huán)境，還可能引發(fā)災(zāi)難性事故，造成的經(jīng)濟(jì)損失難以估量[1]。據(jù)調(diào)查，我國石油石化工業(yè)每年因腐蝕所造成的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)億元。由于土壤的腐蝕性大小主要取決于土壤的含水量、含鹽種類和含量、pH值及有機(jī)物質(zhì)和微生物含量等因素。因此，鹽類聚集的鹽堿地地區(qū)鋪設(shè)的輸氣管道所承受的腐蝕作用更為嚴(yán)重。
然而，輸氣管道一直是管道工程中的重要環(huán)節(jié)，它的防腐保護(hù)對(duì)保障能源運(yùn)輸乃至于國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展等起著十分重要的作用，故一直受到研究人員的關(guān)注。為了解決腐蝕問題，除可以在管道外壁覆蓋防腐絕緣層外，陰極保護(hù)技術(shù)也是防止金屬腐蝕的有效方法，適用于對(duì)土壤、淡水和海水等介質(zhì)中的金屬腐蝕的保護(hù)，且經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。
2 土壤的腐蝕性分析
土壤是具有固、液、氣三相的毛細(xì)管多孔性的膠質(zhì)體，土壤的空隙為空氣和水所充滿，水中含有一定量的鹽使土壤具有離子導(dǎo)電性[2]。土壤的PH值以及土壤中的含鹽量明顯高于一般的其他地區(qū)，其腐蝕性也相應(yīng)變強(qiáng)。除此以外，還可依照土壤電阻率、自然電位、和氧化還原電位來判斷土壤的腐蝕性的強(qiáng)弱。
由于管道所埋土壤各處的物化性質(zhì)不同、管道各部分的金相結(jié)構(gòu)不同，如晶格缺陷、雜質(zhì)、內(nèi)部應(yīng)力、表面粗糙程度等原因，一部分金屬易電離，帶正電的金屬離子進(jìn)入土壤中，從而該段電子過剩電位變負(fù)；而另一部分金屬不容易電離，電位變正，從而在兩段間發(fā)生電子流動(dòng)即發(fā)生氧化還原反應(yīng)。失去電子的管道段成為陽極區(qū)，得到電子管道段則成為陰極區(qū)，并和土壤一起組成回路，形成了電化學(xué)電流即腐蝕電流，從而產(chǎn)生了土壤腐蝕[1]。假如管道各段落所處土壤透氣性不同，土壤中氧的濃度也就不同，從而使腐蝕電池發(fā)育，腐蝕電池兩極間的距離可達(dá)數(shù)公里。
3 陰極保護(hù)技術(shù)
在實(shí)際的工程應(yīng)用中，將被保護(hù)的金屬陰極極化以消除電化學(xué)不均勻性所引起的金屬腐蝕的方法稱為陰極保護(hù)。陰極保護(hù)技術(shù)就是通過向被保護(hù)的管道通以足夠的直流電流，使管道表面產(chǎn)生陰極極化，減小或消除造成管道土壤腐蝕的各種原電池的電極電位差，使腐蝕電流趨于零，進(jìn)而達(dá)到阻止管道腐蝕的目的[3]。該技術(shù)方法經(jīng)過幾十年的快速發(fā)展，已經(jīng)成為技術(shù)較為成熟，市場也較為廣闊的管道防腐技術(shù)，且操作簡單，實(shí)施安裝工程量不大的同時(shí)亦能起到很好的排流作用。陰極保護(hù)作為防腐層保護(hù)的一種補(bǔ)充手段是必不可少的，它可以彌補(bǔ)涂層的缺陷（破壞、漏點(diǎn)等）。因此，陰極保護(hù)技術(shù)作為第二道防線更好地抑制管線的腐蝕，也是反應(yīng)管線防腐狀態(tài)的重要指標(biāo)。
目前較為常用的兩種陰極保護(hù)方法分別是犧牲陽極陰極保護(hù)法和強(qiáng)制（外加）電流陰極保護(hù)法。前者是用一種腐蝕電位比被保護(hù)金屬腐蝕電位更負(fù)的金屬或合金與被保護(hù)體組成電偶電池，依靠負(fù)電性金屬不斷腐蝕溶解產(chǎn)生的電流供被保護(hù)金屬陰極極化而構(gòu)成保護(hù)的方法，由于低電位金屬所在電偶電池中作為陽極，偶接后其自身腐蝕速度增加；后者則是利用外部直流電源直接向被保護(hù)金屬通以陰極電流，使之陰極極化，實(shí)現(xiàn)被保護(hù)體進(jìn)入免蝕區(qū)而受到保護(hù)的方法，由輔助陽極、參比電極、直流電源和相關(guān)的連接電纜組成[4]。
