发布时间：2022-09-04 18:21:55
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关键词：管板式换热器 腐蚀泄漏 防护措施
换热器是化工生产过程中的重要设备,约占建厂投资费用的20%,占工艺设备总重量的40%。在生产运行过程中由于腐蚀、冲刷等作用,使换热器遭到破坏,使用寿命缩短,造成巨大的经济损失。因此,解决好化工换热器的腐蚀问题,可以带来巨大的经济效益。
一、LDPE固定管板式换热器的泄漏原因—腐蚀
在工业生产中，换热设备的主要作用是使热量由温度较高的流体传递给温度较低的流体，使流体温度达到工艺流程的指标，以满足工业流程上的需要。但是换热器的腐蚀问题严重影响了换热设备的质量，其中主要的腐蚀有：氧腐蚀，冲刷腐蚀以及由于生产工况处于高温高压下，振动加速了腐蚀的速率。
1.换热器几种常见的腐蚀破坏类型
1.1接触腐蚀
两种电位不同的金属或合金互相接触,并浸于电解质溶解质溶液中,它们之间就有电流通过,电位正的金属腐蚀速度降低,电位负的金属腐蚀速度增加。
1.2孔蚀
集中在金属表面个别小点上深度较大的腐蚀称为孔蚀,或称小孔腐蚀、点蚀。
1.3缝隙腐蚀 在金属表面的缝隙和被覆盖的部位会产生剧烈的缝隙腐蚀。
1.4冲刷腐蚀 冲刷腐蚀是由于介质和金属表面之间的相对运动而使腐蚀过程加速的一种腐蚀。
2.冷却介质对金属腐蚀的影响
工业上使用最多的冷却介质是各种天然水。影响金属腐蚀的因素很多,主要的几个因素及其对几种常用金属的影响:
2.1溶解氧
水中的溶解氧是参加阴极过程的氧化剂,因此它一般促进腐蚀。当水中氧的浓度不均匀时,将形成氧的浓差电池,造成局部腐蚀。对碳钢、低合金钢、铜合金和某些牌号的不锈钢而言,熔解氧是影响它们在水中腐蚀行为的最重要因素。
2.2其他溶解气体
在水中无氧时CO2将导致铜和钢的腐蚀,但不促进铝的腐蚀。微量的氨腐蚀铜合金,但对铝和钢没有影响。H2S促进铜和钢的腐蚀,但对铝无影响。SO2降低了水的pH值,增加了水对金属的腐蚀性。
2.3硬度
一般说来,淡水的硬度增高对铜、锌、铅和钢等金属的腐蚀减小。非常软的水腐蚀性很强,在这种水中,不宜用铜、铅、锌。相反,铅在软水中耐蚀,在硬度高的水中产生孔蚀。
2.4离子的影响
氯离子可以破坏不锈钢等钝化金属的表面,诱发孔蚀或SCC。
二、腐蚀产生的机理
腐蚀污垢的形成机理腐蚀污垢的形成是由换热面上腐蚀产生的污秽物质和污秽物质被流体冲击而剥离两种现象叠加的结果。腐蚀污垢的电化学机理腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类,而换热器表面的腐蚀就属于电化学腐蚀。腐蚀在阳极和阴极上涉及了两个同时的电化学反应。
1.介质中存在氧化性物质，氧气和氢离子，构成吸氧和析氢腐蚀（这是根本原因）：
阳极反应：Fe-2eFe2+
阴极反应：O2+2H2O+4e4OH-2H+2eH2
2.钛与碳钢构成电偶，固相侧电阻太小，同时构成大阴极/小阳极不利面积比（腐蚀速度增加与Ac/Aa比值成正比，这是过快加速穿孔的主要原因）；
3.介质侧同样由于运行原因，造成出现液相，且电阻太小（这是腐蚀时的离子通道）。
4.结论
4.1注水量小，初凝区位于空冷器回弯管附近；
4.2原油电脱盐开得不正常，造成脱后含盐升高；
4.3中和剂注量不足；
4.4电偶腐蚀起加速作用。
三、如何在现代石化生产中采用先进技术避免腐蚀的产生
在富氢环境中高温硫化物腐蚀特性较为复杂，在氢的促进下，硫化氢可以加速对金属的腐蚀。这是因为在富氢气氛中，氢作为间隙型质子能够不断地侵入硫化物腐蚀层中，造成垢层疏松多孔，破坏了硫化氢腐蚀膜的保护作用，使金属原子和硫化氢介质得以互相扩散渗透，从而引起硫化氢的腐蚀不断地进行。影响高温硫化氢腐蚀的主要因素是温度和H2S浓度，其腐蚀速度一般随着温度的升高而增加，干的硫化氢气体在200~250℃以下对钢的腐蚀甚微。研究表明，H2-H2S体系中，当H2S的分压在3.43~343kPa,操作温度大于316℃时，硫化氢的腐蚀加剧，一般的铬钼钢不能满足要求。那么应该如何在现代石化生产中采用先进技术避免腐蚀的产生呢？
1.采用能耐介质腐蚀的金属和非金属材料。
1.1首先是能耐住介质腐蚀的金属材料
这里说的介质主要是以水为主，应该说双相不锈钢在常温下抗水腐蚀能力远好于奥氏体不锈钢；其金属活性如果比氢的活性弱，一般能耐酸腐蚀。如铜、金、银等。
1.2其次是能耐住介质腐蚀的非金属材料
这个主要是陶瓷方面，因为大部分陶瓷都能耐介质腐蚀有机方面；如果有机物表现为酸性或弱酸性，一般能耐住介质。
2.采取有效的防腐蚀措施
2.1防腐涂层
在换热器与腐蚀介质接触表面，覆盖一层耐腐蚀的涂料保护层，涂层要有较好的耐蚀性、防渗性和较好的附着力和柔韧性。对水冷系统，管内清洗干净后进行预膜处理。
2.2金属保护层
常用方法有衬里、复合板(管)、金属喷涂、金属堆焊等。
2.3电化学保护
阴极保护因费用太高，一般不用。阳极保护是接以外用电源的阳极保护换热器，金属表面生成钝化膜而得到保护。
四、结语
