Al-Zn-In系牺牲阳极在间浸环境中的性能研究

目的探究4种常用Al-Zn-In系牺牲阳极(Al-Zn-In、Al-Zn-In-Cd、Al-Zn-In-Mg-Ti、Al-Zn-In-Mg-Ga-Mn)在海水间浸环境中的电化学性能。方法采用恒电流法对4种阳极的开路电位、工作电位、实际电容量、电流效率及溶解形貌等进行研究,并结合电化学阻抗谱、动电位极化曲线等方法进行分析。结果在间浸环境中,Al-Zn-In、Al-Zn-In-Mg-Ti、Al-Zn-In-Mg-Ga-Mn的电流效率均在88.92%以上,3种阳极的工作电位在-0.96~-1.10 V波动,能满足碳钢在间浸环境中的保护需要。Al-Zn-In-Mg-Ga-Mn阳极溶解形貌均匀,Al-Zn-In和Al-Zn-In-Mg-Ti阳极溶解形貌略差。Al-Zn-In-Cd阳极电流效率仅为80.95%,工作电位在-0.93~-1.10 V波动,溶解形貌不均匀,电化学性能最差。研究发现,Al-Zn-In-Cd阳极表面附着的腐蚀产物多次在空气环境中脱水,并形成壳层,导致电位正移,阻碍阳极的进一步活化。结论在间浸环境中,4种阳极的电化学性能由好到差依次为Al-Zn-In-Mg-Ga-Mn阳极、Al-Zn-In阳极、Al-Zn-In-Mg-Ti阳极、Al-Zn-In-Cd阳极,前3种阳极适用于间浸环境中海洋结构物的阴极保护。     

Al-Zn-Sn-Ce牺牲阳极干湿交替环境电化学性能研究

目的 为满足高强钢装备的阴极保护要求,开展新型干湿交替环境牺牲阳极电化学性能测试,评价材料的阴极保护效果。方法 采用高温熔炼方法,制备Al-Zn-Sn-Ce低电位牺牲阳极试样,进行不同浸水率下(干湿态环境时间比为1:1、3:1和7:1)的干湿交替环境牺牲阳极电化学性能试验、电化学表征测试及腐蚀微观形貌表征,通过对比试验数据和材料形貌表征结果,综合分析铝合金牺牲阳极在干湿交替环境下的电化学性能,探究干湿交替环境因素对阳极溶解行为的影响。结果 Al-Zn-Sn-Ce牺牲阳极在多种试验环境下的工作电位为‒0.70~‒0.81 V(vs. SCE),符合高强钢阴极保护电位需求,阳极表面溶解形貌相对均匀,表面阴阳极电化学微区分布均匀。随着干湿态试验环境时间比的增加,阳极工作电位出现正移,干态环境下表面腐蚀产物的沉积和结壳导致阳极活化溶解能力下降,而干湿态环境时间比最大时,阳极自腐蚀反应得到一定的抑制,阳极电流效率均保持在75%以上。结论 随着干湿态试验环境时间比的增加,牺牲阳极在干湿交替试验环境中的工作电位出现正移。由于干态环境下表面腐蚀产物的沉积和结壳,导致阳极活化溶解能力下降,但自腐蚀反应得到抑制。Al-0.7Zn-0.1Sn-0.1Ce低电位牺牲阳极在复杂干湿交替环境中表现出良好的阴极保护性能。     

几种牺牲阳极在干湿交替条件下的自放电行为比较

模拟海水与空气的干湿交替条件,对四种海船常用牺牲阳极的自放电行为进行了研究。通过测定工作电位、发生电流、溶解性能、溶解产物成分,分析了四种牺牲阳极在经历不同间浸工作周期后的电化学性能,特别是再活化性能。结果表明:在干湿交替条件下,Zn-Al-Cd阳极的电化学性能降低幅度最大,Al-Zn-In-Cd阳极次之,它们均不适合在此环境中使用;Al-Zn-In-Mg-Ti的电化学性能比前两者好,Al-Zn-In-Mg-Ga-Mn则最适合作为干湿交替环境中的牺牲阳极。     

牺牲阳极的阴极保护电位的测定与比较

采取连续实车监测的方法,对安装不同材料牺牲阳极的两栖车辆的车体电位进行了采集.通过数据整理和分析得出,五元和六元牺牲阳极保护方案都不能够为车辆提供足够的保护电位,但是五元要比六元牺牲阳极的极化速度慢.与五元牺牲阳极相比较,六元牺牲阳极更适合应用于干湿交替特点的两栖车辆.     