犧牲陽極法和外加電流陰極保護(hù)法各有優(yōu)缺點(diǎn)，有其各自的應(yīng)用范圍，應(yīng)根據(jù)供電條件、介質(zhì)電阻率、所需保護(hù)電流的大小、運(yùn)行過程中工藝條件變化情況、壽命要求、結(jié)構(gòu)形狀等決定[4]。犧牲陽極陰極保護(hù)法不需外部電源，投產(chǎn)后維護(hù)管理工作量小，但在高電阻率環(huán)境中不宜使用，同時(shí)保護(hù)范圍和輸出電流小且輸出電流還不可調(diào)；強(qiáng)制電流陰極保護(hù)法輸出電流連續(xù)可調(diào)，保護(hù)范圍大，不受土壤電阻率的限制，適用性強(qiáng)，保護(hù)裝置使用壽命長，但是卻需外部電源，投產(chǎn)后需進(jìn)行維護(hù)管理。通常情況下，對(duì)有電源、介質(zhì)電阻率大、所需保護(hù)電流大、條件變化大、使用壽命長的大系統(tǒng)，應(yīng)選用外加電流陰極保護(hù)，反之宜選用犧牲陽極保護(hù)[4]。在一些情況下，需要將犧牲陽極法和外加電流陰極保護(hù)法并聯(lián)防護(hù)才能取得良好的效果。
4 結(jié)論
天然氣輸送管道的防腐保護(hù)對(duì)保障能源運(yùn)輸乃至于國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展等起著十分重要的作用，尤其在鹽類聚集的地區(qū)，天然氣輸送管道的腐蝕穿孔問題十分嚴(yán)重，除在管道上覆蓋防腐絕緣層外，還可以輔助采用陰極保護(hù)技術(shù)抑制土壤對(duì)天然氣輸送管道的腐蝕作用。
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一、選題的背景、意義及目的
20世紀(jì)50年代前腐蝕的定義只局限于金屬腐蝕。從50年代以后，許多權(quán)威的腐蝕學(xué)者
或研究機(jī)構(gòu)傾向于把腐蝕的定義擴(kuò)大到所有的材料。金屬及其合金至今仍然是最重要的結(jié)構(gòu)材料，所以金屬腐蝕還是最引人注意的問題之一。腐蝕給合金材料造成的直接損失巨大。有人統(tǒng)計(jì)每年全世界腐蝕報(bào)廢的金屬約一億噸,占年產(chǎn)量的20%～40%。估計(jì)全世界每年因腐蝕報(bào)廢的鋼鐵設(shè)備相當(dāng)于年產(chǎn)量的30%。顯然，金屬構(gòu)件的毀壞，其價(jià)值遠(yuǎn)比金屬材料的價(jià)值大的多；發(fā)達(dá)國家每年因腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失約占國民生產(chǎn)總值的2-4%；美國每年因腐蝕要多消耗3.4%的能源；我國每年因腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失至少達(dá)二百億。腐蝕的巨大危害不僅體現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)損失上，它還會(huì)帶來慘重的人員傷亡、環(huán)境污染、資源浪費(fèi)、阻礙新技術(shù)的發(fā)展、促進(jìn)自然資源的損耗。
電鍍技術(shù)對(duì)解決材料的腐蝕具有重大作用。 電鍍?cè)诠I(yè)中的作用大致分為美觀裝飾、防護(hù)延壽、特殊功能等三大類其作用有： 1、 美化產(chǎn)品美觀，提升產(chǎn)品附加值
通過在基體表面電鍍一層金屬鍍膜，賦予產(chǎn)品表面金屬質(zhì)感、仿古色等多種精美金屬色，提高商品的附加值，在家居建材裝飾等行業(yè)廣泛應(yīng)用，如：門鎖、燈具、衛(wèi)浴、家居裝飾、工藝制品等。常見的鍍種有，鎳、鉻、仿金（黃銅）、黑鎳、金、銀等。 2、防護(hù)基體，延長產(chǎn)品壽命，節(jié)約金屬資源