LDPE固定管板式换热器是一种实现物料之间热量传递的节能设备，由于其结构简单，制造方便等优点，因此LDPE固定管板式换热器是在石油、化工、石油化工、冶金、电力、轻工、食品等行业普遍应用的一种工艺设备。近年来随着节能技术的发展，应用领域不断扩大，利用换热器进行高温和低温热能回收带来了显著的经济效益。为了保证LDPE固定管板式换热器的正常运行，延缓部件的使用寿命，了解和掌握LDPE固定管板式换热器出现的故障及其产生原因和处理方法显得尤为重要，其中采用先进技术避免腐蚀的产生则更为重要。
参考文献
【关键词】氯碱工业；腐蚀；防护
一、引言
材料的腐蚀是整个工业生产中面临的共同的难题，每年因为材料的腐蚀造成的经济损失多达数千亿元人民币。尤其是在氯碱工业中，所用的原材料都是具有强烈腐蚀性的强酸、强碱、氯气等，因此腐蚀性问题是制约氯碱工业安全的重要的限制因素。
腐蚀发生的机理较为复杂，涉及的范围比较广泛，大体上可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。在整个氯碱工业中，正确选取氯碱装置材料是氯碱工业防腐蚀的关键。
二、氯碱生产的腐蚀与防护
1、氯气的腐蚀与防护
氯气在常温常压下为黄绿色气体，是氯碱工业的主要产品之一，具有强氧化性。氯气的化学性质非常活泼，在常温下干燥的氯气的腐蚀性较低，当温度升高后氯气的腐蚀性会增强。氯气与水反应会生成盐酸和次氯酸，这些产物都具有强烈的腐蚀性，大多数金属物质都会被腐蚀，特定的金属或者非金属材料在一定条件下才具有防腐性能。因此氯碱生产生成的湿氯气必须经过特定的工序处理。干燥的氯气温度在90℃以下时碳钢还是较为稳定的，但湿氯气却容易将碳钢腐蚀。碳钢中部分物质会溶于饱和食盐水中，会加速碳钢的腐蚀，并且由于溶盐所用的热水温度达到55~60℃，不断搅动的盐水更增加了溶解氧的浓度，造成碳钢腐蚀加快。一般的碳钢设备不能直接接触盐水，必须对碳钢设备采取专业的防腐措施。某厂采用适当的盐水工序村里设备材料、优化施工质量，取得了较好的经济效益。
钛是一种活性金属，但是在常温下钛生成的氧化膜具有非常好的耐腐蚀特性，能起到很好的保护作用。能耐各种酸性物质的腐蚀。但是还原性的酸有腐蚀作用。与其他少量贵金属制作成合金，能提高钛一定的防腐性能。在工业生产中，橡胶的应用范围较为广泛，所制成的各种橡胶制品具备优良的防腐性和防渗性能。橡胶有天然橡胶和合成橡胶。具有优良化学性能的天然橡胶可以承受一般的酸性腐蚀，但在强氧化性的酸和芳香化合物中不稳定。
2、盐酸的腐蚀与防护
氯化氢是氯碱工业中的副产物之一，遇水变成盐酸溶液具有比较强的腐蚀性，对生产设备和管道造成损坏。另外生产中所用的硫酸也会造成设备的腐蚀。盐酸装置所用的材料必须合理选取，做好防腐工作。目前合成炉、换热器、吸收器广泛采用石墨材质，盐酸贮槽目前大多采用玻璃钢。
玻璃钢的原材料有增强材料和基体材料两种。作为玻璃钢主要承载材料的增强材料是玻璃钢的强度和刚度的直接影响因素，一般是玻璃纤维或其织物。基体材料的主要成分是合成树脂，组成物质是合成树脂和辅料。在纤维间传递有效载荷是基体材料的主要作用，并且使载荷均匀分布。玻璃钢的性能受到基体材料性能，如耐腐蚀性、耐热性等的影响。如双酚A型不饱和聚酯玻璃钢耐温只有60～70℃，乙烯基酯玻璃钢能耐110℃浓盐酸，在化工生产企业中正在取代碳钢、不锈钢等。不透性石墨具备较为优良的耐腐蚀性，能适应绝大多数的恶劣环境，但是在强氧化性介质如硝酸、浓硫酸等中防腐性也较差。不同的浸渍树脂使得不透性石墨的品种也不一样，耐腐蚀性能有差异。
3、烧碱的腐蚀与防护
氢氧化钠也是氯碱生产的主要产品之一，烧碱的存在会导致在锅式法固碱生产过程中设备的应力性腐蚀开裂，浓缩的氢氧化钠溶液也会腐蚀相关的设备器材。在氯碱工业中必须采取相应的方法较少设备的腐蚀，从而延长设备的使用寿命。
烧碱所用大锅一般为铸铁材质，大锅的损坏有两方面原因：一是碱液中氯酸盐在熬煮时对大锅存在腐蚀，二是由于大锅壁内与壁外有较大的温度差会产生应力，在反复的不均匀的应力作用下造成大锅的腐蚀开裂。延长大锅寿命可以有以下几点措施：⑴在生产过程中严格按照章程操作，尽量减少碱液中氯酸盐的形成。⑵向锅内加入少量的硝酸钠，再进行进料点火，锅内表面生成的氧化保护膜可以有效减少大锅的腐蚀。⑶对碱液进行预热，在预热后再加入到熬碱锅中。⑷在对锅底进行清理时，必须先用热碱溶解后用热水稀释，减缓锅温的变化。⑸尽量使锅体均匀受热，可以优化大锅的设计，防止偏烧。⑹操作要严格要求，升温降温要均匀。
拥有优良的机械、加工性能的镍同样有较强的耐腐蚀性，能够承受热浓碱液的腐蚀，同时也耐中性和酸性溶液以及有机溶液的腐蚀，但是对氧化性酸和含有氧化剂的溶液以及熔金属的抗腐蚀性较差。在多种氯碱工业设备装置上，镍都有较为广泛的运用。
4、次氯酸钠的腐蚀与防护
次氯酸钠在强酸性或碱性条件下是稳定的，次氯酸钠具有非常强的腐蚀性，在高温时腐蚀性最大。当次氯酸钠较为稳定时，有许多的非金属材料有较强的防腐蚀性。聚酯FRP及乙烯酯FRP、氯丁橡胶、PVC和PP等都具有较高的经济性和适用性。次氯酸钠的分解反应会产生大量的热，如果热量不能及时散去集中于一个区域，会造成局部温度过高导致设备器壁的损坏，同时分解反应会使许多非金属材料遭到破坏。P11FE、FEP及PFA等材质对次氯酸钠的防腐性能较好，能够满足防腐要求。
