海水环境生物腐蚀污损与防护

以海水环境生物腐蚀污损与防护为中心,就国内外与其相关的报道进行综述分析,并提出建议。首先,分析污损生物的分布与特征,得出污损生物群落的组成和结构对海域、季节、水深、工程结构类型等的依赖性,突出海水环境生物腐蚀污损的复杂性。然后,解析生物附着污损对海水环境腐蚀速率的影响,突出附着生物是导致金属材料腐蚀速率增大的重要因子。再次,介绍海水环境生物腐蚀污损防护技术的现状,分析主要防护技术的优缺点,并展示其在不同行业的联用。最后,提出对海水环境生物腐蚀污损研究工作的建议,包括建立各海域的生物腐蚀污损数据库、大力研制发展绿色生物腐蚀污损控制技术、加强对海洋生物腐蚀污损基础性研究工作的投入、尽快建立海洋生物腐蚀评价标准和规范等。     

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.     

固体表面改性用于防治生物污损研究进展

通过物理化学方法使固体表面性质发生改变的技术称为固体表面改性技术.改变固体的表面性质能够使细菌、硅藻等污损生物及其胞外聚合物质难以附着以达到防污的目的,是目前生物防污的主要手段.本文简述了生物污损的形成过程、形成机理及影响因素,并在此基础上综述固体表面改性技术在防治生物污损方面应用的研究进展.同时,结合多学科的交叉发展,对未来防污手段作了展望,为防污方面的固体表面改性技术研究提供参考.     

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。     

碳钢在海水环境中的腐蚀和污损特性研究

讨论了碳钢材料在海水环境中的腐蚀速率随时间的变化情况,总结了碳钢在海水中不同暴露阶段的腐蚀和生物污损特性。结果显示,碳钢在海水中的腐蚀速度随时间延长而下降,暴露1~2年后腐蚀速率变化不显著,其腐蚀过程可分为腐蚀过程控制阶段、氧扩散控制阶段、污损生物成长控制阶段和微生物腐蚀控制阶段等4个阶段。     

细菌粘膜对船体表面污损生物附着的影响

细菌粘膜是一个复杂而又可以控制的生态系，它对海中设施有影响，也和大型污损生物的附着有关。本文研究了防污漆表面细菌粘膜的组成，并利用筛选得到的菌株制成人工细菌粘膜验证其对污损生物的附着影响作用，实验结果得到具有抑制作用和促进作用的菌体。     

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。     

抛石环境中铝合金阳极性能评价及其对海底隧道钢壳保护效果评估

目的 解决埋覆介质中牺牲阳极电化学性能评价的不确定性,实现非匀质介质中牺牲阳极电容量测试结果的评价和对比.方法 模拟沉管隧道埋覆的环境介质,对铝合金牺牲阳极的电容量和溶解形貌进行评测.为区别于现有的海水等匀质介质中阳极的检测方法,建立非匀质介质中铝阳极电化学性能评价方法.另外,在上述埋覆介质中,测定阳极和阴极的极化曲线,修正仿真计算的边界条件,有利于模拟这种高电阻率介质环境下阴极保护电位分布.结果 测试箱所测电阻率与商用便携式电导率仪测定精度相当.A1阳极在低电阻率的海水中(25～40?·cm)性能稳定,电容量稳定在2500 A·h/kg,溶解性能良好;在40?·cm海淡水+回填石的混合介质中,电容量测试值数据波动大,重现性差.B1阳极在海水(25～40?·cm)中的电容量和A1阳极相当,未见到差异,在40?·cm海淡水+回填石混合介质中,电容量数值分散性小,电化学活性高.结论 混合介质中的评价试验体现了海淡水、混合介质电阻率和回填石对阳极溶解产物阻滞的综合效应,提高了抛石环境中铝阳极寿命评估的准确性,尤其适用于沉管隧道钢壳用铝合金阳极电化学性能评价和牺牲阳极保护效果评估.     

