舰船铜合金海水管路铁基牺牲阳极阴极保护研究

采用电化学测试、电偶腐蚀试验和腐蚀仿真计算方法综合研究了铁基牺牲阳极在海水环境下对铜合金管路提供阴极保护的效果。研究结果表明,海水环境下铁合金牺牲阳极与铜合金开路电位差值合理,在提供充分的阴极保护驱动电位的前提下,能够有效降低阳极材料的溶解速率,比锌合金阳极更适合于铜合金的阴极保护;铁基牺牲阳极在铜合金管路阴极保护过程中,保护电流发散受管路尺寸影响,一般可保护10倍管径范围区域。研究成果对于提高海水环境下铜合金管路的腐蚀安全性具有参考意义,具有良好的工程应用价值。     

牺牲阳极阴极保护在沿海挡潮闸中的应用

沿海工况下的水工钢闸门易遭受腐蚀破坏,为减轻腐蚀延长使用寿命,对射阳河挡潮闸35扇钢闸门采取了牺牲阳极阴极保护措施.保护系统运行近10 a,对钢闸门进行保护效果检查和保护电位检测.结果表明:钢闸门表面无锈蚀,阴极保护电位均满足规范要求且分布均匀,镁阳极适用于淡海水环境介质中且保护效果优异,由于闸门两侧及底部因其他构件吸收电流较多,阳极消耗较快,保护电位偏正;为使闸门表面达到同寿命保护,可在两侧及底部适当增加阳极数量或增加阳极质量.     

海洋工程阴极保护技术发展评述

海洋属苛刻的腐蚀环境,腐蚀是影响海洋工程结构物服役性能和使用寿命的关键因素。阴极保护和涂层等手段相结合是防止海水中金属结构物腐蚀的有效方法。根据提供保护电流方式的不同,阴极保护分为牺牲阳极和外加电流阴极保护两种方法。牺牲阳极方法简单可靠,但阳极材料用量大,且要较为精确的设计。外加电流阴极保护方法可以实现自动控制,通过自动调整输出电流的大小,使被保护的结构物表面处于设定的保护电位范围。这里对海洋工程阴极保护技术的发展状况进行了较为系统的评述,介绍了海洋工程用牺牲阳极材料和外加电流阴极保护系统,分析了适用于不同强度级别结构材料的阴极保护电位范围,阐述了阴极保护优化设计技术,尤其是数值模拟技术的发展和应用状况,并讨论了海洋工程阴极保护监检测技术。最后,指出了海洋工程阴极保护技术未来的发展方向。     

铁基材料用于海水中铜管材的阴极保护

通过测试在海水中的自腐蚀电位、工作电位以及驱动电位,分析了2种铁基材料用于海水中紫铜阴极保护的可行性,确定了紫铜在海水中的最小保护电位。利用实验室阴极保护模拟实验对保护效果进行了测试。结果表明,在海水中铁基阳极工业纯铁、35钢对紫铜具有良好的保护效果,失重率减小达90%以上,海水中紫铜阴极极化电位稳定-680 m V左右,超过紫铜最小保护电位。     

热喷铝镀层阴极保护水下钢

测出了热喷铝镀层的电化学性能以确定该镀层作为水中钢牺牲阳极的性能。试验环境有盐雾箱和在流动海水(ASTM)中浸渍。在浸浸试验中,一半试样被机械加工出空白区(8％的面积),另一半试样与表面积类似的钢试样电连接。对电位进行18个月的监测,仍可令人满意地继续保护。电量测试试验表明:火焰熔喷的铝镀层的发生电流量为3.6安·小时/厘米~3。这些数据说明,如果喷镀工艺合适,热喷铝镀层可为钢提供足够的阴极保护。     

新型锌基牺牲阳极在土壤阴极保护中的应用

为了提高牺牲阳极的性能,降低其生产成本,自制了新型锌基牺牲阳极ZLR.通过恒电流和保护电位测量研究了ZLR在土壤中对钢的保护效果.结果表明:ZLR在土壤中通以阳极电流时具有较小的极化性能和良好的电位稳定性,电流效率达70%以上;ZLR、普通锌阳极、镬阳极分别与钢耦合时,与ZLR耦合的钢电位最负、表面被保护得最好、电位受土壤干湿度的影响较小,ZLR长期使用效果与镁阳极相当.     