当次氯酸钠温度较高时，对大多数金属物质都具有一定的腐蚀性，严重的话会造成金属穿孔。应用钛金属材料能够对次氯酸钠起到很好的防腐性，在实际运用的中运行的效果也比较好。在实际的氯碱生产中，选用玻璃钢与PVC材料储存输送次氯酸钠具有较好的经济性。
三、氯碱工业的电化学保护
阴极保护和阳极保护是电化学保护的两种形式。
在氯碱生产中广泛采用阴极保护法。阴极保护就是将直流电源的负极与工业设备连接，电源正极与其他阳极连接。阴极保护的原理是金属—电解质溶解腐蚀体系受到阴极极化时，电位负移，金属阳极氧化反应过电位ηa减小，反应速度减小，因而金属腐蚀速度减小。辅助阳极材料一般选用石墨或者硅等。目前我国应用较多的还有阳极保护，对于阴极保护来说它是比较新的防腐蚀技术。阳极保护是电化学防腐蚀技术之一，它基于金属的阳极钝化性。钝性机理目前为止有两种：（1）氧化膜理论：认为钝化了的金属，其表面被一层氧化膜所遮盖。膜的稳定性很高，不容易溶解，从而保护了金属；（2）吸附理论：认为金属在钝化时，其表面吸附了一层氧的原子（或其它原子），并饱和金属表面原子的活泼价，或者是被金属中的电子所离子化而形成双电层的结构，因此阻滞了金属阳极溶解过程，使腐蚀速率极低。阳极适合致钝电流密度和维钝电流教小的情况，这样可以降低能耗提高生产的经济效益。
四、结束语
氯碱工业中氯碱产品的生产环境非常复杂，所用的原材料都是强酸、强碱等腐蚀性较强的物质，发生腐蚀的机理也比较多样，如果不重视防腐问题，由于腐蚀造成的后果也会非常严重，企业应予以高度重视，切实采取有关措施保护氯碱设备，归结起来有以下几点：
⑴优化工程设计，采用先进的科学技术，恰当选取设备材料。⑵对相关氯碱设备定期检查维修。⑶使用操作过程必须严格按照相关章程要求，做到零失误。⑷完善氯碱生产的管理体制，加强对工作、安全人员的教育，提升相关的专业素质，增强防腐专业力量。
参考文献
[1]王香爱.氯碱生产中三氯化氮的生成及防治措施[期刊论文]-氯碱工业,2007(08)
[2]赵国平.氯碱生产过程中需要注意的安全问题[期刊论文]-氯碱工业,2008(09)
关键词：水质；工业锅炉；结垢；腐蚀
中图分类号： TK223 文献标识码： A 文章编号：
1引言
以水为介质的工业锅炉作为动力源和热源是生产和人民生活中广泛使用的能源转换设备。在锅炉内，水吸收燃料燃烧放出的热量而产生热水（热水锅炉）或蒸发为蒸汽。如果使用的水质不良，水中含有较多的有害杂质，这种水不经任何处理进入锅炉，则必然会使运行中的锅炉产生结垢、金属腐蚀等危害。因此，锅炉水处理工作是确保锅炉安全、经济运行，延长锅炉使用寿命的重要措施，尤其在当前提倡节能减排的形势下，锅炉水处理发挥着重要作用，也是锅炉最基础的技术管理工作。为了保证锅炉水处理的有效性，我国于1979年颁布了第一版锅炉水质标准，其编号为GB1576-79《低压锅炉水质标准》，使我国的锅炉水处理工作走向科学化、正规化。在三十年的生产实践中，分别于1985年、1996年、2001年及2008年进行修订，逐渐完善，并更名为《工业锅炉水质标准》。笔者所在单位，天津市特种设备监督检验技术研究院，2008年度共对本市在用锅炉3260台进行了锅炉水质检验，其中1336台次锅炉水质不合格，占总数的40.98%。主要问题存在于锅炉给水硬度、溶解氧以及锅水碱度、PH、溶解固形物招标。新四区及五县超过60%的锅炉未进行水处理，直接使用地下水及自来水作为锅炉的给水。锅炉普遍存在结垢现象。平均一至三年进行一次酸洗除垢作业，既浪费能源又污染环境，同时降低锅炉使用寿命。从统计数据看，加强锅炉水质监督管理工作任重道远。
2水垢的形成及其危害
水垢的形成过程
实践经验表明，如果锅炉给水硬度不合格，水进入锅炉运行一段时间后，经过不断地蒸发、浓缩，当达到过饱和程度时，在锅炉受热面上就会结生一些不溶性固态附着物，这种以固体析出的沉淀物即称为水垢。水垢的结生是一个复杂的物理化学过程。工业锅炉中常结生钙、镁水垢，以碳酸盐水垢居多。锅炉受热面上结生的水垢，有一次水垢和二次水垢之分，一次水垢又称初生水垢。一次水垢是生成水垢的钙、镁盐类直接在锅炉受热面上析出的产物，而二次水垢则是钙、镁盐类在锅水中形成水渣以后，重新附着在受热面上的产物。
水垢对锅炉的危害
锅炉钢板、管路因过热而被烧损
人们称水垢是锅炉的“百害之源”，关键是水垢的导热性能很差。物质的导热性能一般用其导热系数（λ）的大小来衡量，即单位时间内、单位温度差、垂直通过单位厚度导热介质的热量（千卡/米˙小时·℃）。水垢的导热系数比锅炉钢板小数十倍到数百倍。其中混合水垢是由多种金属盐类和金属氧化物构成，很少有单一类型水垢的垢样。当锅炉受热面结有水垢时，传热情况变坏，使炉管从火焰、烟气吸收的热量不能很好地传递给水，从而使受热面温度升高，金属强度下降，容易造成锅炉炉管起鼓包、变形以至爆破。此外，炉管结垢后管内流通截面积减小，水循环阻力增大，严重时会破坏正常的锅炉水循环和冷却，造成炉管烧损。
浪费燃料降低锅炉出力
当锅炉结有水垢时，会使锅炉受热面的传热情况变坏，排烟温度升高（排烟损失增加），由于水垢导热系数很低，阻碍了传热，从而降低了锅炉热效率，增加燃料消耗或降低锅炉出力。试验证明对于工作压力为1.4兆帕的锅炉，结生一毫米厚的混合水垢，可浪费燃料5-8%。
