海水管道內(nèi)壁外加電流系統(tǒng)棒狀輔助陽(yáng)極 保護(hù)距離探討

亓云飛

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海水管道內(nèi)壁外加電流系統(tǒng)棒狀輔助陽(yáng)極 保護(hù)距離探討

亓云飛1,2

（1.青島鋼研納克檢測(cè)防護(hù)技術(shù)有限公司，山東 青島 266071； 2.鋼鐵研究總院 青島海洋腐蝕研究所，山東 青島 266071）

目的研究不同管徑海水管道在靜態(tài)及不同海水流速環(huán)境中外加電流系統(tǒng)棒狀輔助陽(yáng)極對(duì)管道內(nèi)部腐蝕防護(hù)的規(guī)律。方法模擬海水管道實(shí)海環(huán)境，對(duì)管道施加棒狀輔助陽(yáng)極外加電流陰極保護(hù)，連續(xù)測(cè)定管道不同部位保護(hù)電位，由此得到防護(hù)規(guī)律。結(jié)果靜態(tài)試驗(yàn)中，隨管徑變小，最大保護(hù)距離越短，當(dāng)管徑直徑≤100 mm時(shí)，棒狀輔助陽(yáng)極基本起不到保護(hù)作用，不適宜用此種方法保護(hù)。動(dòng)態(tài)試驗(yàn)中，同一管徑的管道，流速越大，保護(hù)效果越差，但影響不大，流速在2~4 m/s之間保護(hù)距離差異不大；不同管徑，仍如靜態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果相似，隨管徑變小，保護(hù)距離越短。結(jié)論棒狀輔助陽(yáng)極在海水管道中的保護(hù)距離有限，且不適合小管徑管道，要想提供管道長(zhǎng)距離穩(wěn)定的保護(hù)效果需考慮其他方式。

海水管道；外加電流系統(tǒng)；棒狀輔助陽(yáng)極；保護(hù)距離

海水管道是海洋工程裝備必不可少的部件，其用途廣泛，擔(dān)任著冷卻主輔機(jī)、循環(huán)水、清洗、消防等任務(wù)[1—3]，對(duì)于保證海洋工程裝備動(dòng)力裝置、輔助機(jī)械和設(shè)備的正常工作具有重要的作用[4—6]。海水管道所處環(huán)境惡劣，容易腐蝕穿孔影響整體設(shè)備運(yùn)行[7—9]。文中選用海洋工程裝備常用的五種海水管道為試驗(yàn)材料，探討海水管道在實(shí)海靜態(tài)與動(dòng)態(tài)環(huán)境下常規(guī)的外加電流陰極保護(hù)技術(shù)的保護(hù)效果及規(guī)律，旨在為工程應(yīng)用提供可靠依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn) 1.1 材料最后，提高利用新媒體傳遞信息的能力，要對(duì)其大學(xué)生使用新媒體的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，有效的與學(xué)生進(jìn)行溝通，更好的引導(dǎo)學(xué)生、管理學(xué)生、關(guān)注學(xué)生。高校輔導(dǎo)員學(xué)會(huì)合理使用網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)言以及網(wǎng)絡(luò)表情，注意自身的形象，運(yùn)用新媒體平臺(tái)做好大學(xué)生的日常管理工作。 實(shí)驗(yàn)材料為：碳鋼管DN250，DN200，DN125，DN100，DN80，每段管的長(zhǎng)度為其管徑的10倍；φ2 mm×12 mm MMO棒狀輔助陽(yáng)極一支；自制40路線型參比電極；恒電位儀；多通道電位采集器；IH泵（離心泵）；流量計(jì)。 1.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程 實(shí)驗(yàn)用五段鋼管通過(guò)法蘭變徑連接，管壁開(kāi)孔內(nèi)部接入棒狀輔助陽(yáng)極及自制線型參比電極。將棒狀輔助陽(yáng)極與鋼管連接到恒電位儀的陽(yáng)極和陰極，多通道電位采集器采集參比電極反饋的鋼管保護(hù)電位。 靜態(tài)實(shí)驗(yàn)通過(guò)離心泵抽取海水注入管道，關(guān)閉管道末端閥門(mén)，保持管內(nèi)處于靜態(tài)海水環(huán)境中。接通恒電位儀，對(duì)棒狀輔助陽(yáng)極施加穩(wěn)定的直流電流，觀察并記錄各管道保護(hù)電位分布情況。 動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)通過(guò)離心泵抽取海水注入管道，打開(kāi)管道末端閥門(mén)，保持管道處于流動(dòng)海水環(huán)境，通過(guò)流量計(jì)控制管道海水流速。接通恒電位儀，對(duì)棒狀輔助陽(yáng)極施加穩(wěn)定的直流電流，觀察并記錄各管道保護(hù)電位分布情況。①賈母冷笑道“你也不必和我使性子賭氣的。你的兒子，我也不該管你打不打。我猜著你也厭惡我們娘兒們，不如我們趕早兒離了你，大家干凈！”(第三十三回) 1.3 實(shí)驗(yàn)裝置 如圖1所示，五段不同管徑管道通過(guò)法蘭絕緣連接，末段管道裝有閥門(mén)，海水由離心泵抽取注入管道內(nèi)。每段管道端口設(shè)孔，可安裝棒狀輔助陽(yáng)極。兩端管道開(kāi)口的孔內(nèi)裝入線型參比電極，使線型參比電極平直于管道內(nèi)部，可在線監(jiān)測(cè)管道內(nèi)壁不同距離保護(hù)電位的變化。流量計(jì)、恒電位儀、多通道電位采集器位于中控室。 圖1 試驗(yàn)裝置