防護(hù)性電鍍是電鍍加工工藝中主要的工藝種類之一。通過在基體表面鍍覆一層薄而致密的耐蝕鍍層或比基體電位負(fù)的陽極性鍍層，以達(dá)到保護(hù)基體、延長產(chǎn)品使用壽命的目的。在裝飾產(chǎn)品的同時(shí)也節(jié)約了資源。防護(hù)型鍍層廣泛應(yīng)用在汽車、輪船、機(jī)械等行業(yè)。如：汽車輪轂、摩托車檔泥板、機(jī)械配件、鋼構(gòu)等，代表工藝有多層鎳鉻、鋅、錫等。
3、使非金屬材料金屬化：塑料電鍍是此類工藝的代表。隨著塑料電鍍工藝的發(fā)展成熟，使得塑料等新材料工業(yè)得到了飛速發(fā)展，使得電子工業(yè)中的集成電路成為可能，推動(dòng)了整個(gè)電子工業(yè)的發(fā)展，最具代表的就是PCB塑料電路板電鍍工藝。通過在塑料表面金屬化后鍍覆一層銅，再經(jīng)過電路刻蝕后形集成電鍍板?，F(xiàn)代的體積小，功能強(qiáng)大的電子產(chǎn)品均得益于此電鍍工藝。
二、國內(nèi)外電鍍技術(shù)研究現(xiàn)狀、水平及發(fā)展趨勢(shì)
目前，電鍍技術(shù)主要在裝飾、材料輕量化和異形結(jié)構(gòu)加工方面研究發(fā)展較為成熟。現(xiàn)代汽車、摩托車和自行車日趨輕量化且豪華美觀, 其塑料電鍍發(fā)揮了重要作用。建筑裝飾已是建筑物的重要組成部分。無論是從經(jīng)濟(jì)效益, 還是從提高建筑安全性能的角度來看, 采用輕質(zhì)非金屬材料制作建筑裝飾件都是十分有利的, 而材料的首選就是玻璃鋼(FRP)。在FRP無電鍍技術(shù)以前, 在建筑中就有多項(xiàng)應(yīng)用。減輕材料的重量，對(duì)建筑的安全性具有重要作用。塑料電鍍技術(shù)是首選。目前此技術(shù)已在建筑領(lǐng)域發(fā)揮巨大作用。
2007年12月14日，在北京航空航天大學(xué)如心學(xué)術(shù)會(huì)議廳，由北京電鍍學(xué)會(huì)組織召開了2007年下半年的電鍍新技術(shù)學(xué)術(shù)研討會(huì)。會(huì)議介紹了最近的研究成果，包括高性能貴金屬氧化物不溶性陽極、有機(jī)廢水電解處理、導(dǎo)電性納米電極、氫能利用、DSA的應(yīng)用以及鍍金、鍍銠技術(shù)等。
塑料電鍍是現(xiàn)代加工工藝中典型的新型材料和新工藝結(jié)合的技術(shù)。隨著21世紀(jì)高科技發(fā)展的需要，塑料電鍍?cè)诠こ毯凸δ芊矫孢€會(huì)大幅度擴(kuò)展，一些新的電鍍技術(shù)將會(huì)應(yīng)運(yùn)而生。如在陶瓷基上電鍍銅制作的電容器，對(duì)全塑封裝的小型變壓器的外封裝塑料進(jìn)行電鍍來屏蔽電磁場，增強(qiáng)了變壓器的性能和壽命。塑料電鍍技術(shù)是值得表面處理界關(guān)注的技術(shù),尤其是塑料表面的直接電鍍, 綜合了非金屬材料和金屬材料兩方面的優(yōu)點(diǎn), 只要設(shè)計(jì)人員對(duì)兩者的性能有足夠的了解, 充分加以利用, 就有可能制作出有特點(diǎn)的制品, 應(yīng)用前景廣闊。
三、電鍍技術(shù)研究理論依據(jù)、內(nèi)容和方法
電鍍指的是通過化學(xué)、物理手段在需要的材料表面鍍上保護(hù)材料，改變材料的性能。未來電鍍技術(shù)的發(fā)展在塑料、陶瓷方面研究前景廣闊。通常需要電鍍的材料為固態(tài)，被電鍍上的材料的有效成分在溶液中，通過外加電壓，使需電鍍的材料均勻析出在需要電鍍的材料表面。
通過理論計(jì)算需要電鍍材料的電勢(shì)，和所加的外加電壓，通過試驗(yàn)，使需要的材料電鍍到使用材料上，從而改變材料的性能。
四、課題研究的過程
