海洋工程阴极保护技术发展评述

海洋属苛刻的腐蚀环境,腐蚀是影响海洋工程结构物服役性能和使用寿命的关键因素。阴极保护和涂层等手段相结合是防止海水中金属结构物腐蚀的有效方法。根据提供保护电流方式的不同,阴极保护分为牺牲阳极和外加电流阴极保护两种方法。牺牲阳极方法简单可靠,但阳极材料用量大,且要较为精确的设计。外加电流阴极保护方法可以实现自动控制,通过自动调整输出电流的大小,使被保护的结构物表面处于设定的保护电位范围。这里对海洋工程阴极保护技术的发展状况进行了较为系统的评述,介绍了海洋工程用牺牲阳极材料和外加电流阴极保护系统,分析了适用于不同强度级别结构材料的阴极保护电位范围,阐述了阴极保护优化设计技术,尤其是数值模拟技术的发展和应用状况,并讨论了海洋工程阴极保护监检测技术。最后,指出了海洋工程阴极保护技术未来的发展方向。     

铁基材料用于海水中铜管材的阴极保护

通过测试在海水中的自腐蚀电位、工作电位以及驱动电位,分析了2种铁基材料用于海水中紫铜阴极保护的可行性,确定了紫铜在海水中的最小保护电位。利用实验室阴极保护模拟实验对保护效果进行了测试。结果表明,在海水中铁基阳极工业纯铁、35钢对紫铜具有良好的保护效果,失重率减小达90%以上,海水中紫铜阴极极化电位稳定-680 m V左右,超过紫铜最小保护电位。     

铜离子及电位对5083铝合金阴极保护行为的影响

目前有关船体防污涂料中的铜离子及阴极保护电位对铝合金船体的腐蚀电化学研究不够深入。通过极化试验、电化学阻抗谱(EIS)测试及外加恒电位阴极保护试验,并结合腐蚀形貌观察,研究了5083铝合金在有无Cu~(2+)的3.5%NaCl溶液中的极化及腐蚀特性,并结合不同电位下的阴极保护行为,探讨了其阴极保护电位范围。结果表明:防污剂中的Cu~(2+)沉积在铝合金基体表面会造成防腐蚀性能下降,降低铝合金舰船的阴极保护效果,应该避免Cu~(2+)的渗入;阴极保护电位过正,保护效果不佳,会造成铝合金表面发生点蚀,但若阴极保护电位过负,表面会发生析氢腐蚀,因此其合理的阴极保护电位范围为-1.00~-1.10 V(vs SCE)。     

X70钢在鹰潭酸性土壤中的应力腐蚀行为

在不同的阴极保护电位下,采用慢应变速率拉伸试验（SSRT）和电化学方法研究X70钢在水饱和鹰潭土壤中的应力腐蚀开裂行为,为酸性土壤地区的X70钢管线的腐蚀防护提供基础参考数据。结果表明,X70钢在实验所用的酸性土壤环境中能够发生穿晶应力腐蚀裂纹（TGSCC）;SCC萌生与外加保护电位有关,外加电位较高、X70钢完全受阳极过程控制时的SCC敏感性较低;外加电位较低、X70钢受阴阳极混合电极过程控制或完全受阴极过程控制时均能发生SCC,且其敏感性随外加电位的降低而增加,且完全受阴极过程控制时的SCC敏感性大大高于其它情况。     

模拟管线系统中方波脉冲电流阴极保护规律的研究

为了弄清脉冲电流阴极保护的基本规律,为现场应用提供科学的理论依据和参考,采用方波脉冲电流对模拟管线体系脉冲电流阴极保护的电位分布规律以及脉冲电流参数和其他因素对电位分布的影响进行了研究.在3.5 m(长)×2.0 m(宽)×3.0 m(深)的水池中,建立了均匀介质模拟水平管道体系,研究了方波脉冲电流参数(频率、幅值、占空比)、阳极距离等因素对方波脉冲电流阴极保护效果的影响,并将直流与方波脉冲电流的阴极保护效果进行了对比.结果表明,随着方波脉冲电流频率、幅值或占空比的增加,阴极极化电位分布曲线逐渐负移,极化幅度逐渐增加,且阴极表面的电位分布远比直流作用时均匀,有效保护深度明显延长,所需平均保护电流更小.     