增加锅炉检修量并危及安全
锅炉受热面结垢后，非常难以清除，需经常清垢或酸洗锅炉，而酸洗锅炉很容易给锅炉造成腐蚀，同时酸洗废液的排放对环境造成污染。特别是水垢引起锅炉的金属蠕胀、裂纹、泄漏、爆管等故障，不仅损害了锅炉寿命，而且需要大量的人力、物力进行检修，同时也威胁着人身安全，影响了安全生产。
防止工业锅炉结垢的措施
钠离子交换水处理
目前，根据天津市的水质情况，绝大部分工业锅炉可以采用钠离子交换的水处理方法，使锅炉给水软化，防止锅炉结生水垢。当含有钙镁离子的原水，流经离子交换器（软木器）中的钠离子树脂层时，水中的钙镁等阳离子被树脂中的钠离子所置换 ，从而将在锅炉内形成水垢的钙、镁盐类，转换为易溶性钠盐，而使水得到软化。经钠离子交换树脂软化后的水质，其硬度可以降低至0.03mmol/L以下，甚至可以完全消除，使水质达到GB1576—2001《工业锅炉水质标准》的要求。根据水源和锅炉参数的不同，除了上述钠离子交换以外，还可以采用氢离子交换法，阴阳离子交换法，电渗析除盐法，反渗透除盐法等。
锅内加药处理法
国家工业锅炉水质标准（GB1576—2001）规定额定蒸发量≤2吨/小时，且额定蒸汽压力＜1.0兆帕的蒸汽锅炉，以及额定功率≤4.2兆瓦非管架式承压的热水锅炉和常压热水锅炉可以采用锅内加药处理。锅内加药处理具有投资少，对原水水质适用范围广、操作简单，易于实行等优点。锅内加药水处理方法的实质是针对产生水垢的原因和过程，向锅内投加适当的化学药剂，使水中能够形成水垢的物质在锅内变成松散的非粘结性的、可流动的水渣，沉降于锅筒或联箱的底部，通过排污排出锅炉，达到防止或减缓水垢生长或金属腐蚀的目的。锅炉的腐蚀与防护
3锅炉腐蚀
金属表面与周围介质发生化学或电化学作用而遭到破坏的现象成为腐蚀。锅炉金属的腐蚀严重威胁锅炉的安全运行，因此日益引起人们的重视。
3.1氧对锅炉的腐蚀
水中溶解氧气是加速电化学腐蚀的重要因素。氧腐蚀在锅炉中主要是起阴极去极化作用。氧气是强烈的去极剂，能够吸收阴极的电子。在含有氯离子的电解质溶液中（锅水），铁原子失去2个电子，变成二价铁离子，氯和水得到电子而变成氢氧根离子。二价铁离子于氢氧根离子结合成氢氧化亚铁。Fe(OH)2在水溶液中很不稳定，容易与水中溶解氧发生进一步反应：
4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3
由于生成三价的氢氧化铁沉淀，致使阳极处溶液中的Fe2+浓度降低，起到了“去极化”的作用，从而加剧腐蚀，而且随着溶解氧浓度的增加，腐蚀速度随之加快。因此，水中溶解氧存在时，便会造成锅炉设备及管道的氧腐蚀，金属表面则出现大小不等的小鼓包，清除掉腐蚀产物后，金属表面则出现大小不等的凹坑。有的呈溃疡状蚀坑，严重者出现穿孔泄漏。氧腐蚀易发生在给水管道和锅炉省煤器中，有的锅炉没有省煤器或省煤器是铸铁制造，当给水不采取除氧措施时，溶解氧可以大部分或全部进入锅炉内，其中一部分被蒸汽带走，造成蒸汽管路及凝结水管路腐蚀，另一部分氧则造成锅炉腐蚀。一般腐蚀锅筒和下降水管。热水锅炉由于给水循环量较大。溶解氧带入锅内的机会多，因此造成的氧腐蚀比蒸汽锅炉更加严重。正是由于上述因素，工业锅炉水质指标对给水溶解氧含量做出明确规定。
【关键词】防腐 质量 分析 解决
中图分类号： TQ572 文献标识码： A 文章编号：
一、前言
钢结构以其独特的优越性广泛应用在建筑领域，特别是高层、超高层、轻型钢结构、大跨度空间结构等。主要优点是施工速度快、节能环保、综合技术经济指标佳、建筑造型美观、抗震性能好等。建筑型材规格齐全，建筑用高强度低合金钢品种增加，可以供应耐候钢、耐火钢、低屈强比钢等。尽管钢结构有许多优点，但在应用中也遇到了一些问题，主要是钢结构的防腐问题。
二、钢结构腐蚀的影响因素
从腐蚀机理来看，钢结构腐蚀的主要影响因素大致可以归结为钢材所处的环境因素和钢材合金元素两大类。
1、环境因素
钢结构所处的环境主要分为大气环境、海水环境和土壤环境。在不同的环境下，钢结构的腐蚀受不同的环境因素影响。
2、大气环境
钢结构的大气腐蚀是最常见的腐蚀类型。影响大气腐蚀的主要环境因素有：大气相对湿度、温度、大气中的有害气体、大气中的尘埃等。
（1）大气相对湿度对钢结构腐蚀的影响。大气相对湿度直接影响钢结构表面水膜的形成。通常情况下钢材在干燥的环境中很难发生腐蚀，只有大气相对湿度达到临界湿度时腐蚀速度才会加快。据相关资料显示，当大气湿度未达到临界湿度时，钢材会发生化学腐蚀，但腐蚀速度很慢；当大气相对湿度达到临界湿度以后，由于水膜的形成，化学腐蚀转化为电化学腐蚀，腐蚀速度会加快。因此，大气中的水分吸附在钢结构表面形成水膜是钢材腐蚀的决定性因素。
（2）温度对钢结构腐蚀的影响。大气温度及其变化都会影响大气腐蚀。大气温度会影响水分在钢材表面的凝聚、水膜中各种气体和盐类的溶解度、水膜的导电性以及电化学反应的速度。其实大气湿度和温度都会影响水膜的形成，二者是相互影响的，多数情况下应当综合考虑。
（3）大气中的有害气体对钢结构腐蚀的影响。大气中的有害气体会促进钢结构腐蚀的进行。在海洋大气环境下，含有NaCL为主的海盐粒子起主要作用。在工厂附近各种气体含量会增加，对于不耐稀硫酸的铁锌等构件腐蚀更为严重。