通過在網(wǎng)絡(luò)、圖書館收集有關(guān)電鍍的資料，對(duì)目前電鍍技術(shù)研究的現(xiàn)狀和同領(lǐng)域研究觀點(diǎn)的差別，提出自己的觀點(diǎn)。根據(jù)實(shí)際情況，安排收集資料、整理資料、總結(jié)資料的時(shí)間。規(guī)劃出寫論文的步驟。主要的是每一階段研究的時(shí)間作出明顯設(shè)定。保證研究過程環(huán)環(huán)緊扣，有條不紊，循序漸進(jìn)。
關(guān)鍵詞：研討式教學(xué)；金屬腐蝕原理及應(yīng)用；策略
中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1002-4107（2016）10-0004-02
一、研討式教學(xué)的內(nèi)涵
教育是立國之本，關(guān)系著國家的前途和命運(yùn)?，F(xiàn)階段我國采用的教育模式大多是應(yīng)試教育，教師一般只注重傳授知識(shí)，而不太注重培養(yǎng)學(xué)生轉(zhuǎn)化知識(shí)、發(fā)現(xiàn)知識(shí)、創(chuàng)新知識(shí)的能力。隨著素質(zhì)教育呼聲的不斷強(qiáng)大，研討式教學(xué)越來越受到人們的關(guān)注。
研討式教學(xué)是一種以解決問題為核心的教學(xué)模式，一般由教師在課堂上先提出問題，通過師生共同查閱資料、分析資料，最后探討出解決問題的方法。通過這一系列的活動(dòng)，逐步提高學(xué)生分析問題和解決問題能力。
顯然，在一般的研討式教學(xué)過程中，研討主題由誰提出的問題被淡化了。正是這個(gè)缺陷，會(huì)使一般的研討式教學(xué)效果大打折扣，因?yàn)?，發(fā)現(xiàn)問題、提出問題往往要比分析問題、解決問題更為重要。
二、“金屬腐蝕原理及應(yīng)用”研討式教學(xué)改革的策略
研討式教學(xué)供給側(cè)改革的目的是改革現(xiàn)有以教師先提出課堂研討問題，然后通過各種研討式教學(xué)手段（閱讀自講式、討論式、啟發(fā)式、專題式、課題制式、案例和講授式等）來解決研討問題的模式，顯然這種模式或多或少帶有應(yīng)試教育的痕跡。研討式教學(xué)供給側(cè)改革強(qiáng)調(diào)的是課堂研討問題由何而來的問題，即是由學(xué)生自主提出，還是由教師事先擬定，或者說重點(diǎn)解決研討主題中“問”的問題。因此，教師如何搭建一個(gè)讓學(xué)生能自主提出問題的實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)、實(shí)踐平臺(tái)是研討式教育供給側(cè)改革的關(guān)鍵。結(jié)合我校“金屬腐蝕原理及應(yīng)用”課程研討式教學(xué)供給側(cè)改革的經(jīng)驗(yàn)成果，對(duì)研討式教學(xué)改革提出以下幾點(diǎn)建議。
（一）搭建問題平臺(tái)
一般研討式教學(xué)是通過教師事先提出問題，然后師生帶著教師提出的問題共同查找資料，研究、討論、實(shí)驗(yàn)、探索解決問題的辦法。隨著教學(xué)的不斷進(jìn)行，這種教學(xué)模式的弊端日益顯現(xiàn)，其不利于培育具有創(chuàng)新意識(shí)的主體人格[1]。研討式教學(xué)的供給側(cè)改革是由教師努力搭建一個(gè)讓學(xué)生自主提出問題的實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)、實(shí)踐平臺(tái)，讓學(xué)生在通過做實(shí)驗(yàn)、進(jìn)行實(shí)習(xí)或者企業(yè)實(shí)踐的過程中，自主產(chǎn)生研討課的研討主題，再通過師生共同查閱資料、調(diào)查討論等手段解決研討主題。這種教學(xué)模式不僅會(huì)調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，還會(huì)使學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容產(chǎn)生越來越濃厚的興趣，最終讓學(xué)生更好地掌握課程內(nèi)容。學(xué)生在研討問題過程中逐步掌握課程的基本知識(shí)、基本理論和基本技能，教師的作用是對(duì)學(xué)生查閱資料、思考問題和討論問題時(shí)的表現(xiàn)進(jìn)行及時(shí)評(píng)判，即以裁判員的身份參與整個(gè)教學(xué)過程。
