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.     

氧化还原电位的研究及应用

氧化还原电位(Eh)是一个描述介质氧化还原性质相对程度的化学参数,根据Eh值可以直观的比较介质氧化还原性的强弱。氧化性强,Eh值较高;还原性强,Eh值较低。氧化还原电位的测定广泛应用于水处理、土壤环境监测、金属腐蚀、湿法冶金和资源勘探等领域。本文综述了氧化还原电位在常温常压环境和高温高压环境中众多领域的应用现状,并展望了高温高压水热环境中氧化还原电位原位监测的研究。     

土壤氧化还原电位测定方法的探讨与研究

是选用铂电极直接测定法来测定土壤的氧化还原电位,该方法是采用铂电极作为氧化还原电极,饱和甘汞电极作为参比电极,两者之间存在电位差的原理而测得的。通过大量的试验数据,表明该方法是简便易行的,对于一般的土壤都有实际参考价值。最后,对此过程中遇到的问题进行了深入的探讨和研究,并提出了具体解决方案。     

有机污染物苯胺在催化电极上氧化降解的途径

采用循环伏安法和测定催化电极在不同介质中的阳极极化曲线得到析氧电位的方法,考察了有机污染物苯胺在催化电极上的电催化氧化行为.研究结果表明,苯胺在不同催化电极和反应介质中的电催化氧化降解途径可分为协同氧化降解和间接氧化降解2种模型.催化电极对有机污染物的电催化性能、电极的析氧电位大小以及处理体系的介质环境等多方面因素决定了电催化氧化的降解途径并将影响电化学降解的效率.      

钛基氧化物阳极氧化降解水中2,4-二氯酚

采用热氧化法制备了具有TiO2、RuO2和IrO2涂层的钛基氧化物电极(Ti/TiO2/RuO2/IrO2),并以其为工作电极考察了:①水中2,4-二氯酚(DCP)的循环伏安特性;②pH值、阳极电位和反应时间对阳极氧化降解DCP的影响;③阳极氧化对DCP水溶液可生化性的影响.结果表明,电极的氧化物负载量显著影响DCP的循环伏安特性.较高的介质pH值利于DCP的电化学氧化降解,而低pH值更易导致DCP挥发.低阳极电位下,DCP主要通过阳极直接氧化降解,因受电流密度过低的限制其降解效果较差;高阳极电位下,DCP主要通过阳极间接氧化降解,当阳极电位为1.8V,反应时间为360min时,DCP去除率可达100%,COD的去除超过50%,但能耗较高.COD的检测与紫外-可视光谱曲线表明,DCP的电化学氧化降解过程产生了有机中间体.Ti/TiO2/RuO2/IrO2阳极氧化可显著提高DCP水溶液的可生化性,表明其在氯酚废水预处理或脱毒领域有一定应用潜力.     

钛负载纳米Pd粒子电极的电化学催化性能研究

采用电化学沉积法将纳米钯粒子负载在钛板上,制备钛负载纳米钯粒子的NanoPd/Ti电极.利用循环伏安法和线性扫描伏安法对比研究NanoPd/Ti电极与Ti电极的电化学性能,以及分别对氯苯和硝基苯模拟废水电化学催化性能,表明NanoPd/Ti电极循环伏安过程出现新的氧化峰和还原峰,反应电位明显正移,反应过程峰电流也明显增大.通过降解实验,NanoPd/Ti电极可以在更低电压,更短时间内达到更好CODcr去除效果.     

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。     

污水土地处理系统ORP变化特征与COD去除率关系的试验研究

污水土地处理技术具有投资少,运行费用低,处理效果好,以及可实现污水处理的无害化、资源化等特点。用污水土地处理系统来处理生活污水,氧化还原环境是一个重要影响因素,而氧化还原电位的高低可以反映系统氧化水平的高低。本论文设计了一个带有多个通气孔的毛管逆滤渗污水处理装置,并用于处理生活污水。试验按照打开通气孔数量的不同被分为全封闭、半封闭（打开8个）和全打开（打开16个）三组同时进行,探讨开启不同数量通气孔时系统内外柱氧化还原电位（ORP）的变化情况以及ORP与系统COD去除率之间的关系,从而为更科学地设计和控制污水处理系统提供依据。试验结果表明：ORP的变化与系统通气性和COD去除率密切相关;系统通气性越好,COD去除率越高。     

双衬层填埋场渗漏检测电极铺设方式研究

利用高压直流电法对双衬层填埋场渗漏检测进行了研究.结果表明检测电极的铺设方式以及供电电极和参比电极的位置对漏洞定位有一定影响.在回路电流、检测电极间距、定位算法、介质分布相同的条件下,三角形的检测电极铺设方式比四边形的漏洞定位误差小,且不同点的误差波动小.当参比电极距离漏洞较近时,漏洞定位误差较大;而参比电极与漏洞的距离越大,漏洞定位误差则越小.同时,检测层的电势分布主要是由供电电极和漏洞造成,因此,参比电极的位置既要远离漏洞又要远离供电电极.     

