不接触测量阴极保护电位技术

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1、大连理工大学硕士研究生学位论文大连理工大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解“大连理工大学硕士、博士学位论文版权使用规定”，同意大连理工大学保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。作者签名：导师签名t!星年丝月凼大连理工大学专业学位硕士学位论文1绪论1．1阴极保护电位测量研究状况阴极保护工程测量貌似简单，却有着丰富内涵，是电化学和电学测量技术的

2、结合。因为腐蚀是电化学过程，所以腐蚀和阴极保护参数的测量主要为3个参数：电位、电流和电阻。在腐蚀检测中尤以电位最为常见和方便，因此，电位检测研究也最多。现场测试不同于实验室测试，影响测试精度的因素很多，如参比电极的位置、电解质因素(如土壤干燥程度等)、温度、杂散电流的干扰等；不过现场测试多用于管理，在管理中对与非的判断有时要求并不十分严格。所以根据现在掌握的测试技术，目前所具有的仪器、仪表，只要按通用的标准方法测试就可以满足工程测量的精度要求。阴极保护工程测量所用的仪器现在已经有了很大的进步，数字显示仪表代替了指针式仪表，计算机

3、也已应用于阴极保护测试。但是，目前有关海底管道阴极保护电位测试技术的研究，尽管国外已经进行过一些研究，并且已经进行了商业化操作，但是，各种方法、各家公司技术均有一些差异与不成熟或不足，另外还有，随着我国海洋开发的大力发展与推进，海底管道、海底电缆等海底钢铁等金属类构筑物越来越多，而且这类构筑物要求具有长寿命的特点，因此牺牲阳极保护或者外加电流防护大量采用，但是这些设施的安全性评价目前还完全依赖于国外仪器，费用非常高昂，因此，技术的本土化、创新化是本研究的特色。1．2海洋用全固态参比电极的研究意义参比电极是电化学测量的重要部件之一

4、，尤其是在测量电极电位时更离不开参比电极，目前使用最多的参比电极主要有氢电极、铜／硫酸铜电极、甘汞电极和银／氯化银电极。氢电极由于使用极不方便，因此在工程及实验室使用相对较少。而铜／硫酸铜电极主要用于土壤环境中。通常使用的甘汞电极和银／氯化银电极都是以KCl溶液为内参比液，经多孔陶瓷等与被测体系接界，内参比液KCl必须以一定的速度通过液接装置渗透到介质中，以便减小液接电位和使测量结果稳定，但是这种方法具有一些不可避免的缺陷，比如污染被测介质、以及当在实际工作中遇到的被测体系是浆状、胶状液体时，由于多孔陶瓷与之接触时容易被堵塞而使

5、电极性能不能保持稳定。例如，在土壤、石油钻井的电化学测量时，测量电极和泥浆接触可能会堵塞多孔陶瓷并吸附于孔隙内壁，这些带电胶粒的影响使得测量结果出现较大的偏差。参比电极的外壳多为玻璃，容易被打碎损坏而污染或破坏被测介质，因此在高压的环境下这种电极是不适用的。而在深海腐蚀的电化学测量中，由于海水深处的压力可以达到几十个大气压甚不接触测量阴极保护电位技术至更高，除了外壳不能用玻璃外，内参比液还必须加上特殊的耐压装置，这使得电极结构变得复杂。此外，参比电极的使用也受到了自身性能的影响和限制。例如，氢电极的制各比较困难，而且容易被许多阴

6、离子和有机化合物污染，在许多情况下都不能使用。饱和甘汞电极被认为是比较耐用的参比电极，但是由于它对温度的敏感性以及氯化物对其的影响，再加上水银是有毒性的，这些都大大限制了饱和甘汞电极的使用范围。因此，在很多特殊的环境下，都不能使用这种具有内参比液的参比电极。在海洋开发中，由于金属结构的高强度／价格比，因此金属结构被大量使用，如采油平台、海底管线、码头、舰船等，它们的腐蚀程度与防护状态的监测和检测是安全评估和控制的重要内容之一。在海洋金属结构的电化学保护系统中，需要对保护电位、保护电流密度、阳极电流和阳极电压等电化学参数进行测量，

7、按照电化学测试的基本原理，需要使用精度高、稳定性强的参比电极。参比电极是测量或监控金属在腐蚀介质中电位的比较电极，一支性能良好的参比电极，应该具有良好的可逆性、重现性和稳定性。通常，金属结构电位和阴极保护电位的测量要求参比电极精度较高，在对电位梯度的测量时甚至要求参比电极的精度达N*o．OlmV。目前，在海水中进行电化学测试常用的参比电极是固态银／氯化银电极，它被公认为海水中最为理想的参比电极。但是，对于在海水中的金属腐蚀研究，银／氯化银参比电极的结构和性能都还需要进一步的改进和完善。首先，天然海水中含有Br-等干扰离子，这些离

8、子的存在会影响参比电极的电极电位的稳定性。第二，近年来由于水资源不断的遭受到污染，海水中大量污染物和杂质的存在，这些物质可能会在电极表面发生吸附、玷污，也会不同程度的引起电极电位的不稳定，使得参比电极达不到测量所要求的精度。第三，当进行深海检测时，由于海水的压力