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《中国科学院研究生院(海洋研究所)》 2011年
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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

王巍  
【摘要】:对于阴极保护下海洋钢结构物(如海洋环境中的管线、船体、储油罐和油气平台等)的电位分布情况,国内外已有较多研究报道。其研究主要集中在稳态下海洋钢结构物的电位和电流分布特征,外加条件通常只有阴极保护而没考虑其它附加激励影响。海洋工程结构的阴极保护系统设计和监、检测较复杂,实海工程造价成本高、工作量大、周期长。数值模拟方法能够减少或避免经验估算法造成的局部区域过保护和欠保护状态,能够计算预测监、检测过程中遗漏的数据和实验手段无法测试的数据。本论文采用理论分析、预实验、模拟计算、实验验证等研究流程,分别对铝基牺牲阳极阴极保护Q275钢、Q275钢保护紫铜、缝隙腐蚀、小尺度激励实验模拟、大尺度激励实验模拟进行了研究。主要工作如下: 1、设计了海水中铝基牺牲阳极保护Q275钢的电极电位分别处于保护范围内、过保护、欠保护状态下的物理模型,推导Laplace方程的弱形式方便了有限元程序设计。利用Kriging网格化插值法比较了有限元计算和实验数据。结果表明,有限元法模拟计算三种保护状态下的电位分布接近测量值。 2、在海水中使用Q275钢作为牺牲阳极保护紫铜,建立了6个二维物理模型。用有限元法模拟计算了各物理模型阴极保护体系的电位分布,并进行实验验证。结果表明,二维有限元法能很好地模拟该阴极保护体系的电位分布。在小范围内Q275钢和紫铜电偶对的距离远近对电位分布影响不大。各模型中具有代表性的X轴、Y轴方向的电位模拟计算值与实测值接近。Q275钢阴极保护紫铜具有可行性,有限元法计算能够为其阴极保护设计提供依据。 3、研究建立了薄、窄缝隙内的化学反应机理模型,该稳态模型细致的描述了缝隙内溶解氧、氢离子反应。模型包括了缝隙内六个平行的电化学反应:多电极反应(Fe、Cr、Ni的溶解氧化反应)和三个阴极反应(氧还原反应、氢还原、水解离)。计算中认为阳极金属反应对腐蚀过程的影响与金属中各元素成分的摩尔比成正比。计算得到了缝隙内pH值、电压、电流密度和氧浓度分布,并进行了实验验证。经分析,计算值和实验验证值接近。 4、提出了阴极保护下海洋钢结构物电化学瞬态响应研究,探讨了在附加恒电量瞬态激励下,钢结构物表面的电位和电流密度分布的响应变化规律。研究介质为海水,分别建立了304不锈钢和Q235钢在不同几何结构、尺寸等边界条件下电位和电流密度随时间的变化响应数值模型。用自制矩阵电极和多通道腐蚀监测器进行了相应的测试实验。进行了附加电化学瞬态激励钢结构物的电位分布实验,并对各模型进行数值模拟。 5、完成了海水中大尺度钢架在有或无阴极保护下,受附加电化学瞬态激励后的电位响应实验。分别建立不同瞬态激励实验模型,通过模拟计算,初步研究了各模型的钢架表面电位和电流密度分布随时间延迟的响应变化规律。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(海洋研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TG174.41

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【引证文献】
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1 刘贵昌;孙文;王立达;;海水中牺牲阳极阴极保护的分段非线性边界数学模型[J];腐蚀与防护;2012年10期
【参考文献】
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1 李艳辉;李伟华;;牺牲层腐蚀二维数值模拟与仿真[J];半导体学报;2006年07期
2 郭兴蓬;俞敦义;叶康民;;缓蚀剂研究中的电化学方法——某些问题与新方法[J];材料保护;1992年10期
3 翟祥华,包伯荣,葛红花,周国定;模拟冷却水中304不锈钢的耐蚀性影响因素研究[J];材料保护;2003年04期
4 朱志平,黄可龙,周琼花,杨道武,陈恳;凝汽器铜管氨腐蚀的研究[J];材料保护;2005年07期
5 赵永韬,赵常就;模拟混凝土孔隙液中钢筋腐蚀行为的恒电量法监测[J];材料开发与应用;2000年01期
6 姚华;;数值模拟计算在地下管线及储罐的阴极保护设计中的应用[J];材料开发与应用;2008年03期
7 胡荣宗,赵雄超,翁玉华,林昌健;醋酸介质中溶解氧对不锈钢和磷脱氧铜腐蚀行为影响[J];电化学;2002年04期
8 杜艳霞;张国忠;刘刚;;罐底外侧深井阳极阴极保护电位分布规律研究[J];电化学;2006年01期
9 王爱萍;杜敏;王庆璋;曹圣山;孙吉星;;复杂阴极保护体系三维有限元建模研究(英文)[J];电化学;2007年04期
10 刘立炳,赵常就,陈范才,许岩,孙贺民;镀锌钝化膜耐蚀性能的研究[J];电镀与精饰;1999年04期
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1 赵永韬;恒电量脉冲瞬态响应测试技术及解析方法研究[D];华中科技大学;2005年
2 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
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1 王顺;铜管不锈钢管腐蚀性能及铁牺牲阳极保护研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2008年
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1 李果,刘涛,费金新,饶丹,郭兵兵;干湿循环混凝土内钢筋腐蚀加速效应机理的研究[J];四川建筑科学研究;2005年05期
2 刘长坤;吴启凤;;建筑装饰中金属材料的腐蚀研究[J];四川建筑科学研究;2005年06期
3 吴功庭,刘芹;凝汽器铜管硫酸亚铁镀膜系统设置及运行工艺[J];安徽电力职工大学学报;2000年03期
4 姚能平;新型除氧剂二甲基酮肟的应用研究[J];安徽化工;2003年04期
5 俞红,季德霖;HR-2型水基金属清洗剂的研制及应用[J];安徽化工;2003年06期
6 杜海燕;彭小红;张燕芬;高岩;;豆渣中氨基酸类缓蚀剂的制备和缓蚀性能评价[J];安徽化工;2008年03期
