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关键词:研讨式教学;金属腐蚀原理及应用;策略
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:
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针对机械设备容易出现被腐蚀的情况,结合了先进知识及多年来的实践经验,对提高机械设备防腐蚀能力的设计及措施作了有益的探讨,使用适合的材料,采取恰当的方法,都能够加强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。
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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[5] 张晶莹ZHANG Jing-ying浅析普通机械设备腐蚀原因及防腐措施 [期刊论文] 《普通技术与开发》 -2012年3期
关键词:炼油装置;在线腐蚀监测技术;应用
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
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关键词: 《水工艺设备基础》 教学现状 改革新方案
1.前言
传统的给水排水工程是土木工程学科的一个分支,主要通过土木工程构筑物来实现。随着科学技术的进步,现代给水排水过程已经由传统的土木工程型转化为以工艺技术和设备装备水平为核心的工业化过程型,某些处理工艺过程已经完全转变为设备型,而另有相当部分的处理过程则体现为工艺技术与设备的高度集成。以特定的工艺技术与特殊设备高度集成的成套技术和工艺流程在水工业的建设、发展中所占比例不断提高,技术设备和器材所占的投资比例相应明显上升,反映了水工艺工程向设备化、产业化和市场化发展的趋势。因此,迫切需要有一本适应这方面发展、体现相关内容的教科书,《水工艺设备基础》就是在此背景下为适应当前给水排水专业发展而增设的一门新课程,该课程的设置从贯彻“厚基础,宽口径”的育人方针出发,是学科发展与行业需要相适应的具体体现。
《水工艺设备基础》作为给水排水工程专业一门新的专业基础课,是针对我国科学技术的发展和水工业体系逐步形成与不断完善的现状,经过全国高校给水排水工程学科专业指导委员会和众多专家的多次讨论而于2000年确定设置的一门新课程,且在2003年4月全国高校给水排水工程学科专业指导委员会制定的专业课程设置和培养方案中,将《水工艺设备基础》课程列为给水排水工程专业10大主干课程之一。
《水工艺设备基础》增设较晚,因此在教材内容改革、课程建设、教学方法等多个方面都有待于进一步发展和完善。鉴于此,本文通过对《水工艺设备基础》课程的教学现状进行分析,提出了相应的改革方案。
2.课程现状
调查国内37所高校给水排水工程专业教学计划中水工艺设备基础课程设置情况,见表1。
通过表1的分析可以看出,所调查的国内37所高校中,4所院校未开设水工业设备基础课程,约占总数的10.8%,近90%的院校已开设了该课程,59.5%的院校将该课程设置为必修或限选课程,37.8%的院校将该课程设置为专业基础课。设置学期分别设在第5、第6和第7学期。学时和学分最多的为华东交通大学,分别为40学时和2.5学分,最少的为吉林建筑工程学院,学时和学分分别为20学时和1学分。大部分院校设置为24―32学时,1.5―2学分。
3.存在问题
3.1师资队伍。
人才是专业和学科建设中至关重要的因素[1],要讲好新设置的《水工艺设备基础》课,必须有扎实的专业知识及良好的材料、机械、力学等工科基础知识的教学、科研、管理人才,因此师资队伍建设至关重要。然而,高等院校从事水工艺设备基础课程教学的教师都是从事给水排水专业教学的,大多数缺乏材料、机械、力学等工科基础知识,新教师也主要来源于环境工程或市政工程的硕士研究生或博士研究生,这些教师如开设水工艺设备基础这门内容综合性较强的课程,绝大多数也同样缺乏材料、机械、力学等基础知识。此外,新老教师均缺乏进修学习机会,教师自身的知识更新缓慢,难以对水工业设备基础课程的综合性做到全面掌握和及时了解,难以适应新时期教学和科研的需要,难以培养满足现代社会需求和人才培养的教育教学工作。
