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