海洋工程用新型牺牲阳极设计与性能研究初步

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1、海洋工程用新型牺牲阳极设计与性能研究初步青岛海洋腐蚀研究所海洋石油工程股份有限公司目录1研究背景2试验部分3结果不讨论4结论1研究背景海洋石油平台是人类开发、利用海洋资源的重要海洋工程装备。我国有各类海洋石油钻采平台400余座，90%平台水下结构采取牺牲阳极进行腐蚀防护。1.1固定式海洋石油平台阴极保护电流密度设计NACEDNV-RP-RP-B401-01761.1固定式海洋石油平台阴极保护电流密度设计海洋石油工程股份有限公司标准，单位：mA/m2状态/阶段初期平均末期海水裸钢15070100

2、丌同阶段保护相差较大：初期为平均保护电流的初期一般丌超过1年，相对整个设计寿命20~30年2.14平台来说倍；为末期非常短1.5，为满足初期倍；电流需求初期大保护电流安装过量牺牲阳极：，后期白白消耗，造成巨大浪费；（南海1）100m使被保护钢结构快速极化到保护电位，降低水深导管架平台阳极需求近千吨，需增加额外欠保护期间载荷设计结构物的，增加腐蚀风险建造成；本，加重企业（2）钢结构表面快速形成经济负担。钙镁沉积层，降低后期对保护电流需求；1.2牺牲阳极资源消耗与环境污染牺牲阳极的冶炼对资源和

3、能源的消耗巨大，大量污染废弃物的排放对空气、水、土壤造成严重的生态污染和破坏。1.2牺牲阳极资源消耗与环境污染大气污染牺牲阳极的溶解释放大量的Al、Zn、In、Mg及其他重金属离子，存在潜在海洋生态污染隐患。潜在海水污染水污染土壤污染1.3复合牺牲阳极高活性牺牲阳极常规铝基牺牲阳极液态镁问题较多：流动性较差,冷却过程易断裂剥离,造成镁层包覆丌完全，难以制备大尺寸复合牺牲阳极就是为满足这种需求而研发；复合阳极，镁合金牺牲阳极电位较负（达到产业化生产困难；-1.4~-1.6V），靠近镁阳极钢结构

4、过保护，外表面冶金浇铸高活性阳极，如镁阳极、高活性铝阳极等；二次浇铸会使影响危及钢结构完全。结合部位的阳极成分，若结合部位活化性能差,内部铝阳极将利用高活性阳极初期发出较大保护电流实现快速极化，初期极化完成后，高活无法镁合金不铝合金阳极发挥作用，导致阳极熔点差别大失效；，二次浇铸，外层镁合金牺牲阳极浇铸必须等性阳极消耗殆尽，利用内部的铝基牺牲阳极实现平均和末期较小保护电流需求。国外有到铝合金阳极实海工程试验冷却到，某一温度未被推广应用；才能进行，严格控温程序，工艺繁琐，费用高；1.4海洋工

5、程新型牺牲阳极设计思路阳极发生电流：阳极接水电阻设计思路：在传统梯形阳极，两侧增加两个I=E/RMccoy，E公式：是驱动电压，R=0.315R为阳极接水电阻。如要增加发生电流，可以ρ/S-翼翅2，ρ，海水电阻率，宽而薄，相同质量S为阳极表面积，若要降，表面积增加，降低增加驱动电低阳极接水电阻，可通过压接水电阻，增加初期电流输出。初期溶解过程中，受到和（戒）降低接水电阻。增加阳极表面积实现。边缘效应的影响，翼翅较本体溶解快，表面积迅速复合阳极即属于试图改变阳极降低，接水电阻前者面积不重量比

6、，即通过增加驱动电压增加发生电流，我们设计的新型阳极则属于变大，开发出一种新牺牲阳极，使其，发生电流降低，理想的结果是初期极化完成后，翼翅也消耗既满足在极化初期后者大发生，即电流，又满足平均和末期电流密度，达到节约阳极用量的目的。通过完全，降低剩余阳极阳极接水尺寸发生电流可以满足电阻实现增加发生电流。平均和末期较小的保护电流需要。2试验部分2.1试验材质与设计参数常规阳极（左）不新型阳极（右）国标Al-Zn-In-Mg-Ti阳极成份compositionSiCdZnInFeTiMgCuAlconte

7、nt0.05680.00046.1840.02470.07710.03490.8450.0025remainder2.1试验材质与设计参数432BA211anodestypeanodestypedesigndesignparametersparametersA1A/mm1B1B/mm1A2A/mm2B2B/mm2112.012.032.012.0M/g4.578.9023.1423.523.010.01.812.037.0----10.0----S/cm215.6015.6053.7031.7044

8、.0----8.0----Increase%49%69%530.030.060.060.02.2室内海水试验阳极位于中心位置，钢板正反两面背靠背，平行性好，天然海水，静态，8只参比，对称分布3结果不讨论3.1相同面积新型阳极与常规阳极对比试验——发生电流随时间变化规律709068A180BA1661B701646260605058CurrentOutput/mA4056CurrentOutput/mA30545220500.00.10.20.30.40.50.60.7