海水中金属外加电流阴极保护的电场形态研究

发布时间：2017-09-18 00:42

  本文关键词：海水中金属外加电流阴极保护的电场形态研究

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【摘要】：随着科技的发展，在工业中使用金属及金属制品的场合越来越多，而伴随着金属的广泛使用，金属的腐蚀现象发生概率也越来越高。在科学技术进步的过程中，金属腐蚀的危害主要体现为：在经济方面造成的损失逐年增加，在工业中使用金属时造成的安全事故频发，在资源方面对金属资源的浪费越来越严重。因此，在很多方面，防止金属腐蚀的技术受到人们的重视程度越来越大。而随着金属在海水中的使用量的增加，研究如何有效的防止海水中金属腐蚀有着至关重要的意义。 本文根据金属在电解质中的电化学反应原理，对金属的电化学腐蚀原理加以理解和研究。在理解了电化学腐蚀原理的基础上，从腐蚀原理入手，着重对金属的外加电流阴极保护法做了分析。根据外加电流阴极保护法常用的三电极体系，利用ANSYS有限元分析软件，从电学角度出发，在ANSYS中建立了关于整个阴极保护系统的等尺寸的三维模型，并对其整体电位分布规律、任意截面的电位分布规律、电极相对位置对电位分布的影响、电极入水深度对电位分布的影响等方面进行了仿真研究。根据仿真采用的模型搭建实际系统，按照仿真所用路径在实际系统中测出实际路径上的电位值。仿真的结果与实际测量的结果都导入MATLAB中，利用MATLAB绘制出三维曲面和二维曲线来验证仿真结果的准确性和仿真结论的真实性。 本文利用ANSYS软件进行仿真分析，，使海水中金属受到外加电流阴极保护时的电极间的电位分布情况得到了直观的展现。同时本文利用了沿着不同方向进行不同位置的电位测试方法，展示了阴极保护时海水中电位沿着不同方向的分布特点，研究了研究电极与激励电极间相对位置变化以及电极本身位置变化对整体电位分布的影响，使得阴极保护系统的仿真结果与实际应用更有效的结合，为优化系统提供依据。
【关键词】：阴极保护 ANSYS有限元分析 外加电流法 电位分布
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题研究的意义及背景9-10
• 1.2 国内外研究的发展现状10-13
• 1.2.1 国外研究的发展现状10-11
• 1.2.2 国内研究的发展现状11-13
• 1.3 本文主要研究内容13-15
• 第2章 金属腐蚀与阴极保护基本原理15-24
• 2.1 金属腐蚀原理15-20
• 2.1.1 金属腐蚀的定义与分类15-18
• 2.1.2 金属电化学腐蚀的基本原理18-20
• 2.2 阴极保护的基本原理20-22
• 2.2.1 阴极保护的介绍20
• 2.2.2 两种阴极保护法的介绍20-22
• 2.2.3 两种阴极保护法的比较22
• 2.3 本章小结22-24
• 第3章 利用 ANSYS 对阴极保护系统仿真研究24-41
• 3.1 ANSYS 有限元软件概述24-25
• 3.2 建立阴极保护模型25-29
• 3.3 后处理结果分析29-31
• 3.4 长度方向上不同位置的电位分布研究31-33
• 3.5 宽度方向上不同位置的电位分布研究33-34
• 3.6 激励电极与研究电极相对位置变化的研究34-36
• 3.7 激励电极位置变化的研究36-39
• 3.8 本章小结39-41
• 第4章 外加电流阴极保护系统模型搭建41-55
• 4.1 三电极外加电流阴极保护体系概述41-43
• 4.2 三电极外加电流阴极保护体系详述43-46
• 4.2.1 研究电极43-44
• 4.2.2 参比电极44-45
• 4.2.3 辅助阳极45-46
• 4.3 阴极保护实验装置46-48
• 4.4 可调直流电压源48-51
• 4.5 可持续供电装置的选择51-54
• 4.6 本章小结54-55
• 第5章 数据测量结果与仿真验证55-64
• 5.1 验证不同激励电压下的仿真结果56-60
• 5.2 验证不同位置的电位分布规律60-62
• 5.3 验证激励电极入水深度变化对电位分布的影响62-63
• 5.4 本章小结63-64
• 第6章 结论64-65
• 参考文献65-68
• 附录 A 硬件实物68-70
• 附录 B 硬件 PCB 图70-71
• 附录 C ANSYS 仿真部分程序71-76
• 附录 D 不同激励电压下的部分实际测量值76-78
• 在学研究成果78-79
• 致谢79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 张关根,钱卫忠,肖志坚,高峰;舰船海水管系防腐现状和对策[J];船舶;1997年03期

2 唐玲宝;海水管阴极保护装置的现状及其改造方案[J];材料保护;2002年01期

3 许立坤,王廷勇,高玉柱,王朝臣,董克贤,陈光章;船舶外加电流阴极保护用辅助阳极组件[J];材料开发与应用;2001年02期

4 朱殿瑞,鞠琳莉,管红波,于志华,何树全;气相阴极保护技术中石墨参比电极的改进[J];大庆石油学院学报;2005年01期

5 黄永昌,周泓仁;钢管桩码头的外加电流阴极保护[J];腐蚀与防护;1999年02期

6 黄永昌;电化学保护技术及其应用 第五讲 船舶的阴极保护[J];腐蚀与防护;2000年07期

7 范隆海;电厂淡水凝汽器腐蚀的阴极保护[J];腐蚀与防护;2001年07期

8 武烈;;我国阴极保护技术的发展及其高新技术化的探索[J];腐蚀与防护;2006年03期

9 管学鹏;张文锋;杨太年;;铝基牺牲阳极在天津港海泥中的应用[J];中国港湾建设;2012年02期

10 白立华;王思维;;牺牲阳极在天津港海水中的性能研究[J];中国港湾建设;2012年02期

本文编号：872381