3.2教材与教学内容。
首本《水工艺设备基础》全国统编教材由西安建筑科技大学黄廷林任主编,于2002年6月由中国建筑工业出版社出版发行,并分别于2003年和2004年印刷二次。2004年广州大学张朝升主编的教育科学“十五”国家规划课题研究成果“给水排水工程设备基础”由高等教育出版社出版,该书可以作为教材使用,也可以作为该课程的辅助参考用书。目前,正式出版的只有这两种。国外由于专业名称不完全对应,同类课程与教材也不多见。
随着水处理技术、工艺的不断改进和完善,以及水工业设施建设中成套专用设备和检测、控制仪器仪表的投资比例的逐渐提高,水工业设备、器材和仪器仪表与工程要求之间的差距已显露出来。水工艺设备和自动控制系统作为提高水处理效率、保证处理水质、节省运行费用、减轻劳动强度的关键,其装备水平也因此成为水工业发展水平的重要标志。根据社会的发展和技术的进步,及时调整课程设置和课程内容,是目前各个学科发展面临的紧迫问题,也是教育教学改革的一项重要内容。
在教学内容上,该课程主要有三大块内容:材料基础及材料腐蚀防护、设备制造基础(含容器设计及机械制造基础)、水工艺常见设备。虽然教材从材料选用到设备制造所体现出来的内容为一个完整整体,但就教材内容而言,现有教学内容会使初学者感到较为单一独立,没有用给排水设备将其有机结合起来,另外,由于教材用较少的篇幅介绍了较多的内容,大部分篇幅只是基本概念的介绍,而使得教材内容枯燥无味,这样无形中增加了授课者的讲授难度和听课者的理解难度。
3.3教学方法与手段。
《水工艺设备基础》课程是一门综合性很强的课程,同时也是一门比较适宜于进行多媒体教学、现场教学、网络教学和案例教学等现代教学方法与手段的课程。然而,在实际教学中,目前还仍然采用课堂理论教学为主的传统教学方法,主要是教师上课时理论知识口头讲述,学生接受知识很被动,没有充分调动学生学习的积极性和主动性,教学效果普遍较差。虽然已开始使用多媒体讲授水工艺设备基础这门课程,但基本上也是将黑板上的板书内容换成了电子版的PowerPoint幻灯片,文字成堆,图片很少且大部分为从网上下载的,像素很低,不清晰,没有任何动画、声音效果,有时甚至造成了一堂课所讲的知识信息量太大,学生根本无法接受的现象[2]。这种电子版文字化的PowerPoint幻灯片教学根本无法完成《水工艺设备基础》这门综合性很强的课程的教学任务,也达不到预期的教学效果。
3.4实践教学与技能考核。
目前,水工艺设备基础的实验教学普遍未开设,实验仪器设备较少,缺乏水工艺设备基础教学实验实习基地,缺乏水工艺设备基础现场实战性的探索及研究型实践教学。此外,由于高校人才培养定位不同,对理论和实践内容要求的掌握程度也不尽相同,以培养应用型人才为主的高校也没有能够将水工艺设备制造、监理等技能考核与国家相应的职业资格证书考试接轨。
4.教学改革方案与创新
4.1加强师资队伍建设,推进教学思想革新。
为了使学生能够掌握扎实的给水排水设备基础知识,培养符合专业发展趋势需要的给水排水工程本科人才,就必须加强师资队伍建设,特别是加强“双师型”师资队伍建设。对于引进的人才要注重其动手能力和综合素质。对于现有教师,应重点挖掘其能力,发挥现有教师的作用,为现有教师的业务培训和进修创造机会。要增强教师的职业紧迫感和危机感,同时也要在政策上鼓励教师结合专业特点进行深造,提高知识水平,并且鼓励教师进行专业实践,提高专业技能水平[1]。此外,高校教师应紧随时代步伐、与时俱进地更新和学习专业新知识及专业延伸的知识,教师所掌握的知识应当能够体现时代精神、适应时代步伐。水工艺设备基础课程应该围绕在专业发展的新形势下如何培养高级技能型应用人才这一教育思想展开教学改革工作,应当进行大胆探索,广泛、深入、持续地推进教学思想的革新。
4.2积极进行教材建设,推进教学内容革新。
