收藏本站
《中国海洋大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

模拟深海环境阴极保护初期钙镁沉积层的研究

曹振宇  
【摘要】:随着深海工程技术的发展,深海环境对金属材料的耐腐蚀性能的影响受到越来越多的关注。阴极保护依然是防止钢构筑物在深海腐蚀的最有效方法之一。作为阴极保护的结果,钢表面会形成钙镁沉积层。它一方面限制海水中的溶解氧向钢表面的扩散,增大金属的极化电阻;另一方面还可以阻止钢的裂纹扩展,提高钢的耐疲劳腐蚀等性能,增强阴极保护效果。 目前钙镁沉积层的研究大都是针对浅海环境各种因素对钙质层的影响,对深海环境下钙镁沉积层的形成及生长情况涉及较少。本文以Q235钢为研究对象,采用恒电流极化方法,对不同的实验模拟环境条件下,钙镁沉积层的形成生长情况进行了对比研究。 依据钙镁沉积层的形成特点及实海环境因素,本文主要以温度、溶解氧以及流动性为主要研究对象。在每个实验环境下选取40mA/m2-800mA/m2极化电流密度,分别进行了7天恒流极化实验,研究了极化电位随时间的变化规律。结果表明,常温流动条件下极化电流密度大于200mA/m2时才能在实验结束时保证试片的极化电位达到Q235钢的最低保护电位-0.85V(vs.Ag/AgCl),比常温静态条件需要更大的极化电流密度;在低温流动环境中,极化电流密度要大于400mA/m2时才会达到最低保护电位;在低温低溶解氧条件下,150mA/m2-800mA/m2极化电流密度范围内,实验结束时极化电位都能达到最低保护电位要求。 电化学线性极化实验表明,在不同的实验环境中,试片的极化电阻都是随着极化电流密度的增加而加大。在相同极化电流密度下,温度越低、溶解氧含量越小,形成的极化电阻越小。电流密度较小时,由于钙镁沉积层形成不明显,不同环境中极化电阻值相差不大;随着电流密度的加大,常温条件下试片的极化电阻升高较快,当电流密度高于300mA/m2时,极化电阻是低温以及低温低氧条件下极化电阻的2-3倍。 表面成分分析表明,钙镁沉积层的主要成分都是CaCO3和Mg(OH)2。当电流密度较小时,由于达不到完全保护,试片表面沉积层与锈层共存;随着电流密度的增加,沉积层形成越加明显,厚度变大,沉积层中镁含量随着电流密度的增加而升高。常温动态条件下,当电流密度大于400mA/m2时,由于析氢反应的发生沉积层会出现开裂脱落现象,并观察到Mg(OH)2内层和CaCO3外层的结构特征。在低温条件下当电流密度小于300mA/m2时没有明显钙镁沉积层出现,只有颗粒状沉淀物零星出现,表面成分分析显示钙镁含量很少,当电流密度达到400mA/m2时,试片表面被很薄的沉积层覆盖,其主要成分是CaCO3,Mg(OH)2含量很少。低温低氧条件下,电流密度小于400mA/m2时,试片表面也只有零星钙镁沉淀出现,当电流密度达到600A/m2时,才有钙镁层出现,形貌、成分与低温条件下相似。 对比分析可以看出钙镁沉积层与电流密度密切相关,在一定环境下,阴极保护初期较大的电流密度能使试片更快达到保护电位,钙镁沉积层形成更加良好。由于流动性的影响,极化电位的负移会延迟,金属表面的阴极产物离子,如OH-等较难在阴极区富集,相比静态条件沉积层形成困难。温度和溶解氧含量也是影响钙镁沉积层形成的重要因素,低温下沉淀的形成生长速度变慢;在低温、低溶解氧条件下,钙镁沉积层很难形成,电流密度要比常温环境中加大一倍以上才有明显沉积层出现,厚度及致密性较差;因此要在深海低温低氧条件下对金属构筑物进行阴极保护时,需要更大的电流密度和更长的时间才能形成良好沉积层。
【学位授予单位】:中国海洋大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:P734.33

手机知网App
【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 李成杰;杜敏;;深海钢铁材料的阴极保护技术研究及发展[J];中国腐蚀与防护学报;2013年01期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 张林;模拟深海环境X70钢阴极保护过程及其氢脆敏感性研究[D];中国海洋大学;2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 李晓星;防腐涂层对阴极保护的影响[J];全面腐蚀控制;2001年05期
2 朱志平,于萍;阴极保护中钙质沉积层的形成与影响[J];化工腐蚀与防护;1995年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 胡卫华 ,谢起成 ,田光宇 ,陈全世;质子交换膜燃料电池电压模型研究[J];汽车技术;2002年10期