Al-Mg-Ga牺牲阳极的电化学性能研究

目的研究Al-Mg-Ga牺牲阳极的电化学性能及其与标准铝合金牺牲阳极复合后的性能。方法设计一种Al-Mg-Ga铝合金牺牲阳极,通过4天加速试验和模拟实海实验研究其电化学性能、初始极化性能以及与Al-Zn-In-Si基底阳极不同面积比复合后的耦合电位。对腐蚀不同状况下的铝活性阳极进行能谱分析(EDX)和扫描电镜(SEM),探讨其活化机理。结果 4天加速试验显示,Al-Mg0.6%-Ga0.05%牺牲阳极开路电位、工作电位较负,分别达到-1.5 V(vs.SCE)和-1.3 V(vs.SCE),适合作为复合阳极中的活性阳极材料。模拟实海试验显示,铝铝复合阳极在阴极保护中初始极化性能良好,能够发出较大电流,得到了-1.2~-1.3 V(vs.SCE)之间的耦合电位。结论研制的铝铝复合牺牲阳极发出的初始电流约为中期电流的3倍以上,同时不同的面积比设计的复合阳极耦合电位在-1.2~-1.3 V(vs.SCE)之间。     

铝合金牺牲阳极深海应用性能研究

目的评价铝合金牺牲阳极在深海环境的电化学性能。方法通过利用中国船舶重工集团公司第七二五研究所深海试验技术和装置,原位测量三种铝合金牺牲阳极在南海1200 m深海环境的电化学性能。结果三种阳极在1200 m深海环境下的开路电位均在?1.17 V左右,工作电位在?1.11～?0.91 V范围内。1#和2#阳极的实际电容量小于2400A?h/kg,电流效率约为80%,表面存在明显的优先溶解和晶粒脱落现象,表面腐蚀产物有结壳现象发生。3#阳极的实际电容量约为2500A?h/kg,电流效率大于85%,表面微观溶解形貌相对均匀,但表面存在大面积未溶解区域,且腐蚀产物不易脱落。结论该研究结果为深海工程装备阴极保护设计提供了支撑。     

5083铝合金在模拟淡海水中的电化学行为研究

采用循环极化、动电位极化研究了不同盐度的海水对5083铝合金腐蚀性能的影响。结果表明,自腐蚀电位随着浸泡时间的延长开始迅速负移,60d后趋于稳定;循环极化显示击破电位随盐度的增加逐渐降低,保护电位随盐度的增加先减小后增大,在盐度为1.5%（质量分数）处达到最小值;腐蚀形貌显示5083铝合金在盐度为1.5%（质量分数）的海水中点蚀最严重;不同盐度下5083铝合金的阴极保护电位区间约在-0.90～-1.05V之间。     

海底管道腐蚀防护状态检测方法

目的介绍一种海底管道腐蚀防护状态的非接触式检测方法,验证基于远地参比电极电位差测量的海底管道腐蚀防护状态检测方法的可行性。方法论述基于远地参比电极电位差测量的非接触式检测方法的原理,并应用数值模拟软件模拟计算964.6 m长的海底管道的电位,分析5种不同工况下埋深海底管道的整体电位在200 m水深范围内的分布规律。结果海底管道中的有效牺牲阳极分布越均匀,距离管道越远,管道整体电位分布越一致,基于该方法的管道保护电位检测越精确。管道腐蚀防护层破损越严重,牺牲阳极状态可检测性越好。结论处于设计寿命末期的海底管道周围环境电场梯度较大,这为基于远地参比电极电位差测量的非接触式检测方法提供了理论依据,证实了远参比电极电位检测法的有效性。     

