本文關(guān)鍵詞：模擬海水流速、靜壓力對陰極保護的影響

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【摘要】：隨著海洋開發(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)得到越來越廣泛的使用和分布。陰極保護依然是防止鋼構(gòu)筑物在海水腐蝕中的最有效方法之一。作為陰極保護工程來說，現(xiàn)場環(huán)境下海水的實際狀態(tài)和理化性質(zhì)無時無刻不對陰極保護造成影響。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）對陰極保護的影響雖然有一定的研究，但是對于實際工程中的需求和應(yīng)用還遠遠不夠，對于陰極保護的設(shè)計來說還缺少足夠的數(shù)據(jù)支持和理論結(jié)果。本文以DH36平臺鋼為研究對象，采用恒電流極化方法模擬陰極保護初期電流的陰極極化作用，在單一因素變化條件下對陰極保護中電位和鈣質(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、靜壓力對陰極保護的影響。在自制的管流式海水循環(huán)裝置中，控制實驗區(qū)流速分別為0.2，0.4，0.6，0.8，1.0，1.2，1.4和2.0m/s，每個流速下選擇至少3組不同的電流密度進行陰極保護，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，每個壓力下選擇4個電流密度（50，100，150和200mA/m2）對電極進行恒電流極化7天，研究不同條件下的陰極保護情況。 結(jié)果表明： （1）流速的增加削弱了陰極電流的保護效果，提高了所需的電流密度。實驗條件下，流速為0.2和0.4m/s時陰極保護所需的最小保護電流密度約為400和500mA/m2；流速為0.6和0.8m/s時所需的保護電流密度約為600mA/m2。當(dāng)電流密度達到1000mA/m2時，1.0，1.2，1.4和2.0m/s四個流速下電位均能達到保護電位。當(dāng)流速小于1.2m/s時，保護電位的測量結(jié)果與保護后的宏觀形貌情況一致。高流速下單純陰極保護的效果有限，當(dāng)流速超過1.2m/s時，即使極化電位達到了足夠負的值仍可能會發(fā)生明顯的局部腐蝕，2.0m/s時單純用陰極保護來抑制鋼的腐蝕已經(jīng)困難且不合適。極化后的線性極化電阻整體偏低，未達到保護電位的電阻值最低。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，才會有CaCO3的形成，且覆蓋在鎂層之上。海水的流動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)只有富鎂層存在時仍能使電位達到保護。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情況基本一致，壓力的增大對陰極保護的影響不顯著。電流密度為100mA/m2時極化電阻與50mA/m2時相比顯著躍升，電位達到理想的保護范圍，電極表面形成良好的沉積層，且沒有發(fā)生析氫現(xiàn)象。150和200mA/m2時沉積層形成的更致密，電位偏負有明顯的析氫發(fā)生。電位變化曲線基本一致；從保護后的表觀形貌發(fā)現(xiàn)，電流密度較大（150和200mA/m2）時，壓力越大，發(fā)生析氫的現(xiàn)象越嚴重；電流密度較小時，壓力越大，沉積層越不易形成。100mA/m2對于各個壓力都可以達到不錯的保護效果。沉積層主要以文石的CaCO3為主，極化電阻的躍升依賴于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，含鎂方解石也會生成，與文石共生。
【學(xué)位授予單位】：中國海洋大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：P755.3

【參考文獻】

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本文編號：1304269