牺牲阳极在地下井水及海水环境中的阴极保护性能及应用

发布时间：2017-10-01 02:34

  本文关键词：牺牲阳极在地下井水及海水环境中的阴极保护性能及应用

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【摘要】：换热器是工业生产中极易发生腐蚀的设备,由于换热器的结构不同以及服役条件的差别,因此换热器的腐蚀问题一直存在,解决换热器的腐蚀问题就变得尤为重要。阴极保护法是有效避免换热器腐蚀的措施之一,而阴极保护涉及的工艺较复杂,如阳极材料的合理选择、阳极材料在服役环境中的性能评价、阴极保护的设计等等都是阴极保护过程面临的常见问题。本文通过失重法、自放电法和极化技术研究了Zn阳极、Al阳极分别在地下井水和模拟海水中对20#钢的保护性能,并优选出性能优良的阳极材料。本工作得到了如下重要结论:(1)通过失重法测试20#钢在地下井水和模拟海水中分别与Zn阳极、Al阳极偶合的腐蚀速率,以及观察金属腐蚀形貌。结果表明,在地下井水或模拟海水中,与Zn阳极、Al阳极偶合的20#钢均腐蚀较轻,产物容易脱落,而未偶合的20#钢腐蚀较严重,有明显的点蚀产生,说明牺牲阳极材料起到了良好的保护作用。(2)通过自放电法和极化技术测试了不同温度下Zn阳极、Al阳极分别在地下井水和模拟海水中与20#钢构成牺牲阳极体系的电化学性能,并绘制出不同温度下Zn阳极、Al阳极和20#钢的极化曲线和开路电位/工作电位与时间的关系曲线。结果表明,无论在地下井水中还是在模拟海水中,Zn阳极和Al阳极均表现出良好的电化学性能,且Zn阳极并未随着温度的升高而出现电位逆转行为。(3)在上述研究结果的基础上,对某化工厂中实际使用的换热器进行牺牲阳极阴极保护工程。根据腐蚀调查和腐蚀原因分析的结果,在换热器上安装了锌阳极,该设备已经运行一年,防腐效果良好,说明本研究工作具有重要的理论意义和实用价值。
【关键词】：牺牲阳极 Zn-Al-Cd阳极 Al-Zn-In阳极 电化学性能 电位逆转
【学位授予单位】：辽宁师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 引言10-43
• 1.1 阴极保护的基本原理10-16
• 1.2 阴极保护系统16-20
• 1.2.1 外加电流法阴极保护系统16-17
• 1.2.2 牺牲阳极法阴极保护系统17-20
• 1.3 阴极保护系统的设计20-37
• 1.3.1 牺牲阳极材料的筛选20-23
• 1.3.2 牺牲阳极发生电流量的确定23-27
• 1.3.3 牺牲阳极布置27-34
• 1.3.4 牺牲阳极的安装34-36
• 1.3.5 调试运行36-37
• 1.4 常见的牺牲阳极体系37-41
• 1.4.1 埋地管道体系牺牲阳极阴极保护37
• 1.4.2 船舶体系牺牲阳极阴极保护37-38
• 1.4.3 城市燃气管道体系牺牲阳极阴极保护38-39
• 1.4.4 钢管桩体系牺牲阳极阴极保护39-40
• 1.4.5 海底管线体系牺牲阳极阴极保护40
• 1.4.6 换热器体系牺牲阳极阴极保护40-41
• 1.5 本课题的选题背景41
• 1.6 本课题的主要研究内容及对科学上的贡献41-43
• 1.6.1 本课题的主要研究内容41-42
• 1.6.2 本课题对科学上的贡献42-43
• 2 Zn阳极、Al阳极在地下井水中阴极保护性能综合评价43-55
• 2.1 概述43
• 2.2 实验部分43-47
• 2.2.1 实验材料及仪器43-44
• 2.2.2 20#钢在地下井水中分别与 Zn 阳极、Al 阳极偶合的腐蚀速率44-46
• 2.2.3 不同温度下，电化学法测试Zn阳极、Al阳极在地下井水中的性能46
• 2.2.4 不同温度下，自放电法测试Zn阳极、Al阳极在地下井水中的性能46-47
• 2.3 结果与讨论47-54
• 2.3.1 20#钢在地下井水中的腐蚀速率47
• 2.3.2 温度对Zn阳极、Al阳极在地下井水中电化学性能的影响47-52
• 2.3.3 温度对Zn阳极、Al阳极与20#钢偶合工作电位的影响52-54
• 2.4 小结54-55
• 3 Zn阳极、Al阳极在模拟海水中阴极保护性能综合评价55-67
• 3.1 概述55
• 3.2 实验部分55-58
• 3.2.1 实验材料及仪器55-57
• 3.2.2 20#钢在模拟海水中分别与 Zn 阳极、Al 阳极偶合的腐蚀速率57-58
• 3.2.3 不同温度下，电化学法测试Zn阳极、Al阳极在模拟海水中的性能58
• 3.2.4 不同温度下，，自放电法测试Zn阳极、Al阳极在模拟海水中的性能58
• 3.3 结果与讨论58-66
• 3.3.1 20#钢在模拟海水中的腐蚀速率58-59
• 3.3.2 温度对Zn阳极、Al阳极在模拟海水中电化学性能的影响59-64
• 3.3.3 温度对 Zn 阳极、Al 阳极与 20#钢偶合工作电位的影响64-66
• 3.4 小结66-67
• 4 温度对纯Zn阳极在地下井水及模拟海水中的影响67-72
• 4.1 概述67
• 4.2 实验部分67-68
• 4.2.1 实验药品及仪器67
• 4.2.2 纯Zn阳极电化学性能测试67-68
• 4.3 结果与讨论68-71
• 4.3.1 温度对三种材料腐蚀电位的影响68-71
• 4.4 小结71-72
• 5 牺牲阳极在换热器阴极保护中的应用72-85
• 5.1 概述72-73
• 5.2 换热器的腐蚀分析73-75
• 5.3 阴极保护设计75-79
• 5.3.1 牺牲阳极材料的选择75-78
• 5.3.2 牺牲阳极的有关计算78-79
• 5.4 牺牲阳极阴极保护的实施79-84
• 5.4.1 阳极的分布79-81
• 5.4.2 牺牲阳极安装81
• 5.4.3 测试及维护81-82
• 5.4.4 施工步骤82-84
• 5.5 小结84-85
• 6 结论85-86
• 参考文献86-89
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文89-90
• 致谢90

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本文编号：951878