發(fā)布時(shí)間：2017-12-18 13:10

  本文關(guān)鍵詞：模擬海水流速、靜壓力對(duì)陰極保護(hù)的影響

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【摘要】：隨著海洋開(kāi)發(fā)工程的發(fā)展，海洋中的金屬構(gòu)筑物尤其是鋼鐵結(jié)構(gòu)得到越來(lái)越廣泛的使用和分布。陰極保護(hù)依然是防止鋼構(gòu)筑物在海水腐蝕中的最有效方法之一。作為陰極保護(hù)工程來(lái)說(shuō)，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下海水的實(shí)際狀態(tài)和理化性質(zhì)無(wú)時(shí)無(wú)刻不對(duì)陰極保護(hù)造成影響。目前關(guān)于海洋環(huán)境中各因素（包括海水的流速、靜壓力、溶解氧等等）對(duì)陰極保護(hù)的影響雖然有一定的研究，但是對(duì)于實(shí)際工程中的需求和應(yīng)用還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，對(duì)于陰極保護(hù)的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)還缺少足夠的數(shù)據(jù)支持和理論結(jié)果。本文以DH36平臺(tái)鋼為研究對(duì)象，采用恒電流極化方法模擬陰極保護(hù)初期電流的陰極極化作用，在單一因素變化條件下對(duì)陰極保護(hù)中電位和鈣質(zhì)沉積層生成情況的影響，以期確定在相應(yīng)條件下極化電流密度需求的大小范圍。 主要研究了模擬海水流速、靜壓力對(duì)陰極保護(hù)的影響。在自制的管流式海水循環(huán)裝置中，控制實(shí)驗(yàn)區(qū)流速分別為0.2，0.4，0.6，0.8，1.0，1.2，1.4和2.0m/s，每個(gè)流速下選擇至少3組不同的電流密度進(jìn)行陰極保護(hù)，根據(jù)不同的流速選取了300~1600mA/m2范圍內(nèi)的極化電流密度，恒電流極化7天，研究了極化電位隨時(shí)間的變化規(guī)律及鈣質(zhì)沉積層的情況。在高壓反應(yīng)釜中，控制高壓釜內(nèi)壓力為0.1，2.0，5.0和10.0MPa，每個(gè)壓力下選擇4個(gè)電流密度（50，100，150和200mA/m2）對(duì)電極進(jìn)行恒電流極化7天，研究不同條件下的陰極保護(hù)情況。 結(jié)果表明： （1）流速的增加削弱了陰極電流的保護(hù)效果，提高了所需的電流密度。實(shí)驗(yàn)條件下，流速為0.2和0.4m/s時(shí)陰極保護(hù)所需的最小保護(hù)電流密度約為400和500mA/m2；流速為0.6和0.8m/s時(shí)所需的保護(hù)電流密度約為600mA/m2。當(dāng)電流密度達(dá)到1000mA/m2時(shí)，1.0，1.2，1.4和2.0m/s四個(gè)流速下電位均能達(dá)到保護(hù)電位。當(dāng)流速小于1.2m/s時(shí)，保護(hù)電位的測(cè)量結(jié)果與保護(hù)后的宏觀形貌情況一致。高流速下單純陰極保護(hù)的效果有限，當(dāng)流速超過(guò)1.2m/s時(shí)，即使極化電位達(dá)到了足夠負(fù)的值仍可能會(huì)發(fā)生明顯的局部腐蝕，2.0m/s時(shí)單純用陰極保護(hù)來(lái)抑制鋼的腐蝕已經(jīng)困難且不合適。極化后的線(xiàn)性極化電阻整體偏低，未達(dá)到保護(hù)電位的電阻值最低。試片表面均有沉積層生成，主要以鎂鹽為主，只有當(dāng)電流密度很高時(shí)，才會(huì)有CaCO3的形成，且覆蓋在鎂層之上。海水的流動(dòng)使得形成的沉積層厚度變小，但由于沉積層的顆粒小，致密度高，當(dāng)只有富鎂層存在時(shí)仍能使電位達(dá)到保護(hù)。隨電流密度增大，，沉積層越致密，厚度越大。 （2）不同壓力下的陰極保護(hù)情況基本一致，壓力的增大對(duì)陰極保護(hù)的影響不顯著。電流密度為100mA/m2時(shí)極化電阻與50mA/m2時(shí)相比顯著躍升，電位達(dá)到理想的保護(hù)范圍，電極表面形成良好的沉積層，且沒(méi)有發(fā)生析氫現(xiàn)象。150和200mA/m2時(shí)沉積層形成的更致密，電位偏負(fù)有明顯的析氫發(fā)生。電位變化曲線(xiàn)基本一致；從保護(hù)后的表觀形貌發(fā)現(xiàn)，電流密度較大（150和200mA/m2）時(shí)，壓力越大，發(fā)生析氫的現(xiàn)象越嚴(yán)重；電流密度較小時(shí)，壓力越大，沉積層越不易形成。100mA/m2對(duì)于各個(gè)壓力都可以達(dá)到不錯(cuò)的保護(hù)效果。沉積層主要以文石的CaCO3為主，極化電阻的躍升依賴(lài)于CaCO3的完全覆蓋，CaCO3覆蓋的底層有鎂層生成。在存在外加壓力條件下，電流密度較大時(shí)，含鎂方解石也會(huì)生成，與文石共生。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：P755.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1304269