（4）大气中的尘埃对钢结构腐蚀的影响。随着环境的不同，大气中的尘埃也具有不同的性质，主要表现在其溶解性和腐蚀性上。有腐蚀性的尘埃溶于水膜后会参与腐蚀反应。有些无腐蚀性的尘埃可以吸附腐蚀性物质，当其溶于水膜时便带入了腐蚀性物质。另外，当尘埃落于钢结构表面时。尘埃与钢结构之问的缝隙有利于水分的凝结。尤其值得我们注意的是，当钢结构局部落有尘埃时，很有可能最终引发局部腐蚀。
3、海水环境
海水本身就是电解液，其中溶解多种盐类，呈酸性。钢结构处于海水中时，很难保持钝态，腐蚀自然就会进行。海水环境下。影响钢结构腐蚀的主要闲素有温度、含氧量、污染、流速、海生物污损等。在海水中，上述因素之问是相互影响的，在一定条件下，任何一种闪素都会成为影响钢结构腐蚀的控制因素。
（1）海水温度和含氧量对钢结构腐蚀的影响。总的来说，温度升高、含氧量增大会促进钢结构的腐蚀。海水中的含氧量与深度和温度有关。一般情况下，表面海水中的溶解氧浓度处于饱和状态，随着深度加深，海水中的含氧量减少。所以，在深海区由于海水中的含氧量很少而钢结构的腐蚀速率很慢。同时，温度越高海水中的含氧量越低。
（2）海水流速对钢结构腐蚀的影响。海水流速对钢结构腐蚀有较大影响。通常情况下。流速越大，钢材腐蚀速率越大。
（3）海生物污损对钢结构腐蚀的影响。当海生物较多时，海生物污损物对钢结构腐蚀的影响其控制作用。当钢结构处于海水环境中时，污损物会逐渐覆盖钢材表面，覆盖层将阻止溶解氧向钢材表面扩散，对钢材有保护作用。
4、土壤环境
土壤腐蚀也是钢结构腐蚀的主要类型之一。土壤自身的一些特性对钢材的腐蚀有很大影响，如孔隙率、含水率、腐蚀性离子和盐类、电阻率以及pH值。一般情况下，孔隙率越大、含水率越高、腐蚀性离子和盐类含量越大、电阻率越大，钢材的腐蚀速率越大。钢结构处于土壤环境中时，孔隙为水和空气提供到达钢材表面的通道，同时也为电解液提供存在的空间。土壤中的水分是形成电解液的主要条件，土壤的含水率越高，电解液就越容易形成。同时，含水率还会影响到腐蚀性离子和盐类对钢材的腐蚀作用，因为腐蚀性离子和盐类要溶于电解液中才会起到腐蚀作用。土壤的pH值也会影响钢结构的腐蚀，pH值越小(土壤酸性越强)，腐蚀速率越大。
5、钢材合金元素
除了环境因素以外，钢材自身的耐腐蚀性也会影响钢结构的腐蚀，然而改变钢材中合金元素的含量是改善钢材耐腐蚀性的一个重要途径。研究表明，铜、磷元素可改善钢材的耐腐蚀性。目前，针对不同腐蚀条件，各种不同类型的耐候钢被先后研制出来。而且随着科技的发展，耐腐蚀性更好的合金钢必将不断涌现。
三、钢结构防腐蚀常用方法
1、耐候钢
改变金属结构的组织，在钢材冶炼过程中增加铜、铬和镍等合金元素，使金属表面形成保护层，以提高耐腐蚀性能。
2、阴极保护法
在钢结构表面附加较活泼的金属避免钢材的腐蚀。常用于水下或地下结构，另外在石油化工领域中大型储罐、长输管线等防腐也经常将这一方法与涂料防腐结合使用。
3、热浸锌
热浸锌是将除锈后的钢构件浸入600 ℃左右高温融化的锌液中，使钢构件表面附着锌层，从而起到防腐蚀的作用。这种方法的优点是耐久年限长，生产工业化程度高，质量稳定。因而被大量用于受大气腐蚀较严重且不易维修的室外钢结构中。
4、热喷铝(锌)复合涂层
热喷铝(锌)复合涂层是一种与热浸锌防腐蚀效果相当的长效防腐蚀方法。具体做法是先对钢构件表面作喷砂除锈，使其表面露出金属光泽并打毛。再用乙炔氧焰将不断送出的铝(锌)丝融化。并用压缩空气吹附到钢构件表面，以形成蜂窝状的铝(锌)喷层(厚度80～100mm)。最后用环氧或氯丁橡胶涂料填充毛细孔，以形成复合涂层。这种工艺的优点是对构件尺寸的适应性强，构件形状尺寸几乎不受限制，如葛洲坝的船闸都是用这种方法施工的。另一个优点则是这种工艺的热影响是局部的，受约束的，因而不会产生热变形。与热浸锌相比，这种方法的工业化程度较低，喷砂喷铝(锌)的劳动强度大．质量也易受操作者水平的影响。
5、防腐蚀涂料
防腐蚀涂料的防腐蚀性一般不如长效防腐方法(但目前氟碳涂料防腐蚀年限也可达50年)，所以用于室内钢结构或相对易于维护的室外钢结构较多。它一次成本低，但用于户外时维护成本较高。在这5种防腐方法中，建筑工程最常用的是防腐蚀涂料涂装的方法，这种方法价格低廉、选择范围广适用性强。
结论
钢结构腐蚀不仅会造成金属资源的极大浪费，还严重影响正常生产运营，因此，应引了起各行业的高度重视。耐候钢具有优越的耐腐蚀性能，较普通钢后期维护费用低，能够取得较好的经济效益，与采用涂层法防腐的钢结构相比，采用耐候钢还能够减少环境污染。目前耐候钢已开始在国内一些高耐候等级的大型厂房、公共建筑中得到应用，受到钢结构加工、施工单位和业主的好评。随着耐候钢加工技术的不断成熟和完善，其应用前景愈加广阔，必将在今后的钢结构防腐工程中发挥更大的作用。
【参考文献】
[1] 孙跃，胡津．金属腐蚀与控制[M]．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2008．
关键词：教学机智；实例；特质；意义；化学教学
文章编号：1005–6629（2013）9–0007–05 中图分类号：G633.8 文献标识码：B