7 李鹏;黄新民;吴进钱;吴玉程;杨明;秦兴国;;氮化铝添加量对Cu-AlN复合镀层腐蚀性能的影响[J];安徽化工;2010年S2期
8 沈春光,高峻岭;设备外腐蚀机理及防护措施[J];安徽化工;1998年06期
9 侯晓梅;化学镀镍-磷非晶态合金的阳极行为及钝化特性[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2000年02期
10 王连华,张明林;液化气加气站储罐阴极保护技术应用[J];鞍山科技大学学报;2003年03期
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1 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
2 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
3 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
4 孟庆娟;高建岭;白玉星;;阻锈剂在石化结构基础中应用的几个问题[A];北京力学会第十六届学术年会论文集[C];2010年
5 张东东;杜翠薇;程学群;李晓刚;;快速多极边界元法在阴极保护求解电位分布中的应用[A];经济发展方式转变与自主创新——第十二届中国科学技术协会年会(第二卷)[C];2010年
6 陈光章;闫永贵;马力;;我国牺牲阳极阴极保护现状[A];经济发展方式转变与自主创新——第十二届中国科学技术协会年会(第二卷)[C];2010年
7 张艳;张霁菁;王印培;;某海水泵叶片断裂失效分析[A];2007年全国失效分析学术会议论文集[C];2007年
8 张维;操丰;王建军;;秦山第二核电厂SEP系统管道腐蚀与防护研究[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集(第一卷·第2册)[C];2009年
9 陈志量;张业明;穆旻晧;方达经;林安;甘复兴;;浅谈海水对混凝土沉管隧道的腐蚀与防护[A];第七届全国表面工程学术会议暨第二届表面工程青年学术论坛论文集(一)[C];2008年
10 汪川;王振尧;柯伟;张启富;;碳钢在沈阳城市大气中初期腐蚀机理研究[A];第七届全国表面工程学术会议暨第二届表面工程青年学术论坛论文集(一)[C];2008年
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1 王洪芬;涉海抗菌耐蚀性TiO_2复合薄膜的制备及其性能研究[D];中国海洋大学;2010年
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3 邹妍;海水中锈层覆盖碳钢的腐蚀电化学行为研究[D];中国海洋大学;2010年
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5 陈振宇;基于原子力显微镜和电化学方法的缓蚀剂机理研究[D];华中科技大学;2010年
6 刘倞;硅烷sol-gel薄膜及含硅烷的聚合物涂层的电沉积研究[D];浙江大学;2010年
7 戈成岳;聚苯胺应用复合方法及其防腐蚀性能研究[D];中国科学院研究生院(海洋研究所);2011年
8 张岩;含腐蚀损伤船体结构屈曲评估方法研究[D];大连理工大学;2011年
9 王芸;电化学阻抗谱在复合材料结构和性能研究中的应用[D];华中科技大学;2011年
10 胡骞;缝隙腐蚀的电化学噪声特征及机理研究[D];华中科技大学;2011年
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1 苏志俊;稀土元素对Ni60自熔性合金涂层组织和性能的影响[D];河南理工大学;2010年
2 徐珊;奥氏体不锈钢点蚀行为的研究[D];南昌航空大学;2010年
3 李新义;红壤土壤腐蚀直接、连续监测技术的研究[D];南昌航空大学;2010年
4 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
5 任振伟;高压扭转工艺对生物镁锌钙合金组织及性能的影响[D];郑州大学;2010年
6 李冬梅;CuCrFeNiMn高熵合金的耐蚀性能研究[D];郑州大学;2010年
7 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
8 孟祥瑞;镁锂合金合金化及其固态复合技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 张曰涛;AZ91D镁合金化学镀Ni-W-P研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 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
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1 翁永基;阴极保护设计中的模型研究及其应用[J];腐蚀科学与防护技术;1999年02期
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1 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
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1 刘磊;船体阴极保护电位分布研究[D];大连理工大学;2006年
2 何其昀;海洋工程防腐系统数值模拟优化设计技术研究[D];大连理工大学;2009年
【二级参考文献】
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1 李合生,毛剑琴,韩宇;小波变换在大地回波噪声处理中的应用[J];北京航空航天大学学报;2001年02期
2 陈景霞,潘立登;基于阈值决策的小波降噪方法研究及其改进[J];北京化工大学学报(自然科学版);2003年06期
3 ;中国腐蚀与防护学会[J];表面工程资讯;2006年01期
4 蒋雄;锌镀层铬酸钝化膜的形成机理及其色泽成因的探讨[J];材料保护;1976年06期
5 郭兴蓬;俞敦义;叶康民;;缓蚀剂研究中的电化学方法——某些问题与新方法[J];材料保护;1992年10期
6 齐公台,郭稚弧,魏伯康,王希琳;高温锌基牺牲阳极的研制[J];材料保护;1997年10期