2 結(jié)果與分析 2.1 靜態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果 管道充滿海水時(shí)，DN250在1.5 A極化電流作用下，輔助陽(yáng)極附近區(qū)域電位負(fù)移[10—11]，參照DNV-RP-B401，碳鋼的電位（vs.高純鋅）在0~250 mV之間，即處于陰極保護(hù)狀態(tài)。由圖2可知，DN250，DN200，DN125，DN100，DN80管的極化電流分別為1，1，0.8，0.5，0.5 A，處于保護(hù)狀態(tài)的管道距離輔助陽(yáng)極的范圍分別為900，900，600，300，200 mm，即外加電流陰極保護(hù)法可以保護(hù)到上述五種管的長(zhǎng)度分別為管徑的4.5，4.5，4.8，3，2.5倍。 2.2 動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果 DN250海水管道動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。動(dòng)態(tài)環(huán)境中，DN250在2，3 m/s流速下，調(diào)整輸入的極化電流，測(cè)得能保護(hù)的最大距離大約為300 mm，4 m/s流速下最大保護(hù)距離為200 mm。在棒狀輔助陽(yáng)極相同距離的點(diǎn)，流速越大，電位越正。說(shuō)明流速越大，保護(hù)距離越短，保護(hù)效果越差。 DN200海水管道動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。動(dòng)態(tài)環(huán)境中，DN200在2，3 m/s流速下，能保護(hù)的最大距離約為600 mm；4 m/s流速下最大保護(hù)距離為500 mm。同樣的，在棒狀輔助陽(yáng)極相同距離的點(diǎn)，流速越大，電位越正。 DN125海水管道動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖5所示。動(dòng)態(tài)環(huán)境中，DN125在2，3，4 m/s流速下，能保護(hù)的最大距離約為500 mm。在棒狀輔助陽(yáng)極相同距離的點(diǎn)，流速越大，電位越正。有心人，天不負(fù)。多年記錄的工作經(jīng)驗(yàn)總能讓他找到施工問(wèn)題所在，有新穎的想法，多次提出獨(dú)到的見(jiàn)解，在2016年度編制的提高大體積框構(gòu)伸縮縫施工質(zhì)量獲二公司二等獎(jiǎng)、《臨近既有線深大基坑一級(jí)防護(hù)的施工工藝》獲二公司一等獎(jiǎng)、跨哈大高鐵普速場(chǎng)預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁防護(hù)棚洞施工技術(shù)獲二公司二等獎(jiǎng)，讓“東北軍”再次揚(yáng)名。 DN100海水管道動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。在動(dòng)態(tài)環(huán)境中，2 m/s流速下，能保護(hù)的最大距離大于200 mm；3 m/s流速下，保護(hù)距離大約為200 mm；4 m/s流速下，保護(hù)距離大于200 mm。結(jié)果出現(xiàn)波動(dòng)，但影響不是很大。 DN80海水管道動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖7所示。在動(dòng)態(tài)環(huán)境下，保護(hù)距離均達(dá)不到200 mm，但可呈現(xiàn)相同位置，流速越大，電位越正的規(guī)律。也說(shuō)明流速越大，越影響陽(yáng)極的保護(hù)效果。 圖2 恒電流陰極極化測(cè)得管道徑向電位變化曲線（vs.高純Zn） 圖3 DN250海水管道在不同海水流速時(shí)的管道徑向電位變化曲線（vs.高純Zn） 圖4 DN200海水管道在不同海水流速時(shí)的管道徑向電位變化曲線（vs.高純Zn） 圖5 DN125海水管道在不同海水流速時(shí)的管道徑向電位變化曲線（vs.高純Zn） 圖6 DN100海水管道在不同海水流速時(shí)的管道徑向電位變化曲線（vs.高純zn） 圖7 DN80海水管道在不同海水流速時(shí)的管道徑向電位變化曲線（vs.