随着新课程逐步推进，学生的学习方式发生了变化，学习主动性增强，教学的复杂性增加，教学中的非预设情况大大增多，致使教师的教学机智日益受到人们重视，以至于被认为是教师的重要品质之一。然而，究竟什么是教学机智？怎样才能形成教学机智？人们对此往往还说不清、道不明，使得教师教学机智的养育、修炼难以有效地进行。研究教学机智，弄清它的“奥秘”，总结有关的经验，确定有关的规则，有利于自觉地应用它来消除意外事件的干扰，保证教学顺利进行，甚至于“化危为机”，搞好教学。对教学机智进行界定，这是深入研究教学机智的第一步，本文拟对此做一些粗浅的讨论，其他问题将另文讨论。
1 教学机智的初步界定
对教学实践中的教学机智进行考察、分析为基础，而不是简单地从概念到概念，这是弄清什么是教学机智的根本所在。为此，让我们先来看看化学教学中的几个例子。
例1 小鸟飞进教室
教室中正在上课，突然一只小鸟飞了进来，学生们兴奋地看小鸟飞来飞去，有的连忙打开所有门窗把小鸟往外赶，正在进行的教学给打断了，等到小鸟飞出教室，教师大喊“安静，安静！”也无效果，教室中一时难以恢复平静……突然，教师用手重重地拍了拍黑板，带着微笑说：“噢，刚才讨论的问题真重要，连小鸟也想听听呢！我们说到什么地方了？……”简单的几句话不但使学生安静下来，还使学生回到了之前的思绪，教学得以继续进行。
例2 实验出了差错
在学生实验“电解饱和食盐水”时，有一组学生错把铁钉接为阳极，在其附近出现红褐色浑浊。教师没有急于批评学生粗心，而是利用这个机会请全体学生分析为什么会产生这个现象。在学生作出合理解释之后，教师又接着提出两个问题：如果把阳极换成铜，把阴极换成铁，把电解液换成硫酸铜，结果会怎样？如果以粗铜为阳极，以纯铜为阴极，以硫酸铜为电解液，结果又会怎样？巧妙地建构了电解原理及其应用这条知识主线[1]。
例3 实验失败了
在“二氧化碳的性质和制取”教学中，教师把石灰石和稀盐酸反应产生的二氧化碳通到紫色石蕊试液中，学生很快观察到紫色石蕊试液变红了，然而当把变红的石蕊试液加热时，石蕊并没有恢复成紫色！面对实验失误，教师没有回避，坦诚地对学生说：“刚才老师做实验出现了差错，请大家一起来想想实验失败的原因，从失败中吸取经验，学习知识。”学生们经过思考，提出实验失败的几种可能性：（1）石蕊会不会有问题？（2）是不是盐酸的浓度太大，使反应产生的二氧化碳中混有氯化氢，一同进入到石蕊试液中；受热时因为盐酸浓度低，氯化氢不会挥发出来，因此红色不会褪去。如果是氯化氢的缘故，可以用呼吸产生的二氧化碳来验证。
通过讨论，学生们设计了如下补充实验：（1）取紫色石蕊试液1～2 mL，滴加1～2滴稀盐酸，加热紫色石蕊变红，受热红色不褪去，表明盐酸和碳酸一样能使紫色石蕊变红，但受热红色不褪去。（2）往1～2 mL紫色石蕊试液中吹二氧化碳气体，再加热紫色石蕊变红，受热红色褪去，实验现象正常。（3）往1～2 mL紫色石蕊试液中吹二氧化碳气体，滴加1滴稀盐酸，再加热，红色不褪去，证明推测正确。由于教师直面实验失败，把实验失败当作教学资源，引发了学生主动、积极的思考，极大地调动了学生的思维热情，学生在探究氛围中查错、思错、究错和纠错。激发了兴趣，提高了教学效果[2]。
例4 学生质疑实验结果
在做一氧化碳还原氧化铁实验时，有学生质疑生成的黑色粉末也可能是四氧化三铁，其他学生的眼睛都盯向老师，等待教师的否定或肯定。然而，教师在肯定这个学生积极思考、敢于怀疑后说：“这是我在以往教学中不曾遇到过的问题，你们看怎么办呢？”经过讨论，学生们决定把黑色粉末加入到稀盐酸或者硫酸铜溶液中，根据实验现象确定黑色粉末确实是铁粉[3]。
例5 学生提出另类解释
苏教版“化学2”在引入化学反应限度这个概念时，是通过一个“活动与探究”演示实验进行的：取5 mL 0.1 mol/L KI溶液，滴加0.1 mol/L FeCl3溶液5～6滴，继续加入2 mL CCl4溶液，充分振荡。静置后观察到什么现象？取上层溶液，用KSCN溶液检验是否还存在Fe3+。该实验说明了什么？
上课时，在滴加KSCN溶液立即出现血红色后教师问：“为什么出现血红色？说明了什么？”学生回答：“说明还有Fe3+，没有完全反应。”本来，课堂教学到此也就顺利完成了预设的教学任务。但是，一个平时爱思考问题的学生提出了不同看法。他的观点是：Fe3+被I-还原产生的Fe2+很容易被氧化，在实验步骤②中由于振荡，Fe2+与空气接触会不断被氧化成Fe3+，所以他认为这个实验缺乏足够的说服力。被他这么一提醒，部分学习成绩较好的同学也表示了赞同。
面对突然的变故，教师似乎有点尴尬，迅速思考之后当即表扬他勤于思考和敢于质疑，肯定他的观点是有道理的，然后说：“看来这个实验也有考虑不够周全的地方，有值得进一步研究的地方，我们暂且把这个问题搁一搁，课后再进一步探究、改进、完善这个实验。”
课后，教师让该同学召集其他也有质疑的同学一起对课堂实验进行深入研究，并提醒他们：这个实验最容易产生问题的环节是哪里？能不能避免Fe2+的氧化？可以采取哪些简单有效方法？他们经过思考和讨论改进了实验设计，重新进行实验，结果与预期实验现象一致，打消了疑惑，也激发了学习的兴趣。第二天课堂上，他们和全班同学一起分享了对这个演示实验的改进和结果，教师也肯定了他们的求真精神[4]。