東北石油大學(xué)實(shí)行的“金屬腐蝕原理及應(yīng)用”課程研討式教學(xué)改革是以強(qiáng)調(diào)學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)問題、提出問題為主要改革目標(biāo)。筆者對(duì)這門課進(jìn)行一些簡單的介紹，“金屬腐蝕原理及應(yīng)用”課程的主要內(nèi)容包括三個(gè)部分：（1）腐蝕熱力學(xué)；（2）腐蝕動(dòng)力學(xué)；（3）腐蝕與防護(hù)。前兩個(gè)部分歸屬于腐蝕原理內(nèi)容，第三個(gè)部分屬于腐蝕應(yīng)用內(nèi)容。對(duì)于腐蝕熱力學(xué)內(nèi)容來說，首先把學(xué)生在初、高中物理、化學(xué)課程熟悉的原電池實(shí)驗(yàn)作為切入點(diǎn)。課堂上，教師提供自主研發(fā)并已申請(qǐng)國家專利的“便攜式原電池實(shí)驗(yàn)裝置”，該裝置上安裝有LED燈泡，讓學(xué)生觀察燈泡發(fā)光具體現(xiàn)象后提出各種問題，例如：（1）燈泡為什么會(huì)亮？（2）電流是怎么產(chǎn)生的？（3）電動(dòng)勢(shì)是怎么產(chǎn)生的？（4）電極的正、負(fù)極發(fā)生哪種電極反應(yīng)？……課堂上教師及時(shí)篩選出符合教學(xué)大綱要求的討論主題。然后再按一般研討式課程模式進(jìn)行主題研討。對(duì)于腐蝕動(dòng)力學(xué)內(nèi)容來說，應(yīng)把學(xué)生在初、高中物理、化學(xué)課程熟悉的電解池實(shí)驗(yàn)作為切入點(diǎn)。在課堂上，教師提供自主研發(fā)并已申請(qǐng)國家專利的“便攜式電解池實(shí)驗(yàn)裝置”， 該裝置上安裝有恒電位儀，讓學(xué)生觀察具體現(xiàn)象后提出各種問題，例如：（1）極化是怎么產(chǎn)生的？（2）極化的種類？（3）外電流與極化之間的關(guān)系？（4）實(shí)測極化曲線如何測量？……這個(gè)過程不僅體現(xiàn)在一堂課或幾堂課上，而是貫穿整個(gè)課程的始終。對(duì)于腐蝕與防護(hù)內(nèi)容，把大慶某金屬防腐管廠的實(shí)習(xí)、實(shí)踐作為切入點(diǎn)。這樣我們就完成了為給整門課程科學(xué)搭建提出問題有效平臺(tái)的任務(wù)，這個(gè)平臺(tái)可以簡稱為“兩池一廠”平臺(tái)。
（二）完成模糊研討到精準(zhǔn)研討的轉(zhuǎn)變
在研討式教學(xué)中，學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情濃厚，接觸到的新事物、新名詞較多，由于學(xué)生還處在專業(yè)知識(shí)積累的階段，理論儲(chǔ)備有限，無法自主提出涵蓋課程重點(diǎn)內(nèi)容或涉及學(xué)科前沿的研討式教學(xué)主題，從而會(huì)產(chǎn)生研討主題與教學(xué)大綱內(nèi)容不很貼切的現(xiàn)象，在此稱之為模糊研討。模糊研討不僅不會(huì)對(duì)學(xué)生的綜合能力有所提高，反而會(huì)因?yàn)閮?nèi)容的雜亂無序降低學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。這就需要教師啟迪學(xué)生的靈感，激發(fā)學(xué)生的擴(kuò)散思維，誘導(dǎo)學(xué)生提出涵蓋教學(xué)大綱內(nèi)容或涉及學(xué)科前沿的各種好奇主題，教師應(yīng)及時(shí)精準(zhǔn)地篩選出與課堂內(nèi)容緊密相關(guān)的研討主題，實(shí)現(xiàn)從模糊研討到精準(zhǔn)研討的轉(zhuǎn)變。
