船舶海水管路直流杂散电流仿真研究

目的 针对某型船海水管路杂散电流腐蚀穿孔问题,研究海水管路直流杂散电流密度与直流电气设备机壳绝缘电阻关系,评估海水管路直流杂散电流腐蚀风险,提出直流电气设备机壳绝缘电阻要求,为船舶海水管路杂散电流控制提供技术支撑.方法 根据欧姆定律和腐蚀电化学原理,建立船体与海水管路直流杂散电流腐蚀仿真方法,模拟海水管路直管、弯管以及某船海水管路系统结构,以B10铜镍合金极化曲线为边界条件,开展管壁直流杂散电流密度仿真研究,并根据法拉第定律计算直流杂散电流腐蚀速率.结果 直流电气设备接地产生的直流杂散电流大部分流入船体,仅有少部分流入海水管路,正常情况下,机壳绝缘电阻大于1 M?,直流电气设备接地不会导致海水管路发生杂散电流腐蚀.结论 为避免直流电气设备接地造成海水管路杂散电流腐蚀,DC380 V和DC220 V电气设备机壳绝缘电阻应分别不小于211?和123?.     

地铁运行状态变化下杂散电流对埋地管道干扰数值模拟

目的 研究地铁系统运行状态多变性导致地铁杂散电流对埋地管道的干扰规律.方法 构建具有多个牵引区间、排流网、地铁站接地系统及停车场的地铁系统,埋地管道及其阴极保护系统等模型,基于数值模拟方法,采用专业软件计算地铁机车数量、位置及牵引电流变化,地铁排流网、站内接地系统和停车场与线路轨道电导通状况等地铁运行状态变化下轨道对地电位分布,轨道和排流网泄漏杂散电流密度分布,接地系统和停车场杂散电流量、以及杂散电流干扰时的埋地管道电位分布,分析确定地铁运行状态变化下杂散电流对埋地管道干扰规律.结果 地铁系统采用焊接而成的长走行轨回流时,任何牵引供电区间内运行的机车及电流变化,均会对靠近地铁线路的埋地管道造成干扰,干扰有叠加效应.干扰最大位置出现在埋地管道与轨道的交叉点或并行段,且并行间距越小,最大干扰水平越接近交叉点处的干扰水平.当地铁排流网、站接地系统和停车场轨道不与线路轨道电连接时,能够一定程度降低干扰水平,当与轨道在局部电连接时,会使得邻近埋地管道所受干扰程度剧增.结论 地铁运行状态变化致使埋地管道电位波动,且波动程度与机车运行状态、接地系统或停车场轨道频繁与线路轨道电连接状态、排流网性能及工作状态等地铁运行状态息息相关,在干扰检测和防护中应关注地铁运行状况变化.     

90/10铜镍合金海水管路交流杂散电流腐蚀及控制研究

目的 针对杂散电流导致海水管路快速腐蚀问题,研究50、100 Hz交流杂散电流对海水管路腐蚀的影响,建立交流杂散电流腐蚀控制技术,为船舶海水管路交流杂散电流腐蚀控制提供技术支撑.方法 采用失重法、电化学测试、扫描电镜与能谱分析等方法研究交流杂散电流频率和电压幅值对海水管路交流杂散电流腐蚀的影响规律以及直接排流法对海水管...     

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.     

基于数值模拟的海上平台阴极保护系统的技术研究

目的确认海上平台外加电流阴极保护系统维修方案的可行性。方法开展两种工况下外加电流阴极保护作用效果的数值模拟计算,对比分析两种工况下外加电流阴极保护系统对平台结构腐蚀防护的有效性。结果得到两种工况下阴极保护系统处于最佳保护状态时平台结构的保护电位分布云图。结论当远地式外加电流阴极保护系统失效时,通过新增两套拉伸式外加电流阴极保护系统可以实现优良的阴极保护效果。     

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。     

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.     