高純Zn） 2.3 分析隨著IoT技術(shù)、5G通信技術(shù)、大數(shù)據(jù)科學(xué)等通用技術(shù)的蓬勃發(fā)展，限制能源互聯(lián)網(wǎng)的瓶頸正在被逐一打破。在智能家居、大數(shù)據(jù)算法和智能電網(wǎng)等領(lǐng)域的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)促進(jìn)著前沿技術(shù)走向應(yīng)用。伴隨著數(shù)字化的浪潮，能源和資源得以智能化分配，效率得到空前的提升，能耗成本也大幅下降。在德國(guó)，“能源轉(zhuǎn)型”是有史以來(lái)最大的國(guó)家層面的IT項(xiàng)目：能源產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型是“能源轉(zhuǎn)型”的一個(gè)組成部分。如何培養(yǎng)數(shù)字化的思維模式，才是決定未來(lái)能源企業(yè)生存的關(guān)鍵；在數(shù)字化這場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)中搶占先機(jī)，才能為企業(yè)贏得市場(chǎng)的主動(dòng)權(quán)。 由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，DN250管道實(shí)驗(yàn)結(jié)果不符合所述規(guī)律，原因是DN250為首段管道，管道口有遮蔽部位，影響陽(yáng)極的保護(hù)效果。裝配式建筑是以鋼結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為主要受力構(gòu)件，經(jīng)裝配連接而成的結(jié)構(gòu)體系。結(jié)構(gòu)完成后進(jìn)入墻體安裝過(guò)程，地上建筑部分基本沒(méi)有濕法作業(yè)，建筑材料是由工廠加工而成的半成品，安裝現(xiàn)場(chǎng)如同生產(chǎn)線的延續(xù)。 靜態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：管徑越小，最大保護(hù)距離越短，當(dāng)管徑直徑≤100 mm時(shí)，棒狀陽(yáng)極基本起不到保護(hù)作用。這是因?yàn)楣軓皆叫?，單位長(zhǎng)度的溶液電阻越大，不同管徑的管路中，距離陽(yáng)極等長(zhǎng)的各陰極點(diǎn)管徑越小，其陰、陽(yáng)極回路間的電阻越大，流經(jīng)此陰極點(diǎn)的電流也就越小。因此，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著管徑的減小，陰極保護(hù)距離也隨之減小。比DN100管徑小的管路，由于保護(hù)距離過(guò)短，不適宜用棒狀陽(yáng)極外加電流的方法進(jìn)行陰極保護(hù)。 動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：同一管徑的管道，流速越大，保護(hù)效果越差，但影響不大。流速在2~4 m/s之間，保護(hù)距離差異不大。不同管徑，仍與靜態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果相似，隨管徑越小，保護(hù)距離越短。分析其原因，看陰極的保護(hù)效果，主要看保護(hù)部位能否被極化到所需的保護(hù)電位，而極化情況取決于電流密度的大小，不同的電流密度，造成不同的陰極表面狀態(tài)。如陰極電流大的區(qū)域，表面陰極反應(yīng)速率較大，致使電極表面的氧濃度降低、陰極產(chǎn)物濃度增加，進(jìn)而影響了陰極反應(yīng)中氧擴(kuò)散、電荷轉(zhuǎn)移等步驟的速率。動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)中同一管徑的管道，流速是主要影響因素，流速越大，會(huì)增加陰極區(qū)域電流分散的阻力，使電流由陽(yáng)極流經(jīng)海水到達(dá)陰極的過(guò)程阻力變大，因此使電流分散能力降低，保護(hù)效果越差。不同管徑的管道，管道內(nèi)徑的大小，電流的遮蔽作用起主要的影響作用，在距離陽(yáng)極近的管端電流密度很大，隨距離管端越遠(yuǎn)，電流密度越小，保護(hù)效果越差，管段直徑越小，遮蔽作用越嚴(yán)重。