“金屬腐蝕原理及應(yīng)用”課程的腐蝕電化學(xué)動(dòng)力學(xué)部分涉及概念、名詞較多，難度較大，如果采用模糊研討，雖然也能傳授相關(guān)知識(shí)，提升學(xué)生的認(rèn)知能力，但是通過這種模糊研討教學(xué)，學(xué)生只能學(xué)到缺少內(nèi)在邏輯性的內(nèi)容，無法形成系統(tǒng)的知識(shí)體系，直接影響學(xué)生在實(shí)習(xí)、實(shí)踐過程中對(duì)所學(xué)知識(shí)的靈活運(yùn)用。這就需要教師誘導(dǎo)學(xué)生提出具有內(nèi)在邏輯性的研討主題，從而做到精準(zhǔn)研討。
極化是腐蝕動(dòng)力學(xué)中重要的基本概念，吸氧腐蝕是生產(chǎn)中重要的腐蝕類型，電化學(xué)保護(hù)是腐蝕防護(hù)中重要的措施手段。三者之間由過電位或超電壓聯(lián)系起來，學(xué)生如果悟到了其中的內(nèi)在規(guī)律性，才算真正掌握了這部分知識(shí)。教師在學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)、實(shí)踐的過程中應(yīng)反復(fù)強(qiáng)調(diào)：極化吸氧腐蝕析氫腐蝕電化學(xué)保護(hù)這條主線，促使學(xué)生早日完成由量變到質(zhì)變的飛躍。
（三）增大課程考核中自主創(chuàng)新的比重
以往的研討式教學(xué)大多都是在課堂上以小組討論或者圓桌會(huì)議的形式完成的[2]。學(xué)生對(duì)于所學(xué)到的專業(yè)知識(shí)，如何在實(shí)習(xí)、實(shí)踐中運(yùn)用的問題認(rèn)識(shí)不足，以至于理論脫離實(shí)踐。為解決這種弊端，應(yīng)當(dāng)改變教學(xué)環(huán)境，把課堂轉(zhuǎn)移到現(xiàn)場實(shí)習(xí)、實(shí)踐中來，貼近實(shí)際，在學(xué)習(xí)中運(yùn)用，在運(yùn)用中學(xué)習(xí)，循環(huán)往復(fù)，激勵(lì)創(chuàng)新。例如：在學(xué)生識(shí)別不同類型的腐蝕后，組織學(xué)生思考如何解決不同類型的腐蝕問題，如何采取科學(xué)的防護(hù)措施，讓學(xué)生積極主動(dòng)地尋求解決問題的新辦法。向?qū)W生介紹廠內(nèi)最新的防腐技術(shù)，讓學(xué)生了解并掌握最新防腐措施，緊跟防腐技術(shù)的新潮流，大大拓寬了學(xué)生的知識(shí)面。在供給側(cè)研討式教學(xué)改革的學(xué)生成績考核過程中，對(duì)于提出可能撰寫出科技論文或可能獲得國家專利的有效自主創(chuàng)新性創(chuàng)意的同學(xué)，應(yīng)該給予更多的額外加分。
三、“金屬腐蝕原理及應(yīng)用”改革研討式教學(xué)的實(shí)施原則
一般研討式教學(xué)是自由、開放的教學(xué)模式，注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維與創(chuàng)新能力，不拘于教學(xué)環(huán)境和形式[3]。但這并不意味著這種教學(xué)模式是一種十分完美的過程，從供給側(cè)改革研討式教學(xué)就是對(duì)一般研討式教學(xué)的補(bǔ)充和完善，在改革過程中應(yīng)該堅(jiān)持以下原則。
（一）“三嚴(yán)”原則