7 冯功和,周茂华,周奎政;恒电量法智能腐蚀解析与信号数据处理系统[J];材料保护;1998年04期
8 朱志平,陈天江,吴志宏;某热电厂凝汽器铜管汽侧腐蚀原因分析[J];材料保护;1998年12期
9 凌国平,刘涛,王勤;化学镀Ni-P层抗溴化锂溶液腐蚀的研究[J];材料保护;2001年07期
10 翟祥华,包伯荣,葛红花,周国定;模拟冷却水中304不锈钢的耐蚀性影响因素研究[J];材料保护;2003年04期
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1 刘学庆;热海水中高效铝基牺牲阳极的研制[D];中国科学院海洋研究所;2001年
2 朱卫东;恒电位控制下的恒电量智能化腐蚀监测仪的研制[D];湖南大学;2003年
3 刘颖;复杂海洋结构物防腐研究[D];大连理工大学;2005年
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3 杜艳霞;张国忠;刘刚;;阳极电场对罐底外侧阴极保护电位分布的影响[J];腐蚀科学与防护技术;2006年05期
4 王爱萍;杜敏;王庆璋;曹圣山;孙吉星;;复杂阴极保护体系三维有限元建模研究(英文)[J];电化学;2007年04期
5 张天良;求油井套管阴极保护电位分布的数值方法[J];新乡师范高等专科学校学报;2000年02期
6 邱枫,徐乃欣;钢质贮罐底板外侧阴极保护时的电位分布[J];中国腐蚀与防护学报;1996年01期
7 朱志平,杨道武;铜管内部阴极保护电位分布公式探讨[J];腐蚀与防护;2003年05期
8 张俊义;站内埋地管道阴极保护经验介绍[J];油气储运;1989年04期
9 E Field;段光才;;电化学腐蚀的处理[J];石油化工腐蚀与防护;1993年03期
10 彭乔,殷正安,李淑英,葛文林;海水输送管道外加电流阴极保护[J];材料保护;1994年10期
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1 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
2 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
3 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
4 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
5 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
6 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
7 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
8 李正奉;甘复兴;毛旭辉;;阴极保护下缝隙行为的数值模拟研究[A];2004年腐蚀电化学及测试方法学术交流会论文集[C];2004年
9 高福庆;张世华;冯洪臣;;网状阳极在储罐底板阴极保护中的应用[A];2004年腐蚀电化学及测试方法学术交流会论文集[C];2004年
10 高联益;阎东;孟凡前;安锦;陈晓能;张宗旺;王中华;张承典;徐乃欣;;用可换性镁带阳极对已建地面钢质贮罐底板实施阴极保护的新技术[A];第二届石油石化工业用材研讨会论文集[C];2001年
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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 通讯员 贾洪虎;旧管网告别千疮百孔[N];中国船舶报;2003年
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8 记者 姜斯雄;安全:不断完善预案[N];中国石油报;2006年
9 ;延长混凝土寿命的技术[N];中国建材报;2001年
10 孟晶;合理采用防腐技术可免近半损失[N];中国化工报;2008年
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1 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
2 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
3 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
4 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
5 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
6 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
7 许立坤;阴极保护用金属氧化物阳极研究[D];天津大学;2005年
8 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
9 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
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
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3 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
4 姜海峰;阴极保护在发电厂中的应用[D];山东大学;2005年
5 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
6 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
7 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
8 田飞;埋地管道阴极保护相关技术研究[D];天津大学;2005年
9 周磊;罐底外侧阴极保护电位分布模拟试验研究[D];中国石油大学;2008年
10 王爱萍;滨海电厂钛管凝汽器阴极保护电位场分布数学模型的研究[D];中国海洋大学;2005年
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