海洋环境Al-Zn-In-Mg-Ti牺牲阳极腐蚀防护研究

以Al-Zn-In-Mg-Ti牺牲阳极为研究对象,在海洋环境下做车辆的牺牲阳极腐蚀防护试验。采用电位自动记录仪采集浸入海水期间车体的动态电位,绘制时间-电位（t-E）曲线图,并分析数据;采用扫描电镜（SEM）和X射线衍射（XRD）等方法对牺牲阳极试样表面腐蚀形貌及成分进行了分析。结果发现,Al-Zn-In-Mg-Ti牺牲阳极增加了车体电位的稳定性,使车体电位部分极化到-800 mV;车体电位达到平衡的时间为7 min,加速了车体电位达到平衡的时间;Al-Zn-In-Mg-Ti牺牲阳极腐蚀产物在表面形成致密氧化层,并在干湿交替的作用下形成龟裂的裂纹,阻止了牺牲阳极的进一步反应。     

污损土地修复现状与发展趋势研究

当前土地污染状况日趋复杂,进一步激化了土地资源供需矛盾,不利于粮食安全与耕地红线的保障。为了有效缓解这一矛盾,必须加快污损土地的修复进程,将其转变为可利用土地。但是当前污损土地修复现状不容乐观,因此本文研究污损土地修复现状与发展趋势,希望能为相关工作提供一定借鉴。     

海洋工程用新型牺牲阳极设计与性能研究（Ⅱ）——小尺寸阳极实海试验研究

目的设计一种新型牺牲阳极,满足海洋工程钢结构阴极保护不同时期保护电流需求,达到节约牺牲阳极用量的目的。方法通过改变常规阳极面积与质量比,分别设计面积相同和质量相同的新型阳极和常规阳极,并进行实海环境阴极保护对比试验。结果质量与常规阳极相同的新型阳极,初期发生电流增加22%,试验阶段发生电流增加48%;面积与常规阳极相同的新型阳极,在节约阳极质量近50%的基础上,显现了与常规阳极相近的发生电流。结论通过增加常规阳极面积与质量比,降低接水电阻,增加发生电流设计思路可行。     

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。     

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。     

Al-Zn-In系铝合金牺牲阳极电化学性能研究

目的研究三种不同成分Al-Zn-In系铝合金牺牲阳极在常规海水环境中的电化学性能。方法使用牺牲阳极电流效率测试和表面形貌观察等方法。结果三种不同成分铝合金牺牲阳极的电流效率均超过了90%,其中成分3的阳极表面溶解最均匀,呈现均匀溶解形貌,并且未见明显的腐蚀坑和晶间腐蚀现象。结论Al-Zn-In系铝合金牺牲阳极中,加入一定量的In、Zn和适量的Si,可以提高牺牲阳极的电化学性能,三种不同成分Al-Zn-In系铝合金牺牲阳极中,成分3牺牲阳极具有最优异的电化学性能。     

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.     

海洋工程用新型牺牲阳极设计与性能研究(Ⅴ)——导管架平台阴极保护设计探讨

目的 针对不同设计使用年限的导管架平台,通过对比新型阳极和常规阳极用量来评价新型阳极的优势和不足。方法 针对设计寿命15年和30年的导管架平台,计算满足不同阶段保护电流需求的新型阳极和常规阳极的需求量。结果 当导管架平台设计年限较短,比如15年,牺牲阳极用量由初期保护电流需求量决定,新型阳极的使用可以达到节约阳极用量的目的。当设计年限较长,比如30年,牺牲阳极用量则由维持电流需求量决定,采用新型阳极并不能节约阳极用量。结论 并非所有设计年限的导管架平台使用新型阳极都能达到节约用量的目的,具体要根据实际计算结果而定。     

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。     

FPSO工艺水舱阳极快速消耗原因分析

目的 研究FPSO工艺水舱中铝牺牲阳极消耗过快的原因。方法 参照GB 17848—1999牺牲阳极电化学性能试验方法,对比水舱环境与普通环境下,在役阳极的电化学性能数据,并模拟水舱环境,监测阳极工作时实际的发生电流与工作电位等情况,据此分析牺牲阳极在工艺水舱中消耗过快的原因。结果 在常温（25 ℃）、常温充空气、高温（65 ℃）充空气等条件下,阳极的电化学容量分别是2522.07、2464.29、1943.74 Ah/kg,且高温（65 ℃）充空气环境下阳极的晶间腐蚀较其他两组试验严重许多,说明温度是影响阳极电化学容量的关键因素。在模拟工艺水舱环境下,实测的阳极发生电流最高可达100 mA。将工艺水与海水1:5稀释后,实测的保护电流密度最高达45 mA,说明工艺水中存在大量的去极化剂,是造成阳极快速消耗的又一重要因素。结论 工艺水舱环境下,阳极发生严重的晶间腐蚀,严重影响了阳极的电化学容量,使阳极寿命缩短。工艺水成分中含大量去极化剂,使船舱所需的保护电流密度大大增加,促使阳极发生电流加大,亦缩短了阳极的实际服役寿命。