船用铜质海水冷却设备的牺牲阳极阴极保护

为提高船用铜质海水冷却设备的腐蚀安全性,采用极化曲线、腐蚀仿真计算和样机腐蚀试验方法综合研究了船用铜质海水冷却设备牺牲阳极的阴极保护行为。结果表明:海水环境下铁合金牺牲阳极与铜合金开路电位差值合理,在提供充分的阴极保护驱动电位的前提下,能够有效降低阳极材料的溶解速率,比锌合金阳极更适合于铜合金的阴极保护;Fe-Mn-Cr合金阳极可以在保证铜合金阴极保护效果的基础上,有效提高自身服役寿命,可靠性优于现役的Zn-Al-Cd合金阳极,具有良好的工程应用价值。     

金属腐蚀

9901031钢筋混凝土海水管的阴极保护--SimonPD．Pro－ceedingsoftheCorrosion,1997,237（英文）介绍了钢筋混凝土海水管的铝阳极阴极保护设计和使用参数,通过埋入管中的参比电极,测试了钢筋极化阳极电流,并与设计值作了对比。结果表明,壁厚0．6m的钢筋混凝土管的钢网形成大面积阴极极化。还分析了铝阳极电流输出对钢筋混凝土海水管阴极保护的作用。9901032钢筋混凝土结构阴极保护钛阳极寿命研究--ROgersDJ．ProceedingsoftheCorrosion,1997,249（英文）研究了非催化钛阳极在阴极保护方面的应用,按NACE试验标准（TMO294-94…     

发电厂煤码头钢桩阴极保护──辅助阳极系统论证

根据阴极保护原理，论证了在长江口咸淡水交替的环境介质中，码头钢桩宜采用外加电流阴极保护。实桩试验表明，用高硅铸铁作为辅助阳极材料，采用侧壁式安装方法固定阳极，是行之有效的。     

国外铝合金牺牲阳极材料概况

由于铝是一种轻金属,又在理论上具有足够负的电位,理论电流输出量也很大;更有毒性小、材料来源充分,成本低、易于加工等优点;所以,铝被选为制作阴极保护用牺牲阳极的理想材料。另外,铝合金阳极的阳极电位和电流效率也都比较符合阴极保护的要求,因而,它的使用在世界各国都受到了重视。本文主要论述了铝合金牺牲阳极的研制和发展过程,各种添加元素对铝合金阳极性能的影响,以及铝合金阳极在船舶、港湾设施、海洋石油开采设备、海底钢结构件,以及地下设施方面的实际应用情况。     

馈电试验在市政燃气管道阴极保护工程的应用

开展了现场馈电试验,通过测量管网的管/地自然电位、管/地极化电位、地床电位梯度、接地电阻以及非保护区管线电位变化情况,确定了阴极保护所需的电流密度为10 mA/m^2。试验结果验证了该市使用深井阳极技术对燃气管道阴极保护的安全性、科学性和可行性。     

On the cathodic protection of thermally insulated pipelines

Thermal insulation and corrosion protection of heated pipelines used in moving oil/gas and heated products are accomplished industry-wide by using protective and insulating coatings supplemented by cathodic protection to protect any defected coating areas. A series of tests are carried out to study how the resistivity of the applied insulating layer polyurethane (PUR) can be affected by its specific gravity (as function of its porosity), as well as, the salt (NaCl) concentration in the surrounding electrolyte (water). The current densities required for cathodic protection of insulated steel pipe at the worst condition (i.e., lower resistivity of the insulating material) at ambient and elevated temperatures were determined. The results have showed: that a lower PUR foam density has lower percentage closed cells which lead to a decrease in the PUR foam resistivity. An increase in the salt concentration up to about 3.5% NaCl leads to about 40% increase in the current intensity required for CP of the insulated steel sheets. In this investigation zinc wire of diameter 5 mm was used as a sacrificial anode in two different manners parallel and spiral. The sacrificial anode was fixed adjacent directly to the electrical insulation under the PUR foam shows a complete protection of the pipes, i.e., about – 920 mV vs. Cu/CuSO₄, in the salty water with about 3.5% NaCl; this method guarantees optimum protection. The experiments performed at different temperatures up to 60 °C showed that increasing the temperature has a slight positive effect.     