2 方驰,殷承良;EQ6700EV3整车电气控制系统的设计与研究[J];汽车科技;2003年06期
3 穆振军,杜敏;天然海水中硫酸锌、葡萄糖酸钙和APG等复合碳钢缓蚀剂的研究[J];中国海洋大学学报(自然科学版);2004年02期
4 王爱萍;杜敏;陆长山;曹圣山;王庆璋;;海洋平台复杂节点阴极保护电位分布的有限元法计算[J];中国海洋大学学报(自然科学版);2007年01期
5 李成杰;杜敏;李妍;张国庆;张艳芳;;动态海水中保护电位对钙质沉积层形成的影响[J];中国海洋大学学报(自然科学版);2011年Z2期
6 叶静;溶液欧姆电位降的补偿[J];黔东南民族师范高等专科学校学报;2003年03期
7 周蕾玲;马立群;丁毅;;AZ31镁合金表面磷酸盐-高锰酸盐化学转化膜性能的试验研究[J];轻合金加工技术;2009年05期
8 王文霞;林海晨;;水基乳化液润滑冷轧1100铝板表面腐蚀分析[J];轻合金加工技术;2011年03期
9 蒲前梅;王志华;;机械密封常用材料及其腐蚀、防护[J];青海石油;2008年04期
10 张运娟;邢丕峰;韦建军;李朝阳;张淑洋;;硫酸甲醇体系中钽的电解动力学[J];强激光与粒子束;2011年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘小兵;成旦红;徐伟一;郁祖湛;;Ni—P—WC复合电极析氢电催化性能的研究Ⅰ一复合电极制备与电化学性能测试[A];2004年全国电子电镀学术研讨会论文集[C];2004年
2 耿秋菊;周荣明;印仁和;郁祖湛;;冷轧钢板表面电解涂覆薄层二氧化硅过程的研究 Ⅱ.机理研究[A];2004年全国电子电镀学术研讨会论文集[C];2004年
3 耿秋菊;周荣明;印仁和;郁祖湛;;冷轧钢板表面电解涂覆薄层二氧化硅过程研究 Ⅰ.电解工艺对表面涂硅量的影响[A];2004年全国电子电镀学术研讨会论文集[C];2004年
4 孙建军;谢步高;;半导体芯片铜线工艺中的添加剂作用机理研究进展[A];2007(第13届)全国电子电镀学术年会暨绿色电子制造技术论坛论文集[C];2007年
5 吴志勇;李雪源;赵黎宁;杨文茂;;钛合金与铝合金及铝合金转化膜的电偶腐蚀研究[A];第九届全国转化膜及表面精饰学术年会论文集[C];2012年
6 高志明;文丽娟;;阴极保护电位对Q235钢氢脆敏感性和力学性能的影响[A];中国腐蚀电化学及测试方法专业委员会2012学术年会论文集[C];2012年
7 冯绍彬;苏畅;冯丽婷;;氧电极的催化、阻化作用及其对金属腐蚀的影响[A];纪念《金属制品》创刊40周年暨2012年金属制品行业技术信息交流会论文集[C];2012年
8 宋辉;徐献芝;朱梅;李芬;;三种极化作用下多孔电极单孔模型的计算[A];第九届全国渗流力学学术讨论会论文集(二)[C];2007年
9 胡治平;池华建;;阴极保护技术在变电所发电厂的应用[A];第三届安徽自然科学学术年会安徽省电机工程学会2005年学术年会论文集[C];2005年
10 杜军;唐敏;刘作华;范兴;陶长元;;电解金属锰辅助添加剂的研究[A];2009(重庆)中西部第二届有色金属工业发展论坛论文集[C];2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李高飞;数控选区电沉积快速成型的成型质量研究[D];浙江理工大学;2010年
2 陈里龙;金属电化学快速线切割技术研究[D];浙江理工大学;2010年
3 刘浩宇;静水压力和交变压力对环氧涂层失效行为的影响[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 丛园;缝隙和静水压力环境对316L不锈钢腐蚀行为的影响[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 陈晨;基于热重分析法的硫铁矿自燃特性实验研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
6 梅其政;两种环境友好型酸洗缓蚀剂的复配和性能研究[D];长沙理工大学;2009年
7 刘兰;导电高分子修饰活性炭电极的制备与电化学性能研究[D];中国海洋大学;2010年
8 李剑;B_4C复合材料的制备及耐海水腐蚀性能的研究[D];中国海洋大学;2010年
9 贺明辉;TiO_2、SnO_2复合纳米膜的制备及光生阴极保护性能研究[D];中国海洋大学;2010年
10 王敏;阳极氧化法制备二氧化钛氧化膜耐海水腐蚀性能研究[D];中国海洋大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王爱萍;杜敏;陆长山;曹圣山;王庆璋;;海洋平台复杂节点阴极保护电位分布的有限元法计算[J];中国海洋大学学报(自然科学版);2007年01期