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随着水工业的提出及推进,水处理设备作为一个产业正显示出蓬勃生机,很多高效能、低能耗、一体化设备不断涌现出来,但这部分内容在教材中并未体现出来,而教材中的污泥处理、计量等设备在给水工程及排水工程课程中都有介绍,属重复内容。同时,课程名称定为水工艺设备基础,但是并非全部是设备基础内容,而是含一部分设备的内容,这样,如将该课程设置为专业基础课,教材中却含有专业内容;如设为专业课,教材又主要以设备基础为主,进而给课程属性设置带来很大的麻烦。同时,课程开设学期设置也存在一定争议。在表1中可以看出,部分学校将该课程设置为专业课,部分学校将该课程设置为专业基础课,开设学期则分布在第5、第6、第7三个学期。因此,有必要进行教材名称与内容的更新,将基础内容与专业内容分别开来,便于课程属性及开设学期的设置,即使增加部分设备内容,也应当和水工业发展联系起来,将新设备充实到教材当中。
4.3改变教学方法,推进教学手段革新。
现代化的教学方法和教学手段可以提高学生学习的兴趣,更加符合当代大学生的年龄阶段、心理特征和成长轨迹,有利于提高学生的学习效率。传统的以黑板板书为主的教学方法,有利于学生的理解与师生的互动,但手段落后,不符合当代大学生知识接受方式,多媒体等现代化教学手段,有时速度过快,信息量太大,缺少师生的双向交流,因此,应该将两种方法结合起来,纯理论的内容采用板书演绎推理,其余的采用多媒体教学,图文并茂、音色俱全、动静结合。同时,尽可能采用案例教学,将以教师教为主转变为以学生学为主的课堂教学过程。
4.4突出能力培养,增加实践教学环节。
通过对各高校该课程设置情况调查显示,绝大部分开设该课程的院校均未开设该课程实验,只有极少数院校设置了课程实验。而水工艺设备基础课程的应用性和实践性都很强,在教学过程中应当着重培养学生的实际应用能力,增强课程的实践应用性。例如,金属的吸氧腐蚀这部分内容需增加化学实验,观察铁的吸氧腐蚀速度,使学生增加感性认识,了解金属腐蚀的速度和预防的紧迫性,进而对后续的金属腐蚀防护的内容提高学习的兴趣。另外,在金工实习时,可以让学生自己设计制造一个圆筒形或球形的小型容器,从选材、腐蚀防护、壁厚计算等各环节都由学生自己查找资料和计算完成,这样,通过采取探索、研究式的实践教学方法,锻炼学生的技能水平,培养学生的创新意识,提高学生对给排水设备的实际应用能力,增加实践教学的效果。
4.5注重学习过程,推进考核方法革新。
从以教为主向以学为主转变,在教学过程中,以学生为主体。首先,要解决教师如何教,教师应该改变在黑板上或通过PowerPoint一味灌输知识的那种“填鸭式”教学,应该在教学的全过程都注意以学生为主体,突出受教育者的积极参与,充分调动学生的学习主动性。例如,针对一个小型水处理设备,从设备用材、防腐设计、尺寸结构、功能作用等全方位进行分析,这样,学生会对水处理设备记忆深刻,对这门课的作用、主要内容、教学目标等留下深刻印象。其次,在学生如何学上,注重让学生掌握学习的方法,培养学生的独立思考能力和创新能力,使之主动参与教学全过程。例如,让学生自己动手制作一个小型的机械混合搅拌设备,学生自己通过查找材料、设计计算、焊接、搅拌机选型等整个过程学习设备制造的基本程序和过程,并对设备进行功能分析和测试。这一过程可以使学生主动参与、认真思索。
教材内容表面独立但内在联系紧密的特点,使得刚开始学习该门课程的学生无法在短时间将内容有机联系起来,这样无形中增加了学生考试的难度,因此,教师应该改变结课集中出题考核方式,采取对表面相对分散的内容进行每部分单独考核的方式。例如,讲解完材料基础及腐蚀防护部分内容,可以针对该部分内容采用专题论述或专题论文的形式考核学生掌握该部分内容的熟练程度。在学生将每一部分都掌握较好的情况下,教师通过适当的引导就可以使学生对整个内容的有机联系有所认识。
5.结语
通过对目前《水工艺设备基础》课程开设的情况分析可知,由于该课程设置时间较短,无论是教材还是教师自身都存在很多急需解决的问题,文章从师资队伍、教材、教学方法与手段、实践环节、考核方法等方面进行分析并提出具体解决措施以提高教学质量,培养素质优秀、具有创新精神和良好综合能力的给水排水工程应用人才。
参考文献:
[1]刘太刚.对高职专业教学改革的思考[J].中国高教研究,2002,(11):55-56.
