高强不锈钢在海水环境中的阴极保护行为研究

目的 研究不同阴极极化电位下高强不锈钢的极化行为,确定某高强不锈钢合理的阴极保护电位区间。方法 通过动电位极化测试以及电化学阻抗测试等电化学测试手段,研究此种高强不锈钢在海水中的阴极反应过程,通过不同极化电位下的恒电位极化测试,结合扫描电子显微镜和能谱仪,观察分析试样表面的腐蚀产物,研究阴极极化电位对高强不锈钢表面阴极产物膜的影响规律,以及对高强不锈钢在海水中的阴极保护效果。结果 动电位极化测试表明,在‒0.50~‒0.90 V,只需要施加很小的阴极电流,就可使极化电位发生显著变化。电化学阻抗谱测试及拟合结果表明,极化电位在‒0.70 V时,电极反应的电荷转移电阻最大,此时腐蚀被完全抑制。恒电位极化测试发现,随着电位负移,极化电流密度整体上呈现先减小、后增大的趋势。用能谱仪分析其表面产物发现,钙镁沉积层的致密度呈现先增加、后降低的趋势。结论 此种高强不锈钢在海水环境中施加阴极电位为‒0.50~‒1.00 V时,可以得到有效保护。     

滩涂环境SRB对涉海管线镁阳极腐蚀影响现状与展望

介绍了海洋滩涂环境的特点及其与海底泥土的区别,分析了该环境下微生物腐蚀的发生情况.微生物腐蚀被认为是自然界中最具有侵略性的因素之一,也是目前引起管线破坏失效最主要的因素之一.详细介绍了微生物,尤其是SRB引起的管线腐蚀的相关动态,主要涉及SRB对氢渗透、失效涂层、缺陷处局部腐蚀、阴极保护的影响.同时,对镁阳极在滩涂环境中的突然失效,以及SRB对镁阳极等材料腐蚀严重性等问题进行了总结和分析.最后,提出了滩涂环境中SRB的存在对镁合金的影响及研究前景.根据滩涂环境自身的特殊性,研究SRB的存在对滩涂环境中镁阳极性能和油气管线安全运行的影响尤为重要.     

船用铝合金点蚀及阴极保护研究

通过极化试验、循环伏安试验及外加恒电位阴极保护下的腐蚀失重试验,并结合腐蚀形貌观察,研究了5083铝合金在人造海水中的极化及腐蚀特性,并探讨了其阴极保护电位范围。研究表明,50834g@金在人造海水中浸泡一段时间后,由于表面生成钝化膜而提高了点蚀电位;但若阴极保护电位过负,表面会发生析氢反应,且表面局部因碱性过强而造成溶解,因此其合理的阴极保护电位范围为-0．9～-1.10V。     

化学品生物降解影响因素研究进展

生物降解是消除环境中有机化学品的主要途径之一。对影响有机化学品生物降解过程的因素进行了详细调研。阐述了生长代谢和共代谢2种代谢方式的原理以及温度、pH、污泥停留时间、溶解氧和化学结构等客观因素对化学品生物降解方式的选择及对生物降解过程的影响。着重分析了微生物和酶在化学品降解中的作用,阐明了自养微生物以共代谢方式降解化学品,而异养微生物采用共代谢和生长代谢2种方式降解化学品的机理。建议从添加生长基质、控制微生物结构及混合培养真菌漆酶和细菌等方面研究化学品生物降解性增强评估方法。     

海洋环境金属材料腐蚀与防护仿真研究进展

总结了国内外海洋金属腐蚀与防护仿真文献,分析归纳了电偶腐蚀、点蚀和缝隙腐蚀仿真的研究现状,仿真结果的准确性和可靠性均得到了验证。然后从涂层、电化学保护(牺牲阳极、外加电流阴极保护)、缓蚀剂、表面处理和改性等方面简要叙述了海洋装备腐蚀保护的研究进展,详细介绍了海洋装备阴极保护仿真的研究进展。最后展望了数值仿真技术在海洋腐蚀与防护领域发展前景,提出了重点发展任务和发展方向。     

基于外加电流阴极保护法的FPSO保护方案

目的 确定目标FPSO主船体结构全寿命期下外加电流阴极保护系统中的最优参数。方法 采用计算机软件数值模拟的方法,建立目标FPSO主船体结构外加电流阴极保护模型,研究外加电流阴极保护系统中辅助阳极位置、数量以及输出电流对目标FPSO保护状态的影响。结果 分别在距离目标FPSO船尾57、127、191、267 m,吃水深度为5.3、5.7、5.7、5.2 m处的左、右两舷侧上对称布置共8个辅助阳极,各个辅助阳极初期释放电流分别为7、6、6、6 A,外加电流阴极保护系统输出总电流以34.6 A/a线性增加,可使得全寿命期下目标FPSO主船体结构水下部分处于完全保护状态。结论 采用计算机软件数值模拟计算可以快速得到外加电流阴极保护系统参数与目标FPSO保护状态之间的关系,进而可得到阴极保护最优参数,这为后续在目标FPSO上使用外加电流阴极保护系统确立最优参数提供了理论依据。     