例6 学生提出疑问
在电解饱和食盐水的教学中，有学生问：从电解槽出口流出的电解液中还有不少食盐，为什么不把食盐电解完呢？那样不是可以不用分离而直接得到浓度较高的氢氧化钠吗？在迅速思考之后，教师引导学生分析、讨论在电解液中存在哪些离子？根据实验事实哪些离子优先在电极上放电发生反应？经过讨论和实验验证，学生明白了：当Cl-、OH-离子浓度达到一定比例时，OH-离子也会在电极上放电发生反应的。所以，电解到一定程度时必须让浓度降低的食盐水流出去，输进浓度较高的食盐水。接着教师又问：为什么在水溶液中能够镀锌？为什么有的电解、电镀过程要控制溶液的pH？设计与浓度有关的离子放电过程，引导学生对电解原理的理解进一步深化[5]。
例7 学生疏漏了正确答案
一位老师在进行“活动与探究 金属腐蚀与防护”教学时，把有关内容改变为一道练习题：在模拟铁生锈的实验中，铁粉中均匀混有少量炭粉，分别撒入甲、乙两支具支试管中，并用橡皮塞塞好。具支试管甲的内壁预先用氯化钠溶液润湿，具支试管乙的内壁预先用稀醋酸润湿，两支具支试管的支管都通过附有止水夹的短橡皮管连接插在水槽中的直角导管。以下有关该实验现象的说法合理的是：打开止水夹片刻后，
A.甲装置中倒吸的水比乙装置多。
B.甲装置中发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀。
C.乙装置中发生的电化学腐蚀主要是析氢腐蚀。
D.乙装置开始时导管口有气泡冒出，接着水又较快倒流。
没想到，学生研究讨论之后给出的答案中A、B、C都有，就是没有D。老师迟疑片刻后没有表态，而是认真听取他们陈述的理由，分析他们的错误原因，然后指出学生说的都有一定道理，但考虑问题时只知其一不知其二。他要求学生通过实验确定答案，并进一步通过理论分析与实验探究找出原因，不但确定了正确答案是B、D，而且使学生收获了问题解决的方法，通过思维碰撞把“意外”变成了“精彩”[6]。
例8 学生想知道更多
在讲到铝的化合物氯化铝和氢氧化钠溶液可以通过互相滴加来鉴别时，有学生举手问：“还有哪些溶液可以采用互相滴加方法来鉴别呢？”教师觉得这个问题提得很好，当即调整教学计划，先对这个问题展开讨论，提示学生从氯化铝和氢氧化钠的反应出发，分析这类鉴别应该具备什么条件，引导学生成功地解决了这个问题[7]。
这几个例子显示的教学机智各有什么特点？有哪些相似之处和不同之处？通过分析、比较可以发现，它们的相似之处主要是：
①突然发生了没有预料到的情况，或者出现了跟教学内容有逻辑联系的“生成性问题”，或者出现了跟教学内容没有必然联系的“非生成性问题”。
②需要教师“临危不乱”，保持自信、主动，积极应对，使问题得到妥善解决，否则“授业、解惑”难以顺利继续。
③教师在特定的情境中，凭着灵机一动、即兴发挥来解决问题，没有过多时间思考如何应对和解决问题。
④教师通过细致敏锐的观察、深刻的理解和准确的判断，迅速、灵活地做出应变决定，实行了及时有效的调控。
⑤教师常常别出心裁，通过新思维、新点子、“怪招”，意外地处理意外事件，最终顺利地解决问题，学生有惊喜、满意的收获，取得了较好的（甚至是预料之外的）教学效果。
⑥教师通过有关活动表现了值得赞许的、出色的智慧和特别的、综合性的教学能力……
其中，①、③、④、⑤都跟“突然”、“迅速”有关；②、④、⑤、⑥都跟效果、智慧或能力有关。
什么是教学机智？过去，人们往往只是作为日常概念在使用它，没有考虑它的定义或界定。从字义来看，教学机智中的“智”自然是智慧的意思，“机”字跟具有内部构造、能够运动乃至于与生命有关（如机关、机器、机构、机制、机动、机理、机体），既有关键、枢要、灵巧（如事机、机要、机灵）的意思，也有机会、短促、快捷、恰好时刻的意思（如转机、危机、时机、机会、机遇、乘机、随机、机警、机敏），有时还有素质、能力、心理活动等意思（如机能、心机、杀机、机谋、机诈），事情的意思（如日理万机）。根据实例并结合字义，笔者认为可以把教学机智初步界定为在特定的情境中把握教学时机（或重要机遇）的智慧。实际上，许多人正是这样来界定教学机智概念的。
上述6个特点是教学机智的一般特点。例1跟其他几个例子略有不同：它既不跟“授业”有关，也不跟“解惑”有关，即跟严格意义的“教学”无关，但跟教学管理（课堂管理）和心理调控有关。严格地说，例1是课堂管理和心理调控的机智，不属于教学机智。但是，在教学机智中是包含及时有效的教学现场调控的，这是特点④清晰地表明了的。在实际教学中，有时也会出现跟“传道”有关的突况，与此对应的机智也不属于狭义的教学机智，但可归属于教育机智。
应该注意：教学机智是褒义的，应该是积极的、正面的，贬义的教学机诈（例如反诘、推诿、回避，甚至于讽刺、挖苦、训斥等等）不应该称为教学机智。
狭义的教学机智只包括课堂认知教学方面的教学机智。广义的教学机智包括课堂认知教学中的教学机智、处理师生关系的教学机智、进行思想品德教育的教育机智以及教学现场的及时有效调控等。
2 对教学机智的进一步讨论
本文对教学机智的进一步讨论主要涉及其界定、意义、特质等方面。
2.1 关于教学机智的界定
对于什么是教学机智，以往有多种不同的说法，例如：
（1）能使教师在不断变化的教育情境中随机应变的细心的技能[8]。