潮差/飞溅区钢筋混凝土牺牲阳极防腐系统及远程控制监测系统的开发

本文介绍了一种钢筋混凝土牺牲阳极防腐系统,该系统由高活性锌合金牺牲阳极、导电砂浆填充料和复合材料防护套组成,可应用于潮差区和飞溅区的钢筋混凝土阴极保护,其防护效果达到相关国际标准要求。同时,本文还介绍了一种钢筋混凝土阴极保护远程控制监测系统,该系统不仅能够有效评估牺牲阳极保护效果,而且容易无损、原位地监测钢筋的极化电位、自腐蚀电位、线性极化电阻、混凝土的电阻率、氯离子浓度、钢筋的环境温度及阳极发生电流等阴极保护腐蚀参数。     

某气田集输管线阴极保护检测与优化设计

多管线共用阳极阴极保护系统中,不同管线保护电位存在差异,长距离管线末端欠保护,提高电流输出可造成其他联合保护管线过保护.为了准确获取真实电位分布状况,对多管线联合保护阴极保护电位进行模拟计算,研究了不同阳极地床布置方式对各管线阴极保护电位的影响.结果 表明:模拟计算结果与实际测量结果吻合性良好;新建阳极与其他阴极保护系统的管线及阳极之间距离越远,阴极保护系统间干扰越小,越有利于阴极保护电位的均匀分布.     

非均质土壤中油井套管外加电流阴极保护的数值仿真

为了解决深井套管阴极保护的井底保护效果评价问题,针对延长油田西区采油厂正171号丛式井阴极保护系统项目,采用边界元方法,以非均匀电阻率和分段极化曲线的方法模拟实际工况,通过Beasy软件利用数值模拟技术计算不同阳极埋深对阴极保护电位分布的影响,评价了外加电流阴极保护对井底的保护效果。结果表明,采用边界元方法可快速准确地模拟油井套管在非均质土壤中的阴极保护电位分布。正171号丛式井阴极保护方案为阳极埋深100 m,水井保护电位范围为-998~-1 023 m V(vs SCE),油井保护电位范围为-961~-1 192m V,井组各油井底部均能得到良好的保护。     

流动海水对Q235钢外加电流阴极保护的影响

海洋全浸区钢结构的阴极保护效果与海水流动速度及角度有着密切的关系,为此,采用失重法、电化学方法及表面分析技术研究了海水流速及流动角度对Q235钢外加电流阴极保护效果的影响.结果表明:在0～1.5m/s内Q235钢的腐蚀速度随流速增大而增大;在钢裸露面与流动海水成0°,45°和90°时,腐蚀速度依次增大,保护度依次减小;海水流动对Q235钢的阴、阳极极化斜率影响较大;钙镬沉积层主要为文石结构的CaCO3,流动海水使钙镁沉积层减少.     

35钢牺牲阳极性能及其对铜管阴极保护的可行性

采用恒电流试验测试了35钢在海水和淡水中的牺牲阳极性能,并结合紫铜的极化曲线测试和阴极保护试验分析了35钢用于铜管牺牲阳极保护的可行性。结果表明:35钢在海水和淡水中都具有良好的牺牲阳极性能,工作电位稳定,电流效率高,溶解均匀,消耗慢;对紫铜管进行阴极保护有足够的驱动电压,达200 mV以上;短期阴极保护试验结果显示35钢对紫铜管有良好的保护效果。     

原油储罐底板腐蚀的原因及其防护措施

针对原油储罐底板腐蚀严重的问题,分析了产生腐蚀的原因,提出了罐底板采用涂料与牺牲阳极联合保护、支柱对应处底板增焊不锈钢板等防护措施,取得了良好的应用效果.     

光伏电站钢制螺旋地桩的腐蚀与防护

电化学腐蚀是威胁光伏电站钢制螺旋地桩使用寿命的重要因素。通过现场试验,研究了强腐蚀土壤环境中牺牲阳极的保护效果,解决了钢制螺旋地桩的腐蚀问题,使之成为真正长寿命钢制螺旋地桩,有利于其在光伏电站领域长期应用。     

高铁不锈钢焊接接头在海洋大气环境中的腐蚀行为

为了提高高铁的行车安全,通过现场暴露试验,采用数码显微镜、能量色散谱、拉曼光谱及电化学测量方法研究了高铁不锈钢焊接接头在万宁海洋大气环境中暴露2a后的腐蚀行为规律。结果表明:暴晒2a后不锈钢焊接接头的腐蚀类型以点蚀为主,蚀坑密度较高;腐蚀产物主要有Fe3O4、α-Fe2O3、γ-Fe2O3、α-FeOOH,β-FeOOH和γ-FeOOH,不锈钢焊接试样在3.5%NaCl溶液中阳极行为存在一定钝化特性;各区域点蚀电位高低排序为筋板母材区〉底板母材区〉焊缝区。     

