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。     

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。     

压载舱锌阳极失效原因分析及实验室研究

目的 找到压载舱锌阳极失效原因,并提出整改方案。方法 对服役环境进行调研、阳极化学成分检测、电化学性能检测以及阳极表面形貌检测。结果 干湿交替以及高温的环境是造成锌阳极发生钝化的主要原因。在干湿交替环境下,阳极腐蚀表面晶粒松散,晶界宽度大,发生晶间腐蚀和晶粒脱落,造成了阳极失效。结论 通过该项目的实验研究,得出了锌阳极的适用条件,在干湿交替的环境以及高温环境(50 ℃)下,不推荐使用锌阳极,建议使用铝阳极。     

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。     

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。     

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。     

AZ63镁合金牺牲阳极的研究进展

镁合金牺牲阳极近年来发展速度很快,应用的领域也越来越广.其中AZ63镁合金牺牲阳极以电流效率高,发生电量大,工作电位稳定,表面溶解均匀等优异的性能得到了越来越广泛的应用.综述了近年来国内外在AZ63镁合金牺牲阳极研究领域的进展.重点介绍了不同合金元素对AZ63镁合金牺牲阳极的性能影响,及AZ63镁合金牺牲阳极在不同介质环境中的电化学性能的研究及应用进展.并探讨了在研究过程中存在的问题,展望了以后的发展方向.     

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.     

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.     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

铝基牺牲阳极材料污损失效概述

结合国内外以往海洋生物污损和铝基牺牲阳极服役情况的调查,综述了铝基牺牲阳极材料污损失效的研究进展,介绍并分析了污损生物导致铝基牺牲阳极失效的原因.针对污损失效现象尚无有效防护技术的现状,结合以往的海洋生物污损控制方法,探讨了牺牲阳极污损失效的防护技术,为牺牲阳极污损失效的研究及控制提供参考.