大型煤气过江管道外加电流阴极保护

阐述了在我国首次将外加电流阴极保护技术应用于大口径过江钢质管道的防腐工程，一次调试成功。通过长期运行，充分证明了阴极保护系统工作正常、性能稳定可靠。从电位监测数据明显看出，不仅达到了设计指标，钢管电位均在－０．９６～－１．０６Ｖ范围内（相对Ｃｕ／ＣｕＳＯ＿４参比电极），而且整条管线电位分布均匀，处于最佳保护状态。     

海水介质中阴极保护用涂层钛阳极的制备及其性能研究

为了提高钛阳极在阴极保护中应用的可靠性和使用寿命,用热分解方法制备了复合金属氧化物(MMO)涂层钛阳极,研究了阳极寿命与基材表面处理、涂敷量、温度、电流密度及涂层损耗率之间的关系.结果表明:基材喷砂增强了钛基体与涂层的结合力,增加涂敷量能够提高阳极寿命,而提高温度和电流密度对阳极寿命有不利影响,阳极涂层损耗率几乎为0.所研制的RuIrTiSnCo涂层钛阳极具有良好的电化学稳定性和较长的寿命,强化寿命达到96 h,约为次氯酸钠发生器标准的5倍,是海水介质外加电流阴极保护中比较理想的辅助阳极.     

海底管道阴极保护数值模拟计算边界条件的确定

数值模拟计算是进行阴极保护设计的有效方法,而边界条件的确定会直接影响计算结果的准确性。本文通过试验的方法研究并建立了管线钢和牺牲阳极的边界条件,并据此边界条件对管线上防腐涂层破损点进行了数值模拟计算,计算结果与实测结果吻合良好,由此证明了根据试验建立的边界条件是合理、可靠的,可用于海底管线的阴极保护评估。     

城市在役旧煤气管道的阴极保护研究及实践

城市管道地下环境复杂,拟采用牺牲阳极法对一条城市在役管道主线实施阴极保护,采用变频选频法和分段馈电试验法获得了管道的保护电流密度等重要参数,并探讨分析了影响城市旧煤气管道保护电流密度设计的某些因素.最终方案中阴极电流密度分别为0.65～1.00 mA/m2(武汉市中北路),1.50～3.00 mA/m2(武汉市徐东路),2.50～3.00 mA/m2(武汉市团结路至团结一路),影响电流密度的因素有管线腐蚀状况、土壤腐蚀性及阀门井数量.该方案成功地实施于工程中.     

Factors affecting cathodic-protection interference

A 3D theoretical simulation and analysis of DC stray-current corrosion (SCC) is introduced. The use of boundary element analysis system (BEASY) has allowed cathodic protection (CP) interference to be assessed in terms of the normal current density, which is directly proportional to the corrosion rate. Different real structures consisting of pipelines and/or well casings are simulated to investigate the factors affecting four types of CP interferences, namely, anodic, cathodic, combined and induced, with special emphasis on the cathodic one. The results reveal that the application of impressed current CP systems creates DC SCC on other nearby unprotected structures. This is an inherent potential problem with the application of such systems which dominates with decreasing soil conductivity, and/or increasing the anode current density and its proximity to the protected structures. On the contrary, SCC can be reduced by using multi-groundbed anodes. In addition, it is found that the cathodic interference is more serious than anodic one, and the combined and induced interferences can also cause severe corrosion. Finally, it can be concluded that the BEASY software is a very helpful tool for future planning before installing any structure, where it gives the possible CP interferences on any nearby unprotected metallic structures.