海洋构筑物阴极保护PDF电子书下载

第1章 海洋构筑物及海洋环境腐蚀特征 1

1.1 海洋构筑物 1

1.2 海洋环境特点 2

1.2.1 五个区带 2

1.2.2 海水特征 5

1.3 海洋腐蚀特征 12

1.3.1 碳钢与低合金钢 12

1.3.2 不锈钢 13

1.3.3 铜合金 14

1.3.4 铝合金 15

1.4 海洋环境常见腐蚀类型 16

1.4.1 应力腐蚀开裂 16

1.4.2 腐蚀疲劳 18

1.4.3 磨损腐蚀 20

第2章 阴极保护原理 22

2.1 概述 22

2.1.1 电势-pH图 22

2.1.2 腐蚀原电池 24

2.1.3 极化曲线 25

2.2 阴极保护电位 26

2.3 阴极保护电流密度 27

2.4 阴极保护电流密度的影响因素 30

2.4.1 腐蚀电池的极化 30

2.4.2 涂覆层 31

2.5 阴极保护类型 31

2.5.1 牺牲阳极阴极保护 32

2.5.2 外加电流阴极保护 32

2.6 影响石灰质垢层形成的研究 32

2.6.1 常温动态条件下初始电流密度对石灰质垢层形成的影响 36

2.6.2 温度对石灰质垢层形成的影响 41

参考文献 49

第3章 海洋构筑物阴极保护设计 52

3.1 阴极保护设计准则 52

3.1.1 阴极保护电位 52

3.1.2 阴极保护电流密度 54

3.2 阴极保护设计方法 57

3.2.1 经验法 57

3.2.2 缩比模型法 58

3.2.3 数值仿真法 59

3.3 牺牲阳极阴极保护设计过程 66

3.3.1 平台导管架阴极保护设计过程 66

3.3.2 海底管线阴极保护设计过程 68

3.4 外加电流阴极保护设计过程 70

3.5 优化设计中的数值计算 72

3.5.1 海洋平台复杂节点阴极保护电位分布的有限元法计算 72

3.5.2 海底管道阴极保护数值计算 74

3.5.3 滨海电厂钛管凝汽器阴极保护电位场分布数学模型 80

3.5.4 深海温跃层环境下海管阴极保护数学模型的建立 86

3.5.5 凝汽器水室外加电流阴极保护的数值模拟 93

3.5.6 压载水舱阴极保护系统性能仿真及优化 97

参考文献 104

第4章 牺牲阳极 106

4.1 牺牲阳极的性能要求及检测技术 106

4.1.1 牺牲阳极的性能要求 106

4.1.2 牺牲阳极的检测技术 107

4.1.3 牺牲阳极材料种类 109

4.2 锌合金牺牲阳极 110

4.3 铝合金牺牲阳极 112

4.3.1 铝合金牺牲阳极材料 112

4.3.2 铝合金牺牲阳极性能影响因素 113

4.3.3 铝合金牺牲阳极的活化溶解机理 115

4.4 新型牺牲阳极 117

4.4.1 铁阳极 117

4.4.2 低电位阳极 123

4.4.3 低温阳极 124

4.4.4 高活化阳极 126

4.4.5 铝铝复合阳极 126

4.4.6 异形阳极 130

参考文献 133

第5章 外加电流阴极保护系统 136

5.1 电源设备 136

5.2 辅助阳极 138

5.3 参比电极 147

5.4 阳极屏蔽层 152

5.5 舵系和轴系接地装置 152

参考文献 152

第6章 不锈钢阴极保护 155

6.1 不锈钢阴极保护发展现状 155

6.1.1 不锈钢阴极保护对闭塞区的影响 155

6.1.2 阴极保护对钝化膜的影响 156

6.1.3 阴极保护过负导致析氢 157

6.1.4 不锈钢阴极保护电位选择研究现状 158

6.2 316L不锈钢在海水中的阴极极化规律 159

6.2.1 316L不锈钢在海水中的腐蚀电位 159

6.2.2 天然海水中316L不锈钢的阴极极化和循环伏安曲线 160

6.2.3 模拟闭塞溶液中316L不锈钢阴极极化曲线 162

6.2.4 316L不锈钢天然海水中恒电位阴极极化 163

6.2.5 模拟闭塞溶液中316L不锈钢恒电位阴极极化 163

6.2.6 316L不锈钢在模拟闭塞溶液中恒电位失重 164

6.2.7 316L不锈钢表面形貌分析 165

6.2.8 小结 171

6.2.9 对比分析讨论 172

6.3 316L不锈钢在模拟油田采出水中的阴极保护研究 172

6.3.1 316L不锈钢在模拟油田采出水中的阴极保护效果 173

6.3.2 316L不锈钢在模拟油田采出水中表面的阴极极化行为 176

6.3.3 阴极极化对316L不锈钢在模拟油田采出水中氢脆的影响 189

6.4 展望 193

参考文献 194

第7章 深海阴极保护 196

7.1 深海腐蚀环境特点 196

7.2 材料深海腐蚀行为 198

7.2.1 碳钢、低合金钢 199

7.2.2 不锈钢 200

7.2.3 铝及铝合金 201

7.2.4 铜及铜合金 203

7.2 5镍及镍合金 203

7.2.6 钛及钛合金 204

7.3 深海阴极保护设计 205