海洋工程用新型牺牲阳极设计与性能研究(Ⅲ)——中尺寸阳极实海试验研究

目的通过构型优化设计一种新型牺牲阳极,使其在与常规阳极质量相当的前提下,增加初期发生电流,使被保护体较快极化到保护电位,后期发生电流降低,满足平均和末期保护电流需要,达到节约牺牲阳极用量的目的。方法通过在传统梯形阳极两侧增加两个翼翅优化设计出新型牺牲阳极,并针对中等规格尺寸的新型阳极与常规阳极进行实海试验。结果质量与常规阳极相近的新型阳极,初期发生电流增加11%,而后逐渐增加到18%,被保护体优先极化到保护电位。翼翅消耗完全后,新型阳极与常规阳极均呈圆柱形,发生电流亦与常规阳极相当。结论所设计的新型牺牲阳极在与常规阳极质量相当的前提下,可使被保护体较快极化到保护电位,节约了牺牲阳极用量。     

阴极极化对人为破损907A涂层钢腐蚀行为的影响

采用改性厚浆环氧防锈漆作为涂层材料,研究了不同破损率的涂层对907A钢腐蚀特性及阴极保护效果的影响,测定了不同涂层破损率的907A钢在天然海水中的电化学阻抗谱和极化电流。结果表明,随着浸泡时间的延长,在自腐蚀电位下,2种试样基体的腐蚀程度都不断地加剧。在-0.85 V（vs.SCE）极化电位下,破损率为1%的试样,阴极极化对破损处涂层的破坏作用大于对钢基体的保护作用,未达到预期保护效果;对于破损率为5%的试样,由于涂层缺陷处基体上形成较厚的钙镁沉积层从而减缓了金属腐蚀。     

在役海洋桩基平台牺牲阳极阴极保护数值模拟

目的分析海洋桩基平台所在浅海区域牺牲阳极接地电阻和不同牺牲阳极方案的保护效果及施工量,为海洋桩基平台牺牲阳极阴极保护设计提供指导。方法利用BEASY CP数值模拟软件,对桩基平台牺牲阳极阴极保护系统设计中阳极接水电阻和不同保护方案的保护效果进行数值模拟计算。结果在文中桩基平台所在海域内,所选牺牲阳极单支布置于海水/海泥界面0.25 m以上、水面1.35 m以下时,接水电阻接近且相对最小,约为0.048Ω,比标准推荐公式计算的接水电阻大约26%。多支组合阳极的接水电阻,随阳极数量或阳极间距的增大而降低,但因存在拥挤效应,其接水电阻要明显高于理想的多支阳极并联电阻。在设定的牺牲阳极布置方案中,将牺牲阳极布置于距离海水/海泥交界面0.8 m处,共给出了3种阳极的组合方式,即5支、3支组合阳极和单支阳极。再基于阳极位置或数量变化合计,设置6种牺牲阳极方案,每种方案下的阳极总数处于48~60支之间。计算结果显示,在不同牺牲阳极方案下,桩基平台的保护电位分布区间较为接近,约处于-680~-1080mV(vs.CSE)之间。不同方案的保护效果差异主要体现在对腐蚀性相对较高的海水和海水/海泥交界面附近主桩和隔水管的保护上,随着阳极由5支组合阳极方案、3支组合阳极方案到单支阳极方案转变,牺牲阳极输出总电流由110 A增加到133 A,其对主桩和隔水管的保护效果越好,即保护电位越负,且保护距离增加。其中对主桩在海泥中的保护距离由5~8 m增加到5~10 m,对隔水管在海泥中的保护距离由0~3 m增加到4~7 m。5支组合阳极方案1中,两侧阳极输出最大电流约为中间阳极输出电流的2倍,3支组合阳极方案2中各牺牲阳极输出电流相当。结论通过数值模拟方法,可优化牺牲阳极数量、组合方式和位置,从而实现保护电位分布更均匀。基于案例提出的3支组合阳极方案2兼具了保护效果、阳极输出电流均匀性和相对较少的施工量等特点,可为在役海洋桩基平台牺牲阳极阴极保护设计提供参考。     

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。     

铝合金牺牲阳极材料的研究进展

论述了铝合金牺牲阳极材料的发展历程,阐述了适用于不用环境的铝合金牺牲阳极研发情况,综述了铝合金牺牲阳极的几种活化溶解理论,对影响阳极电化学性能的因素进行了探讨,分析了铝合金牺牲阳极材料技术目前存在的问题,并展望了铝合金牺牲阳极未来的发展方向。常规海水环境的牺牲阳极材料已发展得较为成熟,特殊工况环境的牺牲阳极尚有待进一步开发和完善。     

