發(fā)布時間：2021-10-08 02:47

　　目的提出一種簡單確定外加電流大小和輔助陽極位置的方法。方法 對陽極的位置進行離散處理,通過Matlab中的腳本程序,控制COMSOL有限元軟件的運行,交替地調整電流大小和陽極位置,經(jīng)過搜索,找到最佳陽極布局和相應的最小輸入電流。采用這一方案進行有限元計算。結果船體表面全部得到了保護,保護率為100%,每個陽極所需電流只有0.057 26 A,最高保護電位為0.84 V左右,過保護現(xiàn)象不嚴重。結論提出的方法能夠較好地解決外加電流陰極保護設計中遇到的難題,具有簡單、易操作的優(yōu)點,并具有普適性。 

【文章來源】：表面技術. 2019,48(07)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

船體幾何模型

變成離子狀態(tài)，在水分子這種極性分子的作用下，很容易溶解到水中，從而導致了船體的腐蝕。為了阻止腐蝕的發(fā)生，必須抑制反應（1）的進行。外加電流陰極保護，就是采用外電源向船體表面注入電流，以代替反應（1）向反應（2）提供電子。注入的電流使船體表面產(chǎn)生陰極極化，當極化電位達到800mV時（參比電極為Ag/AgCl/Seawater），表面就會得到保護。當外電源向船體注入電流時，由于海水是強電解質，具有導電性，因此會在船體周圍的一塊水體里產(chǎn)生電場，存在電位分布。如果圍繞船體周圍劃分出一塊適當大小的水體Ω，如圖2a所示，則當水體中電位處于穩(wěn)態(tài)時，其分布滿足Laplace方程：2222220xyz(3)式中：為電解液電勢；x,y,zΩ。圖2邊界條件與有限元離散Fig.2BoundaryconditionsandFEMdiscretization:a)Boundaryconditions;b)Geometrydiscretization1.2邊界條件1.2.1電化學反應界面邊界①上發(fā)生電化學反應(1)和(2)，其電流和電勢關系分別遵循Tafel公式：FeFeFe0Aaiie(4)O2O22O0Aciie(5)

.8mA/m2。船體被保護面積為11.564m2，因此所需要的總電流為：I=0.1943A。因為有四個電極供電，所以每個電極的供電電流約為0.05A。1.2.3無限遠處邊界條件所謂無限遠不是空間位置的無限遠，而是指電場強度很弱，近乎為0的地方，如圖2a中的表面③，此處表面電流可看作為0：10n(9)式中：n為表面法向方向。1.3幾何模型離散及求解設置完邊界條件后，對幾何模型進行離散，得到有限元模型，如1.1小節(jié)中圖2b所示。然后對模型求解，得到船體表面電位分布云圖和等值線圖（如圖3所示）。由圖3可見，靠近電極的地方電位較高，電極中間區(qū)域的電位較低�？傮w來看，船體表面電位均小于保護電位0.8V，可見整個船體都沒有得到保護，說明先前估算的電流偏低，應適度增加電流供應。圖3計算結果Fig.3Calculationresults:a)cloudmapofpotentialdistribution;b)contourlinesofpotential2最優(yōu)設計方案2.1思想概述一個最優(yōu)的保護方案，應達到這樣的效果：在最小的輸入電流下，船體表面的保護面積達到最大。1.2節(jié)中的電極布局顯然不是最佳布局，因為表面電位沒有達到0.8V的保護電位，大部分處于未保護狀態(tài)，需要增大電流，并且要調整電極位置。如果只是增大電流，則對布局的要求有所下降，即當電流增大到一定程度后，不管電極如何布置，船體表面都會得到保護。這種設計理念是粗放的，是以增大耗電量為代價的，不符合現(xiàn)代設計要求，所以必須確定合理的電流輸入，以盡量小的電流，達到盡量大的保護面積。

【參考文獻】：
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博士論文
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本文編號：3423276