7.3.1 深海阴极保护材料 205

7.3.2 深海阴极保护设计参数 205

7.4 中高强度管线钢深海阴极保护过程研究 208

7.4.1 极化行为 209

7.4.2 石灰质垢层形成情况 209

7.4.3 阴极保护后慢拉伸试验结果 212

7.4.4 阴极极化对氢扩散的影响 223

参考文献 226

第8章 钢筋混凝土结构阴极保护技术 229

8.1 混凝土结构钢筋腐蚀的电化学原理 229

8.2 钢筋混凝土结构物阴极保护技术的发展 230

8.2.1 外加电流阴极保护技术的发展 230

8.2.2 牺牲阳极阴极保护技术的发展 231

8.3 钢筋混凝土结构的阴极保护参数 232

8.4 牺牲阳极阴极保护技术 233

8.4.1 牺牲阳极材料 233

8.4.2 应用于混凝土中牺牲阳极的种类 234

8.5 外加电流阴极保护技术 235

8.5.1 概述 235

8.5.2 辅助阳极系统及其特点 236

8.5.3 外加电流阴极保护施工和调试 238

8.6 两种阴极保护技术比较 239

8.7 钢筋混凝土结构的腐蚀与防护监/检测技术 240

8.7.1 钢筋半电池电位测量 240

8.7.2 表面电位测量 241

8.7.3 混凝土电阻率的测量 241

8.7.4 线性极化电阻测量 242

8.7.5 恒电流脉冲法 243

8.7.6 恒电量法 243

8.7.7 电化学阻抗谱法 244

8.7.8 电化学噪声分析法 245

8.7.9 嵌入式腐蚀监测传感器 245

8.7.10 光纤传感器 246

8.7.11 超声脉冲速度测量 246

8.7.12 红外热成像技术 247

8.7.13 X射线照相技术 247

8.7.14 外观检验 247

参考文献 247

第9章 海上在役石油平台阴极保护系统的延寿修复技术 253

9.1 概述 253

9.2 在役石油平台阴极保护系统评估 254

9.3 海洋构筑物延寿修复技术方案选择 258

9.3.1 牺牲阳极延寿修复技术 258

9.3.2 外加电流延寿修复技术 261

9.3.3 阴极保护延寿方案的选择 266

9.4 海洋构筑物阴极保护延寿修复方案实施 269

9.4.1 海洋构筑物阴极保护优化设计 269

9.4.2 JZ120-1导管架平台缩比模型法外加电流阴极保护优化设计 270

9.4.3 JZ120-1导管架平台数值模型法外加电流阴极保护优化设计 277

9.4.4 牺牲阳极延寿修复安装 277

9.4.5 外加电流延寿修复系统安装 279

9.5 海洋构筑物外加电流系统调试与维护 282

9.5.1 海洋石油平台外加电流系统的电源 282

9.5.2 外加电流系统运行前的检测 283

9.5.3 外加电流系统调试 284

9.5.4 外加电流系统维护 285

参考文献 286

第10章 设计案例 288

10.1 平台导管架阴极保护设计案例 288

10.1.1 渤海某平台导管架阴极保护设计案例 288

10.1.2 南海某平台导管架阴极保护设计案例 289

10.2 海底管线阴极保护设计案例 290

10.3 船舶的阴极保护设计 290

10.3.1 船舶牺牲阳极阴极保护设计 290

10.3.2 船舶外加电流阴极保护设计 293

10.4 跨海大桥的阴极保护设计 295

10.4.1 设计基本参数 295

10.4.2 设计指标 295

10.4.3 技术路线 295

10.4.4 阴极保护设计 295

10.4.5 牺牲阳极布置与安装 296

10.4.6 保护效果跟踪 297

10.5 滨海电厂循环水系统的阴极保护设计 297

10.5.1 设计指标 297

10.5.2 保护面积 298

10.5.3 保护电流密度 298

10.5.4 牺牲阳极材料及规格型号 298

10.5.5 牺牲阳极重量 299

10.5.6 牺牲阳极数量 300

10.5.7 牺牲阳极的布置与安装 300

参考文献 300

第11章 海洋构筑物阴极保护监/检测 302

11.1 阴极保护监/检测原理、判据与现状 302

11.2 阴极保护监测用参比电极及电位监测探头 303

11.2.1 参比电极及电位监测探头简介 303

11.2.2 参比电极的要求 304

11.2.3 影响参比电极准确性的因素 304

11.2.4 参比电极的分类 306

11.2.5 几种常见的参比电极 307

11.2.6 全固态参比电极 310

11.2.7 Ag/AgX参比电极对不同环境因素的响应特性 312

11.3 阴极保护监/检测系统组成 321

11.4 阴极保护监测系统获得数据实例 323

11.5 海底管线监测 327

11.5.1 单参比电极测量 327

11.5.2 单触点单参比电极测量 328

11.5.3 单触点双参比电极连续测量 328

11.5.4 单触点三参比电极连续测量及电位梯度测量 330

参考文献 331