不同制备温度的水稻生物炭电子交换能力研究

为探究不同热解温度下生物炭的电子交换能力,通过限氧升温炭化法,利用水稻秸秆在不同热解温度条件下制备生物炭,与氧气、铁氰化钾氧化剂和柠檬酸钛还原剂进行氧化还原反应,对生物炭的得电子能力（EAC）和失电子能力（EDC）进行定量分析.结果显示,热解温度对生物炭的电子交换能力有较大影响,随热解温度升高至500℃时,生物炭的EAC和EDC达到最大,分别为3.86,1.72mmol/g高于500℃后,随着温度的增加,EAC和EDC逐渐减小,这是由于生物炭的醌类和酚类官能团的结构改变以及持久性自由基强度变化的联合作用.此外,柠檬酸钛和连二硫酸钠两种氧化还原电位不同的还原剂进一步证实了还原剂电位对生物炭EAC的影响.且生物炭具有氧化还原的可逆性,可逆的EAC与EDC之和近似等于生物炭的电子储存能力.     

纳米铂微粒电极催化氧化有机污染物的研究

采用电化学阴极还原-阳极氧化方法制备了纳米铂微粒电极.电极表面的微观结构表征表明,铂微粒在三维网状的氧化钛膜孔道中呈均匀、高度分散状态,且粒径细小,铂微粒充分裸露,使得纳米铂微粒电极活性点多,电催化性能高.采用循环伏安法研究了铂微粒电极对有机小分子代表性物质甲醇的电催化氧化行为.结果表明,在酸性、中性和碱性介质中纳米铂微粒电极对甲醇的电催化氧化性能均明显优于光滑铂片电极,甲醇在纳米铂微粒电极上产生的氧化电流密度比光滑铂片电极高100倍以上.2种铂电极催化氧化降解甲醇、苯酚和甲基橙3种有机物时,纳米铂微粒电极的平均氧化电流效率是光滑铂片电极的数倍,这进一步表明纳米铂微粒电极对有机污染物具有良好的催化氧化降解能力.     

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。     

某集气站分离器积液包内防腐技术研究

目的提高分离器积液包的内防腐性能。方法首先通过实验对THF8110-I耐湿热重防腐涂料面漆及带锈底漆所构成的防腐涂层进行了外观、耐磨性、硬度、附着力、耐盐雾、耐腐蚀方面的性能检测,以确定其是否符合现场积液包内防腐的需要。然后通过相关规范设计计算所需牺牲阳极的质量及数量,在此基础上借助BEASY软件模拟,得到不同阳极材料在不同布置方式下积液包内壁的电位分布情况,进行材料优选,并分析阳极布置方式对阴极保护效果的影响。最后,模拟得到阳极在焊接和螺栓连接两种不同固定方式下积液包内壁的电位分布情况,以选择合适的固定方式,螺栓连接时,改变阳极与积液包底端的距离,以确定合适的距离。结果 THF8110-I耐湿热重防腐涂料面漆及带锈底漆所构成的防腐涂层各方面性能均达到标准要求,同种布局方式下,铝阳极对积液包形成的保护电位总是比锌阳极更负,而阳极材料相同时,五种布置方式下积液包内壁的电位范围之差不超过1 mV。与焊接相比,螺栓连接且阳极距离积液包底端为150mm时,积液包内壁的电位分布最为均匀。结论采用防腐涂层结合牺牲阳极保护的方式提高了积液包内壁的防腐能力。其中,防腐涂层由THF8110-I耐湿热重防腐涂料面漆及带锈底漆所构成,牺牲阳极保护方案中,采取四支铝阳极在积液包底端均布的方式阴极保护效果最好,且阳极与积液包的固定方式选择螺栓连接,阳极与积液包底端的距离为150 mm。     

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。     

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。     

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。     

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。     

模拟海水管路的电偶效应数值仿真研究

目的 研究钛合金模拟海水管路与船体间在不同电连接方式下的电位以及腐蚀电流密度分布,明确防腐措施.方法 针对钛合金模拟海水管路与船体结构,基于有限元建立仿真模型,开展两者的电偶效应数值仿真计算,重点研究两者电连接状态、接触界面绝缘状态和所有结构体单元绝缘状态的电位和电流密度分布情况.结果 在船体钢与钛合金管路系统电连接时...     

外加电流阴极保护用钛阳极

外加电流阴极方法是一种有效的保护金属不被腐蚀的方法,钛阳极是外加电流阴极保护中的重要部件.主要介绍了钛阳极的制备方法,给出了3种不同环境中钛阳极的强化寿命检测方法,对钛阳极和其他辅助阳极的性能进行了比较,钛阳极由于优异的物理、化学及电化学性能,目前已成为最有前途的外加电流阴极保护用辅助阳极材料.