2 李成杰;杜敏;李妍;张国庆;张艳芳;;动态海水中保护电位对钙质沉积层形成的影响[J];中国海洋大学学报(自然科学版);2011年Z2期
3 董俊明,潘希德,樊培丽,戚继皋,薛锦;用慢应变速率法评定低合金钢焊接接头的应力腐蚀破裂[J];西安交通大学学报;1998年07期
4 刘晓建;;海洋环境中的防腐蚀涂层技术及发展[J];现代涂料与涂装;2010年04期
5 李光福,吴忍,田井雷,廷权,褚武扬;低合金超高强度钢的晶界性质对应力腐蚀断裂行为的影响[J];宇航学报;1996年03期
6 杜艳霞;张国忠;;储罐底板外侧阴极保护电位分布的数值模拟[J];中国腐蚀与防护学报;2006年06期
7 曹圣山;孙吉星;;阴极保护设计问题的优化模型[J];中国腐蚀与防护学报;2007年02期
8 杜艳霞;张国忠;李健;;阴极保护电位分布的数值计算[J];中国腐蚀与防护学报;2008年01期
9 常娥;闫永贵;李庆芬;马力;;阴极极化对921A钢海水中氢脆敏感性的影响[J];中国腐蚀与防护学报;2010年01期
10 李润培,谢永和,舒志;深海平台技术的研究现状与发展趋势[J];中国海洋平台;2003年03期
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 张林;模拟深海环境X70钢阴极保护过程及其氢脆敏感性研究[D];中国海洋大学;2011年
2 苗燕;深海用全固态参比电极的研究[D];重庆大学;2003年
3 刘猛;热浸镀钢材在海水中的氢渗透行为和脆性研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2008年
4 纪俊刚;在海底管道的阴极保护中数学模型的建立与应用研究[D];中国海洋大学;2008年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 李成杰;杜敏;;深海钢铁材料的阴极保护技术研究及发展[J];中国腐蚀与防护学报;2013年01期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 李异,李建三,郝小军;镁合金牺牲阳极研究[J];化工腐蚀与防护;1997年04期
2 李相怡,翁永基;金属储罐底板外侧阴极保护电位分布的解析计算法[J];石油学报;1998年03期
3 胡士信;复合式牺牲阳极的研制与应用[J];油气储运;1998年09期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孙建;;PS-1多功能三相恒电位仪阴极保护的应用[J];黑龙江科技信息;2007年08期
2 张洁;;古代青铜器的阴极保护方法探讨[J];黑龙江科技信息;2008年34期
3 熊信勇,许川壁,姚植忠,许世力,林连进,郑斌,杨立辉,严涛,严文侠,王华接,严岩,程志强;海洋平台阴极保护监测系统的研制及应用[J];热带海洋学报;2003年01期
4 苏华;;罐底外壁阴极保护在克石化公司13罐区的应用[J];中国科技信息;2011年11期
5 邱富荣;石油平台阴极保护的检测与监测技术[J];中国海洋平台;1995年04期
6 侯保荣,西方,笃,水流,徹,春山志郎;阴极保护时碳钢的交流阻抗特性和最佳防蚀电位[J];海洋与湖沼;1993年03期
7 李鑫,杜鸿雁,张杰,张胜涛,魏绪钧,李焰;热浸镀用锌及锌铝合金的恒电流电化学性能[J];海洋科学;2005年07期
8 吴远军;胡晓兵;;接地装置阴极保护法及其设计[J];科技风;2009年21期
9 王在峰;孙虎元;孙立娟;;海水中A3钢样阴极保护电化学场的二维有限元计算[J];海洋科学;2006年07期
10 张鼎;;论原油浮顶罐底板腐蚀原因及防护措施[J];民营科技;2008年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杜敏;曹振宇;宋积文;;流动性对Q235钢海水阴极保护时钙镁沉积层的影响[A];2010年全国腐蚀电化学及测试方法学术会议摘要集[C];2010年
2 刘福国;马桂君;李响;;阴极保护数值模拟计算在海洋平台的应用研究[A];第十五届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(中)[C];2011年
3 刘福国;马桂君;李响;;船体盐水舱阴极保护数值模拟计算研究[A];第十五届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(中)[C];2011年
4 李捷;;埋地管道阴极保护数据自动检测和分析技术[A];中国城市燃气管网安全运行技术研讨会交流材料[C];2011年