关键词 产学研 应用化学 做法与措施
中图分类号:G642文献标识码:A
Exploration on Cooperative Education in Applied Chemistry Professional
LUO Yue, DING Kangle; LI Shuiqing, REN Chaohua, YANG Huan
(College of Chemistry and Environmental Engineering, Yangtze University, Jingzhou, Hubei 434023)
AbstractBased on the research definition, meaning and introduction of College of Chemistry and Environmental Engineering, Yangtze University, discusses the relationship between the nature of Applied Chemistry and research, and discusses the specific practices and research measure of applied Chemistry.
Key wordsresearch; applied chemistry; practice and measures
1 产学研的定义及意义
在产学研中,“产”指产业,“学”指学校,“研”指研究机构。产学研结合即产业、学校、科研机构相互配合,发挥各自优势,形成强大的研究、开发、生产一体化的先进系统并在运行过程中体现出综合优势。《国家中长期教育改革和发展规划纲要》也提出要探索高等学校与行业、企业密切合作共建的模式,推进高等学校与科研院所、社会团体的资源共享,形成协调合作的有效机制, 提高服务经济建设和社会发展的能力①。随着智力因素及高科技成果在经济增长过程中决定性作用的不断扩大,通过产学研的紧密结合,将高校创造的科技成果尽快转化为产业优势,从而推动区域经济的增长,已经成为高校发展的一个重要命题。
2 应化专业性质与产学研的关系
1886年日本颁布《帝国大学令》,首次将应用化学作为工业专门学校中工艺科的一门专业。从培养目标和课程设置来看,当时设置应用化学的思路类似于欧美的化学工程系的化学工艺学和在化学系培养实用化学家的做法。最近二十几年,国际应用化学专业主要是研究如何将当今化学研究成果迅速转化为实用产品的应用型专业。
长江大学化学与环境工程学院应用化学学科是湖北省重点学科与博士点建设学科,具有 “应用化学”硕士学位授权资格,在油田化学及应用方面具有鲜明特色。经过多年的建设和积累,应用化学专业与产学研之间形成了相互依托、相互促进的良性互动关系,主要表现为应用化学专业坚持产学研合作办学,科研促进教学,贴近市场,提高学生的实践动手能力,加快科研成果的转化,促进学科建设健康有序地发展。
3 具体做法与措施
3.1以科研为龙头,强化校企、校地合作
多年以来,我们采取“走出去,请进来”的方式,一方面加强与周边石油化工企业和长江大学科技园内的相关油田化学处理剂生产企业和中试基地,如荆州嘉华科技有限公司、荆州现代石油科技有限公司、荆州市埃科科技发展有限公司等企业的联合,深入开展产学研合作教育,另一方面遍访全国十余个大型油田企业,邀请30余位现场工程技术人员来校交流,及时掌握企业生产技术难题及科研需求。上述做法不仅可以促进教师将科研成果转化为生产力,为企业解决生产技术问题,同时使教师的工程水平通过产学研合作不断更新提高,年轻教师的工程能力通过这种形式得到了锻炼,还初步实现了利用社会力量提高学生的综合素质和工程实践能力的目的,拓宽了就业渠道,服务于地方区域经济和行业经济发展的需求,达到了校企双赢的效果②。