阳极金属喷涂层在海水中的电化学性能

采用电化学方法,研究了喷涂用锌丝、锌铝合金丝和铝丝及其喷涂层在海水环境中的电化学性能和阴极保护性能;测试了3种喷涂层经实海曝露4年后的极化曲线。结果表明,3种喷涂层材料对碳钢在海水环境中均具有阴极保护效果,但喷锌涂层腐蚀较快,喷铝和喷锌铝合金涂层表面生成氧化膜,腐蚀较小。     

微生物电解池原理及其在废水处理中的研究进展

微生物电解池是一种利用电极表面的氧化还原反应,通过电极与微生物间电子强化微生物代谢的技术。这项创新技术逐渐被国内外研究者们所关注,并被用于废水处理及高效产氢方向。本论文主要论述了微生物电解池电极微生物及电子传递机理以及其在废水处理领域的研究进展,并展望了其在该领域的发展方向。     

数值模拟计算在舰艇阴极保护中的应用

介绍了几种阴极保护数值模拟计算的数学方法以及优缺点,重点介绍了边界元法在舰艇阴极保护电位和电流分布模拟计算、优化、腐蚀电磁场以及杂散电流计算方面的应用,并就该方法计算精度影响因素进行了分析讨论.     

聚氨酯载体的表面修饰及对生物膜快速启动的影响

多巴胺能够赋予材料新的反应活性,目前已经被广泛地用于材料的表面修饰。该研究采用多巴胺对聚氨酯载体进行表面修饰,通过傅里叶变换衰减全反射红外光谱、接触角测试、AFM对表面修饰聚氨酯载体的表征分析。结果表明:多巴胺在碱性条件下能够发生交联聚合对聚氨酯载体进行表面修饰,接触角由修饰前的78°下降到57°,提高了载体的亲水性。AFM观察聚氨酯载体改性前后,载体表面由凸凹不平逐渐趋于光滑平整。以印染厂好氧池活性污泥为接种污泥,考察了表面修饰聚氨酯载体前后载体对启动生物膜的速度及微生物菌群的影响。结果表明:表面修饰的聚氨酯载体挂膜3 d时,载体表面微生物增殖速率是对照组的11.3倍,7-14 d膜上微生物的增殖速率下降为2.3～2.6倍,20 d后微生物增殖速率趋于平稳。初始形成生物膜厚度的增长速率是对照组的1.6～1.9倍。通过高通量测序表明聚氨酯载体表面修饰前后微生物菌群结果有显著差异。     

深水导管架平台外加电流阴极保护优化设计Ⅰ:单座辅助阳极

目的 以南海某200 m深水导管架平台为原型,研究外加电流单座辅助阳极在静态和动态海水条件下的导管架阴极保护电位分布及其变化规律。方法 采用一定比例缩小的导管架模型,对其施加外加电流阴极保护,研究不同条件下的阴极保护电位分布,以及电位分布的变化规律。结果 辅助阳极距离导管架模型越远,模型整体的阴极保护越均匀,反之,则越不均匀。导管架距离辅助阳极最近的区域,阴极保护电流密度最大,易出现过保护风险,而平台内部屏蔽严重区域和距离辅助阳极较远的水面附近导管架结构,阴极保护电位负移程度最小,易出现欠保护风险,这2个典型区域应当是阴极保护监测的重点位置。在相同保护电流密度和保护距离下,从静态到动态转换时,整座导管架表面的电位均呈现上升趋势,电位差值更大,分布更不均匀。随着阴极保护时间的延长,代表沉积层形成质量和覆盖程度的表观电阻率Rsr呈现初期快速增加、后期缓慢升高的趋势。海水流动会导致沉积层变薄,甚至脱落,使得动态海水环境中Rsr较同时期静态环境下的小。结论 在导管架模型的一侧放置一套辅助阳极,可实现整个模型的有效阴极保护。     

船用E500钢在海水中阴极极化氢脆敏感性研究

目的研究阴极保护电位对E500钢在海水中氢脆敏感性的影响。方法采用慢应变速率拉伸试验(SSRT),同时利用三电极体系进行不同电位极化,并结合扫描电镜进行试样断口观察。结果随着阴极保护电位负移,E500钢在海水中的氢脆敏感性增加,阴极保护电位为-0.95 V(vs.SCE)时,拉伸试样出现脆性解理断裂特征,电位为-1.00 V时,E500钢断口呈脆性断裂特征。结论根据氢脆系数拟合曲线得出,当氢脆系数达到25%时,E500钢最负阴极保护电位应为-0.913 V。     