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。     

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。     

浸水率对低合金钢海水腐蚀行为的影响

目的计算不同浸水率试样的平均腐蚀速率,并与全浸条件下的腐蚀行为进行对比研究。方法采用电化学测量技术,测量不同干湿循环后试样在海水中的开路电位、极化电阻和电化学交流阻抗,分析不同浸水率对低合金钢电化学性能的影响。利用三维视频显微镜观察不同浸水率试样的腐蚀形貌,采用X射线分析仪分析锈层组成。结果干湿交替条件下低合金钢的腐蚀速率比全浸条件下增大1个数量级,自腐蚀电位正移150 mV左右,极化电阻增大2个数量级;且随着浸水率增大,腐蚀速率减小,自腐蚀电位无明显变化,试验初期电阻增大,但是试验后期无明显变化。结论观察腐蚀形貌和锈层组成,全浸条件下以FeOOH为主,干湿交替条件下出现较多的Fe3O4。     

海水中阴极极化对X80钢应力腐蚀及氢脆敏感性的影响

目的研究不同p H值海水中阴极极化对X80管线钢应力腐蚀及氢脆的抑制作用。方法采用慢应变速率拉伸试验、电化学测试、微观组织观察等分析方法。结果 X80钢在天然海水中的析氢电位约为-940m V(vs.SCE,下同),海水p H为3.5时析氢电位发生正移。其应力腐蚀敏感性与极化电位有很大关系,随着极化电位负移,X80钢的氢脆敏感性增加。天然海水中当极化电位负于-950 m V时,断口出现准解理断裂特征形貌。在-1050 m V极化电位下,钢材进入氢脆断裂区发生脆性断裂。海水p H为3.5时,-900 m V钢材有发生氢脆的危险。结论与天然海水相比,X80钢在p H为3.5的酸性海水中具有较高的应力腐蚀敏感性,两种海水介质中X80钢的应力腐蚀敏感性均随极化电位负移而增加。     

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。     

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。     

交流杂散电流对X80管线钢的腐蚀行为影响

目的研究交流杂散电流干扰下管线钢的腐蚀机理。方法采用电化学阻抗谱(EIS)、动电位极化扫描(Tafel)等电化学测试技术和表面分析技术研究不同交流电流密度干扰下(0~80 A/m~2)X80管线钢在酸性土壤环境中的腐蚀行为。结果酸性土壤环境中,即使是10 A/m~2的交流电流密度,也会引起X80的交流腐蚀,且钢的腐蚀速率随着交流电流密度的增大而增大。未施加交流电干扰时,钢试样在酸性土壤浸出液中的腐蚀电流密度为9.6μA/cm~2;当施加10 A/m~2的交流电后,试样的腐蚀电流密度增大到11.95μA/cm~2;当干扰交流电流密度增大到80 A/m~2时,腐蚀电流密度为未施加交流电试样腐蚀电流密度的2.25倍。质量损失结果进一步验证了电化学测试结果,当干扰交流电流密度增大到80 A/m~2时,腐蚀速率是未施加交流电试样腐蚀速率的3.5倍。X80钢在酸性土壤环境中主要发生点蚀,交流杂散电流进一步加速了X80钢的点蚀。结论交流电的引入影响了X80钢的电化学腐蚀过程,交流电正半周期钢试样发生氧化反应,而在负半周期钢试样表面发生还原反应。在整个交流电作用的过程中,交流电正半周期的阳极氧化作用远大于负半周期的阴极还原作用。     

阴极极化对高强钢焊接件应力腐蚀敏感性的影响

目的研究不同极化电位下高强钢焊接件在海水中的应力腐蚀敏感性。方法采用慢应变速率试验(SSRT)和电化学阻抗技术来判定不同极化电位条件下高强钢焊接件在海洋环境中应力腐蚀敏感性的大小,利用扫描电镜和三维视频测试技术观察试样断裂处的颈缩情况和断裂方式。结果在E corr~-0.9 V电位区间内,高强钢焊接件在海水中没有明显的应力腐蚀敏感性;在-1.1~-1.2 V电位区间内,焊接件断口出现脆性断裂特征,力学性能下降明显,具有很强的应力腐蚀敏感性。结论阴极极化对高强钢焊接件在海水中的应力腐蚀敏感性影响显著。     

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。     

316L与X65在模拟流动地层水中电偶腐蚀行为

目的研究316L与X65在模拟流动地层水中电偶腐蚀行为,方法进行复合管材料X65和316L耦合在模拟流动地层水饱和CO2环境中的浸泡实验,通过电化学工作站测量电偶电流、电偶电位、开路电位及试样在不同温度和流速下极化曲线和交流阻抗图谱,另外通过电子扫描显微镜观察腐蚀形貌,对复合管电偶腐蚀行为进行分析。结果在模拟流速为0,0.2 m/s地层水中,X65耦合后的腐蚀速率分别为0.883,1.169 mm/a。结论 X65阳极反应极化程度较小,316L的阴极反应过程是整体反应速度的控制步骤。X65表面不仅发生阳极溶解,还伴随阴极反应。     

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。