Cl-作用下AerMet100钢在盐雾环境中的 微区电化学行为

目的对Cl~-作用下AerMet100钢在盐雾环境中的腐蚀和微区电化学行为进行研究。方法通过开展盐雾腐蚀试验,对AerMet100钢的腐蚀形貌和腐蚀产物进行研究分析。盐雾试验不同时间后,通过SKP测试,得到试样的表面电位分布,通过Gauss拟合,对试样表面扫描开尔文电位的分布和变化情况进行分析。结果 AerMet100钢在盐雾腐蚀试验过程中的腐蚀行为从点蚀开始,逐渐发展为均匀腐蚀。腐蚀产物分为内外两层,外层疏松,内层致密。由于腐蚀反应过程中生成大量铁的氧化物及羟基氧化物,因此,内外层腐蚀产物中含有大量的Fe、O元素;内外锈层中均含有少量的Cl元素,表明Cl~-参与了腐蚀反应过程;内外锈层中Cr、Co、Ni等合金元素的存在,使得锈层具有离子选择性、致密性,加速了锈层的产生。未腐蚀的试样表面电位分布比较均匀,集中程度较高,即电位差较小,总体电位差为152 mV,有少量表面活性点随机分布,此时试样表面阴极和阳极分布不规则。盐雾试验3天后,试样表面电位正移,分布趋于分散,电位差增大,总体电位差为270m V,产生较为明显的阴极区和阳极区,由于吸附在试样表面活性点附近的Cl~-破坏了表面的氧化膜,腐蚀情况逐渐发生。盐雾试验6天后,试样表面电位进一步升高,分布更为分散,电位差略有减小,总体电位差为180 mV,由于腐蚀产物层的不断扩展,试样表面已经分为明显的较大面积的阴极区和阳极区。结论 Cl~-的侵蚀作用破坏了基体表面的氧化膜,使得AerMet100钢的腐蚀在夹杂物处发生。腐蚀产物能够阻碍Cl~-的渗透,对基体具有保护作用。     

陵水气田输气管道阴极保护效果数值仿真研究

目的 研究海水环境因素和工况因素对其海底管道的牺牲阳极阴极保护效果。方法 针对国内首个自主知识产权深水平台——陵水平台,基于边界元开展管道的阴极保护仿真计算,重点研究不同涂层破损率、海水流速和海水电导率对其管道牺牲阳极阴极保护效果的影响。结果 涂层破损率从1%增加到10%,同样的牺牲阳极保护方案,管道的最正阴极保护电位增加了102 mV;海水电导率从4 S/m减小到2 S/m,管道的最正阴极保护电位增加了10 mV;海水流速从0 m/s增加到4 m/s,管道的最正阴极保护电位增加了26 mV。结论 涂层破损率增大、海水电导率降低、海水流速增加等都会导致阴极保护效果的降低,因此在设计阶段,需要考虑环境工况因素对阴极保护效果的影响,确保达到合理的阴极保护效果。     

压载舱阴极保护系统性能仿真及优化

针对压载舱结构复杂、电流屏蔽现象严重导致牺牲阳极数量和位置精确设计困难,以及目前基于经验法设计的牺牲阳极保护系统常导致局部欠保护或过保护的问题,开展了基于边界元法的压载舱保护电位仿真和优化研究.研究结果表明,建立的压载舱牺牲阳极保护边界元模型可准确模拟压栽舱保护电位分布,优化后的牺牲阳极保护系统保护电位分布更均匀,船舶...     

锈层对船体钢耐腐蚀性能影响研究

选择5种不同类型的船体钢,在3%(质量分数)NaCl溶液中浸泡1 a,用金相显微镜观察内、外锈层形貌特征和腐蚀形貌,分析锈层下钢的腐蚀特征;记录自腐蚀电位(OCP)的变化,评价锈层对腐蚀倾向性的影响;利用电子探针(EMPA)分析锈层的形貌和内锈层元素分布;通过计算质量损失得到钢的平均腐蚀速率。结果表明,外锈层对钢腐蚀的影响较小;内锈层的缺陷与钢腐蚀形貌中的腐蚀坑对应;当钢中的Ni和Cr元素含量较高时,由于Cr元素在其内锈层和基体交界面富集,其平均腐蚀速率最小。