海洋石油平台导管架阴极保护监测数据分析与讨论

目的研究海洋石油平台腐蚀现状,确保导管架处于阴极保护状态。方法对近3年导管架阴极保护监测系统所采集的数据进行讨论,根据不同位置的电位电流传感器所获得的数据进行各个观测点位的腐蚀状态对比分析。结果通过对数据研究表明,该系统电位电流传感器所采集的数据翔实可靠,所收集到的导管架节点电极电位均在保护范围内。就现阶段而言,导管架牺牲阳极输出电流基本趋于稳定。结论该平台阴极保护监测设备运行良好,所测点位均处于阴极保护状态,且基本达到完全极化,对该海域新建平台防腐设计具有重要的参考价值。     

模拟深海环境下高强钢焊缝阴极保护研究

目的研究海水中阴极极化电位下高强钢焊缝氢脆断裂的规律,确定合理的阴极保护电位区间。方法通过模拟深海压力环境,采用慢应变速率拉伸试验(SSRT)、电化学测量方法和腐蚀失重试验进行研究,结合电子显微镜对断口形貌进行观察。结果模拟深海4.50 MPa压力环境下,随着阴极保护电位负移,高强钢焊缝保护度逐渐提高,在极化电位为-0.77 V(vs Ag/Ag Cl/海水,下同)时,材料的保护度达到90%。在-0.71~-0.95 V的电位区间内,高强钢焊缝断裂的方式为韧性断裂;在-1.00 V电位下,高强钢焊缝断裂的方式为脆性断裂;在极化电位不超过-0.96 V时,材料的氢脆系数不超过25%。结论高强钢焊缝在深海环境下的合理保护电位区间为-0.77~0.96 V。     

外加电流阴极保护中深井阳极的布置

针对某输油管道工程,为保障阴极保护效果的同时,减少阴极保护对周边金属构筑物产生直流杂散电流的干扰。结合现有相关标准规范以及阴极保护干扰的产生机理,对深井阳极的布置位置和阴极保护方案进行对比分析。由于该工程输油管道将分输库整体包围,如库外长输管道全部采取外加电流的阴极保护形式,无论阳极井如何布置,阴极保护电流均有可能对分输库内储罐等金属构筑物产生杂散电流干扰,此时阳极井的位置需从施工、维护、保护电流的发散以及投资等方面比选确定。为了实现外输管道得到有效保护,且最大程度减小阴极保护电流对分输库内储罐等金属构筑物的干扰,可采取对由分支点进出库区的成品油管道与干线绝缘,并对该部分管道施加牺牲阳极保护的形式。     

埋地阴极保护管线的交流干扰腐蚀

通过阴极保护管道交流腐蚀案例,总结了交流输电线路等交流设施对埋地管道的干扰规律、阴极保护管道交流腐蚀的特征、发生条件及影响因素等。综述了交流电对管道钢材料活化和钝化体系的电极过程和极化行为的主要影响规律;高阴极保护水平对交流腐蚀的协同加速作用。系统阐述了阴极保护条件下管道发生交流腐蚀的机理及评估准则等方面的最新研究进展;梳理了交流干扰腐蚀机理模型中的主要观点和影响因素,同时阐述了交流干扰下阴极保护技术面临的主要问题。     

脉冲阴极保护研究现状及在铝合金防护上的应用展望

对脉冲阴极保护技术的起源,发展历史及应用现状进行了介绍。根据学者对Q235钢、40角钢等金属在模拟海水环境下进行的脉冲阴极保护研究,确定了影响脉冲阴极保护效果的主要参数为脉冲周期、占空比、脉冲幅值以及阳极距离等,分析得出了脉冲阴极保护技术的优点以及该技术推广所存在的限制和原因,并与传统直流阴极保护技术的保护效果进行比较,显示出脉冲阴极保护技术用于金属设备防护时的优越性,可使保护电位更均匀,保护距离更长,在同等保护效果下的能耗更低。分析了当前海水环境下船用铝合金的使用特点以及保护现状。结合脉冲阴极保护的特性和优点,根据传统的阴极保护理论以及双电层理论,分析并展望了脉冲阴极保护技术用于海洋环境下船用铝合金防护的可行性和应用前景。     

海洋环境水下采油树腐蚀与防护研究进展

根据国内外水下采油树腐蚀防护技术现状,从采油树腐蚀环境、材料选择、阴极保护及涂层防护方面系统地探究了水下采油树的腐蚀防护技术,对各种技术的优缺点进行了比较分析.材料选择方面,主要对采油树的服役环境、服役要求及材料性能等进行了探究,并对常见水下采油树的材料316L、25Cr7Ni4Mo型双相不锈钢、30CrMo钢及Inconel 625等进行了分析总结.阴极保护方面,主要探究了牺牲阳极在采油树腐蚀与防护方面的应用.涂层防护方面,主要对国内外水下采油树重防腐涂层现状、标准及种类进行了综述分析.腐蚀失效方面,对其失效原因及失效分析原则和程序进行了探究.最后,就采油树的腐蚀防护材料选择、阴极保护、涂层防护及腐蚀失效方面的发展进行了展望.