1.嚴(yán)格突出研討主題的學(xué)生自主提出的原則。只有學(xué)生自主提出的問題，才有可能是學(xué)生最感興趣的問題，才有可能充分發(fā)揮學(xué)生的主體作用，才有可能誘發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，才有可能提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題和解決問題的能力，在研討式教學(xué)供給側(cè)改革中，應(yīng)嚴(yán)格突出研討主題的學(xué)生自主提出的原則。
2.嚴(yán)格強(qiáng)調(diào)考核成績中自主創(chuàng)新比重的原則。研討式教學(xué)模式相對(duì)于傳統(tǒng)教學(xué)模式的優(yōu)點(diǎn)在于研討式教學(xué)更注重學(xué)生天賦的發(fā)揮，更注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。因此創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)就要貫穿于研討式課程的始終，為此，在研討式教學(xué)供給側(cè)改革中，應(yīng)嚴(yán)格強(qiáng)調(diào)自主創(chuàng)新意識(shí)在考核成績中所占的比重。
3.嚴(yán)格把握研討過程教師裁判員作用的原則。對(duì)比傳統(tǒng)應(yīng)試教學(xué)模式，研討式教學(xué)模式中教師的角色發(fā)生了巨大的變化，教師不再是傳授知識(shí)的教練員，而是研討式教學(xué)中的啟蒙者或裁判員。在研討式教學(xué)供給側(cè)改革中，應(yīng)嚴(yán)格把握教師的參與角色，對(duì)于學(xué)生自主提出的有意義、有價(jià)值的研討主題，教師要給予及時(shí)的肯定。
（二）“三實(shí)”原則
1.實(shí)驗(yàn)平臺(tái)應(yīng)起到知識(shí)銜接與啟蒙問題作用的原
則。在研討式教學(xué)中，一門課程的開始幾節(jié)課，研討主題的提出往往需要以簡單實(shí)驗(yàn)為切入點(diǎn)，這就需要教師為學(xué)生精心設(shè)計(jì)出簡易科學(xué)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，使該平臺(tái)起到知識(shí)銜接與啟蒙問題的作用。
2.實(shí)習(xí)平臺(tái)應(yīng)起到知識(shí)物化與深化問題作用的原
則。研討式教學(xué)中為了使知識(shí)與應(yīng)用密切聯(lián)系，認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)往往可以幫助學(xué)生更好地理解、運(yùn)用所學(xué)到的知識(shí)，把課本上的抽象概念與生產(chǎn)企業(yè)的設(shè)備、工藝、裝置結(jié)合起來，往往會(huì)起到事半功倍的作用。在研討式教學(xué)供給側(cè)改革中，需要教師為學(xué)生搭建方便合理的實(shí)習(xí)平臺(tái)，該平臺(tái)應(yīng)能起到知識(shí)物化與深化問題的作用。
3.實(shí)踐平臺(tái)應(yīng)起到知識(shí)應(yīng)用與創(chuàng)新問題作用的原
則。研討式教學(xué)中，動(dòng)手能力的培養(yǎng)是十分重要的，無論是調(diào)研、設(shè)計(jì)、討論還是加工、生產(chǎn)、制造均能提高學(xué)生的動(dòng)手能力，實(shí)踐出真知。因此，在研討式教學(xué)供給側(cè)改革中，教師應(yīng)該為學(xué)生創(chuàng)建內(nèi)容豐富的實(shí)踐平臺(tái)。
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