（2）教师面临复杂教学情况所表现的一种敏感、迅速、准确的判断能力[9]。
（3）教育者在一定教学情境中，瞬间作出的具有教育意义的创造性行动[10]。
（4）教学机智是教师对特定情境应激的反应，是教师丰富的教学实践经验、机敏的教育能力与良好智慧的反映，是由多种心理品质构成的[11]。
（5）教学机智是良好的心理素质和熟练的教学技巧的结合，它反映了教师知觉的敏感性、思维的灵活性、意志的果断性，也反映了教师娴熟的教学技能[12]。
（6）教学机智是教师对教学情境准确的把握，对学生和集体的了解，深厚的教学理论水平，丰富的教学实践经验的综合表现[13]。
（7）教学机智是教师在具体的教学情境中表现出来的教育智慧。
（8）教学机智是对偏离预设意外事件的处理，是契合情境的即兴创作，是临场的实践智慧[14]，等等。
把教学机智的上位概念（属概念）说成是技能、判断能力、创造性行动、心理品质、综合表现，或者说成是教学技巧、教学艺术和教学经验与实践等[15]，并由此用“种差+属概念”的方法来界定教学机智，或者有简单化之嫌，或者太过笼统，或者不是太准确、不是太贴切，这是不难看出的。教学机智反映了教师具有某些技能、判断能力、创造性行动、心理品质，或者教学技巧、教学艺术和教学经验，但它们不是教学机智的全部，不能由此判断教学机智就是一种技能、判断能力、创造性行动、心理品质，或者教学技巧、教学艺术和教学经验等等。
把教学机智的上位概念（属概念）说成是一种智慧，大体上是可以接受的（机智与智慧是有所不同的，笔者将另文讨论）。不过，“智慧”是一个很复杂、很难说得清的概念，虽然不少学者致力于准确地界定它，至今仍难形成比较一致的意见。
笔者认为，要恰当地界定教学机智，不妨换个角度，从它的发生机制来展开思考：教学机智发生时，总是先出现需要马上解决的突发问题，需要教师冷静地从特定的情境中找出当前要解决的关键问题是什么，思考有哪些可能的解决方案、最可能成功的是什么方案，当即决定应对方案并执行这个方案。实际上，这个过程是在刹那间完成的，是高度压缩的，以至于人们的自觉程度很低，常常说不清、道不明，对其认识处于混沌、“缄默”状态，对它的认识和界定十分困难和复杂。
在正确表征问题之后，搜索并确定活动的策略是问题解决的关键。策略决定活动的内容和程序，策略是方法的灵魂和精髓，因此，迅速地决定解决问题的策略或者应急的策略（以后再解决问题）应该是教学机智的核心。康德曾经论证，“不管理论可能是多么完美，在理论与实践之间仍然需要一种从这一个联系到并过渡到另一个中间项的媒介，这个媒介的核心便是主体的判断力——实践机智。[16]”赫尔巴特也说过：“在卓越的理论家中，无论是谁……在理论和实践之间，总会潜入一个中项——健全的机智”；“机智介乎理论和实践之间”[17]。教学机智之所以能够成为沟通教学理论与教学实践的中介和桥梁，正是由于策略通常根据理论或理性制定而又运用于实践，有着跟理论和实践的双向联系。
总结上面的讨论可以确定，教学机智是在突发教学事件的特定情境中，教师迅速采用以有效策略为核心的应对方案来“化危为机”，避免消极影响和获取积极效果，使某些理念和认识转化为实践效果的一种特殊现象。
2.2 化学教学机智的特点
教学机智反映教师的一种特殊智慧和能力，它所反映的教师智慧的特质主要有：
（1）总是跟某个具体事件联系在一起，是“就事论事”的，具有一次性、个别性和情境特异性；
（2）是现实的，具有实践性，又高于普通的实践活动；
（3）有时间的紧迫性，要求教师临场发挥，具有非预设性；
（4）表现为教师的行动策略和方式，具有个性、独特性和顺畅性等特征；
（5）有一定价值指向，总是力求积极的效果；
（6）效果通常能引起新颖感、满足感、愉悦、赞赏甚至震撼感；等等。
所谓化学教学机智其实就是化学教学活动中出现的教学机智，它具有教学机智的各种特质。但是，化学教学机智也有其学科个性，这通常表现为突发事件、情境、活动的内容和直接结果等都具有学科特点，涉及物质及其化学变化，涉及宏观现象的观察和微观解释，涉及化学符号表征，涉及化学实验等等。
2.3 教学机智的意义、价值
教学机智的意义和价值首先在于它能解决突然出现的问题，扫除障碍，使教学活动得以顺畅进行。教学机智的意义和价值还在于：
它往往作为教师应对突发教学事件的“点睛之笔”，给课堂教学带来令人耳目一新、振奋和具有丰富教育内涵的效果，能给学生，也给教师自己留下深刻的印象。
教学机智能够为学生主动学习“保驾护航”，促进新课程改革进一步深入。
教学机智的发生，不但能丰富教师的教学经验，而且由于这种经验具有理智的成分，优于普通的实践经验，更能促进教师教学理性的丰富和提升，从而有利于教师专业化发展。
新情境、新问题的出现以及问题的初步解决，往往会引发一系列的思考和尝试、探究，成为一轮教学创新的开始。
是否具有高水平的教学机智是衡量一个优秀教师的重要标准之一。著名的俄罗斯教育家乌申斯基就说过：“不管教育者怎样地研究了教育学理论，如果他没有教育机智，他就不可能成为一个优良的教育实践者”[18]。这句话充分说明了教学机智对于教师和教学活动的重要性。
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