模拟海水流速、静压力对阴极保护的影响.pdfVIP

万方数据 模拟海水流速、静压力对阴极保护的影响 摘 要 随着海洋开发工程的发展，海洋中的金属构筑物尤其是钢铁结构得到越来越 广泛的使用和分布。阴极保护依然是防止钢构筑物在海水腐蚀中的最有效方法之 一。作为阴极保护工程来说，现场环境下海水的实际状态和理化性质无时无刻不 对阴极保护造成影响。目前关于海洋环境中各因素（包括海水的流速、静压力、 溶解氧等等）对阴极保护的影响虽然有一定的研究，但是对于实际工程中的需求 和应用还远远不够，对于阴极保护的设计来说还缺少足够的数据支持和理论结 果。本文以DH36 平台钢为研究对象，采用恒电流极化方法模拟阴极保护初期电 流的阴极极化作用，在单一因素变化条件下对阴极保护中电位和钙质沉积层生成 情况的影响，以期确定在相应条件下极化电流密度需求的大小范围。 主要研究了模拟海水流速、静压力对阴极保护的影响。在自制的管流式海水 循环装置中，控制实验区流速分别为0.2，0.4，0.6，0.8，1.0，1.2，1.4 和2.0 m/s ， 每个流速下选择至少3 组不同的电流密度进行阴极保护，根据不同的流速选取了 300~1600 mA/m2 范围内的极化电流密度，恒电流极化7 天，研究了极化电位随 时间的变化规律及钙质沉积层的情况。在高压反应釜中，控制高压釜内压力为 0.1，2.0，5.0 和10.0 MPa ，每个压力下选择4 个电流密度（50，100，150 和200 2 mA/m ）对电极进行恒电流极化7 天，研究不同条件下的阴极保护情况。 结果表明： （1）流速的增加削弱了阴极电流的保护效果，提高了所需的电流密度。实 验条件下，流速为0.2 和0.4 m/s 时阴极保护所需的最小保护电流密度约为400 2 2 和500 mA/m ；流速为0.6 和0.8m/s 时所需的保护电流密度约为600 mA/m 。当 电流密度达到1000 mA/m2 时，1.0，1.2，1.4 和2.0 m/s 四个流速下电位均能达到 保护电位。当流速小于1.2 m/s 时，保护电位的测量结果与保护后的宏观形貌情 况一致。高流速下单纯阴极保护的效果有限，当流速超过1.2 m/s 时，即使极化 电位达到了足够负的值仍可能会发生明显的局部腐蚀，2.0 m/s 时单纯用阴极保 护来抑制钢的腐蚀已经困难且不合适。极化后的线性极化电阻整体偏低，未达到 I 万方数据 保护电位的电阻值最低。试片表面均有沉积层生成，主要以镁盐为主，只有当电 流密度很高时，才会有 CaCO3 的形成，且覆盖在镁层之上。海水的流动使得形 成的沉积层厚度变小，但由于沉积层的颗粒小，致密度高，当只有富镁层存在时 仍能使电位达到保护。随电流密度增大，沉积层越致密，厚度越大。 （2 ）不同压力下的阴极保护情况基本一致，压力的增大对阴极保护的影响 不显著。电流密度为100 mA/m2 时极化电阻与50 mA/m2 时相比显著跃升，电位 达到理想的保护范围，电极表面形成良好的沉积层，且没有发生析氢现象。150 和200 mA/m2 时沉积层形成的更致密，电位偏负有明显的析氢发生。电位变化曲 2 线基本一致；从保护后的表观形貌发现，电流密度较大（150 和200 mA/m ）时， 压力越大，发生析氢的现象越严重；电流密度较小时，压力越大，沉积层越不易 形成。100 mA/m2 对于各个压力都可以达到不错的保护效