3.2以科研为平台,提高学科学术层次
在加强校企科研协作的同时,为了提高科研层次,进而提高学科学术层次,我们积极争取国家及省部级纵向科研课题。十一五期间,共承担国家自然科学基金4项,973项目1项,国家石油重大专项1项,湖北省计划项目2项,合同经费200余万元。同时获得国家科技进步二等奖1项,湖北省科技进步一等奖1项,省部级科技二、三等奖共5项。50余篇,其中20余篇被三大检索系统收录,结合科研实践,发表2部学术专著,极大地提高了长江大学应用化学学科的学科地位及学术影响力。
3.3科研与教学良性互动,成果相互转化,相互促进
教学是大学稳定之基,科研则是强校之本。中国大学的性质也决定了一个教师应具备教学及科研的综合素质。十一五期间,我系所有教授、副教授和博士每学年讲授一门本科生课程,同时承担研究生教学、本科生毕业设计、生产实习及实验教学,都完成了额定教学工作量,教学效果反映良好。同时也取得一个普遍认知:科研优秀的教师,其教学也优秀,反之亦然。教师在教学中积累知识,在科研中拓展知识应用,良性互动,相得益彰。具体体现为将科研成果转化为理论及实践教学内容。专业课程“油田化学”、“钻井液与完井液”、“油层保护”、“精细有机合成”、“金属腐蚀与防护”等授课教师都融入自己的科研成果,对讲义、教材及课件进行完善,丰富了理论教学内容。
为了科研需要,教师们研发了多种油田化学特种实验设备及装置,如“高温高压动失水仪”、“多级岩心渗透率测定装置”、“高温高压动态腐蚀测定仪”等,获得了6项国家发明专利。由此衍生了4项省部级科技成果奖,并实现了成果转化,实现公司化生产。学校采购了20余台套作为学生实验仪器,为本科生及研究生实验教学提供了支撑条件。同时,教师的科研合作单位也成了研究生、本科生的实习基地,学生们参与现场取样、化验分析、现场试验等环节,大大丰富了实践教学内容。在研究生培养方式上采取联合导师制,每个学生均有对应的现场指导教师。本科生毕业设计聘请企业技术专家参与指导答辩并评审论文,这些措施丰富了产学研合作教育内容,取得了良好成效。
3.4科研反哺教育、服务学生、强化教书育人
由校企、校地合作衍生而来的科研协作,不但提升了学科的学术层次,也为教学质量的提升奠定了基础。但大学教育的服务对象是学生,如何让科研协作惠及学生,提高教书育人效果也是要关注的重要问题。实践中我们采取了如下措施:
(1)积极鼓励科研创收效益大的教师发扬爱心,本系老师出资20余万元设定学生补助基金,并积极参加“1+1”帮扶教育,出资近万元帮扶了10余个困难学生。
(2)鼓励教师从科研经费中列支购买试剂及设备,据不完全统计,十一五期间,经费高达50余万元,弥补了教学经费的不足,大力支持了学生教学实验、毕业设计及业余科研。
(3)吸取大学生参与科研,作为勤工俭学的重要途径,学生利用课余时间及寒暑假参与教师科研课题。每学年有30余人次,发放补贴5万余元,学生经济上受惠,也得到了科研及实验技能培训。
(4)利用科研协作关系,积极推动学生就业及考研。2010年新疆一家公司一次性招收我系学生15人,同时科研协作单位如南京工业大学、西南石油大学、中国石油大学也录取我系一批硕士生及博士生。
3.5促进科研成果转化,服务地方经济
科研成果转化为生产力,形成产业链,是科学技术内涵所决定的客观规律,也是大学教师应尽的社会责任。应用化学是应用型学科,更要注重成果转化工作。多年以来,长江大学鼓励教师通过技术合作、技术转让、技术入股等形式参与公司化运作。湖北省荆州市与应用化学教师相关的企业多达8家,产值过4亿元,为地方经济做出了巨大贡献。
注释