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题名	金属在海洋土壤中的电化学行为和海底管道防蚀技术的研究
作者	郭琦龙
学位类别	硕士
答辩日期	1997
授予单位	中国科学院福建物质结构研究所
授予地点	中国科学院福建物质结构研究所
导师	苏方腾
关键词	金属腐蚀 电化学腐蚀 管道防蚀 海洋 土壤
中文摘要	在当今陆地资源日见枯竭，而人类对资源的需求日益增加的情况下，海洋以其所蕴藏的巨大、丰富资源，越来越受到人类的重视，海洋资源的开发、利用也日益蓬勃发展起来，人们已预测：二十一世纪将是海洋的世纪。海底运输管线，作为海洋资源开发、利用的一个重要部分，也日益受到人们的重视。海底线是项投资巨大的永久性工程，一般要求在不加维修的条件下正常服役20年以上。然而在实际应用中，由于海洋环境条件极其复杂，常常会因各种因素引起管线事故，造成管线使用寿命大大缩短，带来巨大经济损失。根据海底管线事故报告统计，海底环境引起的管线腐蚀，是造成管线事故的一个重要原因。几十年来，在海底管线防腐蚀方面，人们已做了大量的工作，并取得了很大进展，但我国在这方面起步晚，开发、利用少，有很多问题有待解决。本工作主要是为设计厦门-金门海底输水管线而进行的一项应用基础研究。主要应用电化学动电位线性极化扫描、电化学交流阻抗测量和光电子能谱等方法，研究了厦门海域内海底土壤的腐蚀性，金属（碳钢、涂装钢和铝牺牲阳极）在海底土壤中的电化学特性，碳钢与铝牺牲阳极在海底土壤中的电偶作用，并在以上工作的基础上，应用电极过程动力学理论，提出一新的阴保护方程，定量描述了阴极保护系统中保护电流与牺牲阳极面积的关系，该方程克服了以前经验或半经验公式的缺陷，对实际系统的考虑更加完整，描述更加准确。最后对厦门-金门海底输水管线进行防蚀工程设计，提出了一套设计方案。研究结果发现，海底土壤与土壤相比为强腐蚀性介质，与海水相比腐蚀性要弱，并存在一定的细菌腐蚀，碳钢在海泥和海水中的极化行为相似，在阴极极化时都表现出明显的氧还原和析氢反应的发生，碳钢的海水中的腐蚀电流比在海泥中的腐蚀电流大好几倍。对涂装钢的研究表明， 在介质中，厚膜聚合物涂装钢的腐蚀反应受到介质在涂层中扩散过程影响大，而薄膜聚合物涂装钢的腐蚀反应受介质扩散过程影响小。在涂层的防腐性能上， 一般来说，同一涂层厚度的涂装钢，在海泥中的腐蚀速度要小于在海水中的腐蚀速度；不同涂层厚度的涂装钢，厚膜的腐蚀速度要小于薄膜的腐蚀速度。在铝牺牲阳极的研究中发现，铝牺牲阳极在海泥和海水中腐蚀一段时间后，由于其在海水中形成的腐蚀产物沉积层比在海泥中形成的腐蚀产物沉积层更致密，使得铝牺牲阳极在海水中的腐蚀反应比在海泥中更难进行，从而造成铝牺牲阳极在海泥中的腐蚀速度大于海水中的腐蚀速度。另外通过交流阻抗测试发现，带锈层金属的等效电路模型，理论模拟结果与实测结果比较表明，所提出的阻抗模型能够较准确的反应出各体系的阻抗行为。电偶测试表明，当碳钢与铝牺牲阳极偶合时，随着阴阳极面积比的增大，电偶电流密度减小，电偶电位增大。传统的阴极防腐蚀设计中，牺牲阳极实际输出电流按简化公式计算，未能定量描述阴、阳极在保护中电化学极化时电位的偏移以及有机涂层对输出电流的影响，致使阴极保护系统中实际的输出电流与设计的电流相差较大，影响了阴极保护的效果和保护年限。本工作根据电极过程动力学原理，多方面考虑影响因素，提出一阴保护系统输出电流的计算方程。最后，依据金属在厦门海域海泥中的电化学行为并参考国内外海底管线防蚀经验，按照实地情况确定了管线最小保护电流和最小保护电位的防腐蚀参数，提出厦门-金门海底输水管线的设计方案。
语种	中文
公开日期	2013-05-07
页码	133
内容类型	学位论文
源URL	[http://ir.fjirsm.ac.cn/handle/350002/7412]
专题	福建物质结构研究所_中科院福建物质结构研究所_学位论文
推荐引用方式 GB/T 7714	郭琦龙. 金属在海洋土壤中的电化学行为和海底管道防蚀技术的研究[D]. 中国科学院福建物质结构研究所. 中国科学院福建物质结构研究所. 1997.

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