江苏油田泄洪道区用外防腐蚀涂料的筛选

由于泄洪道区具有不定期的洪水流过,其钢制平台的腐蚀有特殊性,根据不同区域分别选取有较好外防腐蚀性能的十几种配套涂层体系进行现场和室内加速腐蚀性能筛选试验.结果表明:适合大气区涂层的有互穿网络聚合物(IPN)底漆和丙烯酸聚氨酯、氯化橡胶面漆以及环氧富锌底漆和高氯化聚乙烯面漆;适合水界面区的有IPN底漆和环氧煤沥青、IPN面漆以及环氧富锌底漆和丙烯酸聚氨酯面漆;适合水下的有IPN底漆和环氧煤沥青、IPN面漆以及环氧富锌底漆和环氧煤沥青、环氧聚氨酯面漆;适合土壤的有IPN底漆和IPN面漆以及环氧富锌底漆和环氧煤沥青面漆.     

90/10铜镍合金海水管路直流杂散电流腐蚀及控制研究

针对某船90/10铜镍合金海水管路系统异常快速腐蚀问题,采用失重法、电化学法、微观形貌分析等方法研究了90/10铜镍合金海水管路系统直流杂散电流腐蚀规律,对比分析了直接排流法和牺牲阳极保护法对直流杂散电流腐蚀控制的效果。结果表明,90/10海水管路直流杂散电流腐蚀速率随着杂散电流强度增加而线性增加,晶界优先发生腐蚀溶解;直接排流法和牺牲阳极保护法均可抑制直流杂散电流腐蚀,但牺牲阳极保护法对强直流杂散电流腐蚀防护效果有限,直接排流法可对90/10铜镍合金海水管路直流杂散电流腐蚀进行有效保护。      

具有剥离涂层缺陷低碳钢的阴极极化特性

为探索具有剥离涂层缺陷低碳钢的腐蚀规律与机理,将环氧煤沥青作为涂层材料,对Q235钢人为模拟制作了面积比例为4.91%的大块剥离涂层缺陷,并采用交流阻抗技术研究了剥离涂层缺陷对Q235钢于3.5%NaCl水溶液中的腐蚀特性和阴极保护效果的影响.结果表明,在较短的浸泡时间和阴极极化电位下,涂层缺陷下方金属基体的腐蚀程度低于在自然腐蚀电位下的腐蚀程度,但在较长的浸泡时间里,阴极极化状态与自然腐蚀状态下金属基体具有相似的腐蚀程度及腐蚀特性,这说明在电解质溶液大量浸入涂层后将严重降低阴极保护的作用,涂层下金属与电解质溶液间的缝隙腐蚀是导致阴极保护效果降低的主要原因.     

Corrosion fatigue behaviors of steel wires used in coalmine

The corrosion fatigue (CF) behaviors of the mining steel wire in different solutions at different applied polarization potentials were investigated in this paper. The surfaces and fracture morphologies of the steel wire at different applied potentials were observed by scanning electron microscope (SEM). The results showed that the CF life of steel wire in acid solution is the shortest. Moreover, the strong anodic polarization potential greatly reduced the CF life of steel wire, while the strong cathode potential did not reduce the CF life. For the smooth steel wire, the hydrogen impacted mainly on the plastic deformation of the wire surface. There was obvious dimple in the fatigue source zone of the wire when coupled with anode potential, and the area of the dimple increased with the increase of the applied anode potential. Conversely, the fatigue source zone of the fracture was relatively smooth at cathode polarization potential, which indicated that the crack propagation followed the mechanism of hydrogen induced cracking.     

挡潮钢闸门喷涂聚脲弹性体防腐蚀

简介了喷涂聚脲弹性体的技术特点和优势,并对聚脲弹性体材料在室内进行了加速腐蚀试验及现场验证检测.结果表明,喷涂聚脲弹性体可有效地防止挡潮闸钢闸门的腐蚀,具有较长期的经济效益.     

缓蚀剂与阴极保护对船用钢的联合保护作用

针对舰船内部结构，如压水舱、内舱舱底等积水部位的腐蚀、采用无毒、无预膜处理的高效海水介质缓蚀剂与牺牲阳极进行联合保护，分别在液相中和气相液膜下研究了缓蚀剂对船用钢的缓蚀行为，同时利用现场模拟试验评价其防蚀效果。结果表明，联合保护能取得一定的防蚀作用。