5 钱思成;张有慧;张国庆;陆长山;;导管架阴极保护及监测系统设计[A];2009年度海洋工程学术会议论文集(下册)[C];2009年
6 高志明;林峰;宋诗哲;;潮汐发电贯流电机用钢阴极保护时的电化学阻抗谱和表面力学特征[A];2010年全国腐蚀电化学及测试方法学术会议摘要集[C];2010年
7 张丰;尹旭东;佟昊霖;薛致远;陈洪源;王维斌;刘玲莉;;极化曲线在管道阴极保护检测和数值模拟中的应用[A];中国腐蚀电化学及测试方法专业委员会2012学术年会论文集[C];2012年
8 范新庄;王佳;;虚拟仪器技术在阴极保护中的应用[A];2008年全国腐蚀电化学及测试方法学术交流会论文摘要集[C];2008年
9 刘立维;兰志刚;王秀通;宋积文;李言涛;;深水导管架多通道腐蚀监测数据采集系统开发与应用[A];第十三届中国科协年会第13分会场-海洋工程装备发展论坛论文集[C];2011年
10 林泽泉;赖跃坤;胡融刚;杜荣归;林昌健;;ZnS/CdS-TiO_2复合电极的光生阴极保护性能研究[A];2010年全国腐蚀电化学及测试方法学术会议摘要集[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 王璐;检测公司中标苏丹1/2/4区阴极保护工程[N];石油管道报;2010年
2 吴枫 李红旗;苏丹阴极保护升级项目举行开球会[N];石油管道报;2007年
3 辽宁 周德麟;电热水器内胆的阴极保护[N];电子报;2004年
4 刘严强;深井阳极技术与油气田阴极保护防腐[N];中国石油报;2003年
5 记者 赵桢;长庆首创丛式井套管阴极保护工艺技术[N];中国石油报;2001年
6 通讯员 贾洪虎;旧管网告别千疮百孔[N];中国船舶报;2003年
7 吴霏 郝力敏 本报记者 潘巧丹;盆地能圆“深海梦”?四川能![N];中国高新技术产业导报;2011年
8 本报通讯员 王雪峰 王珑;创新方法 完善机制 确保效果[N];石油管道报;2009年
9 记者 姜斯雄;安全:不断完善预案[N];中国石油报;2006年
10 ;延长混凝土寿命的技术[N];中国建材报;2001年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 兰志刚;海洋石油平台导管架阴极保护数值仿真研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2012年
2 王巍;几种金属在海水中阴极保护数值计算及瞬态激励影响研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2011年
3 黄腾飞;埋地管道阴极保护电位参数及电位测试技术研究[D];西南石油学院;2004年
4 许立坤;阴极保护用金属氧化物阳极研究[D];天津大学;2005年
5 赵晓栋;硫酸盐还原菌对海洋用钢腐蚀行为的影响及其控制[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2007年
6 杜艳霞;金属储罐底板外侧阴极保护电位分布规律研究[D];中国石油大学;2007年
7 王秀通;海水和海泥中阴极保护系统的边界元计算[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2005年
8 周宗强;长庆油田油水井套管腐蚀机理及防腐工艺技术研究[D];西南石油大学;2009年
9 胡舸;海底管线腐蚀检测与腐蚀预测的研究[D];重庆大学;2007年
10 朱永艳;硫酸盐还原菌和极化电位对海洋结构用钢在海泥中的应力腐蚀开裂敏感性的影响[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 曹振宇;模拟深海环境阴极保护初期钙镁沉积层的研究[D];中国海洋大学;2010年
2 郭庆锟;钛管凝汽器腐蚀规律及可调式牺牲阳极阴极保护研究[D];中国海洋大学;2005年
3 何旭;海底管道防腐状态检测的基础研究[D];大连理工大学;2005年
4 张晓波;电化学保护对局部腐蚀闭塞区的作用机制研究[D];北京化工大学;2000年
5 李彬;阴极保护下埋地管道涂层及腐蚀与防护态势评价方法研究[D];西南石油学院;2004年
6 姜海峰;阴极保护在发电厂中的应用[D];山东大学;2005年
7 李碧英;船舶压载舱阴极保护屏蔽效应研究[D];大连理工大学;2002年
8 赵菊梅;舰船阴极保护电磁效应数值模拟仿真研究[D];大连理工大学;2005年
9 丁清苗;电化学方法研究交流干扰对埋地管线的影响[D];中国石油大学;2010年
10 倪浩;在役输气管道涂层老化评价方法研究和应用[D];西南石油学院;2003年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026