3 結(jié)論 1）由海水管道實(shí)海靜態(tài)試驗(yàn)研究可知，小管徑海水管道棒狀陽(yáng)極保護(hù)效果有限，且保護(hù)效果在管道不同部位顯示狀態(tài)有差異。實(shí)驗(yàn)規(guī)律為隨管徑變小，保護(hù)距離變短。 2）由海水管道動(dòng)態(tài)環(huán)境試驗(yàn)研究可知，管道內(nèi)海水流速對(duì)外加電流保護(hù)效果影響不大，管道遮蔽作用仍起到主導(dǎo)作用。因此，管道內(nèi)部做好涂襯耐蝕絕緣涂層，增加管板和管端表面層的電阻，使電流分布均勻，提高極化能力。 3）海水管道內(nèi)壁外加電流系統(tǒng)棒狀陽(yáng)極保護(hù)試驗(yàn)指出，外加電流棒狀輔助陽(yáng)極防護(hù)手段只適用于局部腐蝕，使局部腐蝕狀態(tài)減弱，若想對(duì)管道進(jìn)行整體腐蝕防護(hù)應(yīng)進(jìn)行其他腐蝕防護(hù)方式的研究。 參考文獻(xiàn)： [1] 周?chē)?guó)平. 對(duì)接國(guó)家戰(zhàn)略推進(jìn)上海海洋工程產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展[J]. 船舶與海洋工程, 2014, 11(2): 1—8. [2] 楊寧, 于發(fā)奮. 船舶海水管系的腐蝕及其防護(hù)[J]. 湖南農(nóng)機(jī), 2011, 10(9): 65—66. [3] 張敏麗. 船舶海水管系的腐蝕及其防護(hù)[J]. 涂裝與電鍍, 2010, 4(1): 16—19. 高校作為行業(yè)專門(mén)人才培養(yǎng)的主體，必須積極應(yīng)對(duì)就業(yè)環(huán)境和國(guó)際形勢(shì)所發(fā)生的變化，在人才培養(yǎng)模式上要注重理論教學(xué)與實(shí)踐能力培養(yǎng)相結(jié)合的人才培養(yǎng)模式，積極探索適合社會(huì)企業(yè)需求的人才培養(yǎng)新機(jī)制。 [4] 侯淑芳, 周志軍. 船舶海水管系的腐蝕問(wèn)題及防止措施[J]. 南通航運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào), 2008, 32(4): 76—79.民辦高校學(xué)生普遍存在學(xué)習(xí)基礎(chǔ)薄弱問(wèn)題，并且上課注意力集中度較差，課堂時(shí)間利用率不高，時(shí)間管理能力有待加強(qiáng)。同時(shí)，整理和匯總理論知識(shí)，構(gòu)建知識(shí)體系能力有待提高。另外，傳統(tǒng)的教育方式會(huì)統(tǒng)一每個(gè)班級(jí)學(xué)生的教學(xué)時(shí)間，教學(xué)場(chǎng)地仍然以教室、實(shí)訓(xùn)室等實(shí)體場(chǎng)所為主，限制了學(xué)生自由學(xué)習(xí)的時(shí)間和地點(diǎn)。 [5] 周楓, 趙曉棟, 施勤龍, 等. 海洋環(huán)境下鋼鐵腐蝕的影響因素及腐蝕機(jī)理研究進(jìn)展[J]. 科學(xué)時(shí)代, 2010, 6(4): 69—71. [6] 翟東, 劉振國(guó), 李連紅, 等.外加電流陰極保護(hù)技術(shù)在海水管線防腐中的應(yīng)用[J]. 中國(guó)造船, 2010, 51(2): 653—654. [7] 陳光章, 王洪仁. 海洋結(jié)構(gòu)中的陰極保護(hù)防腐蝕技術(shù)[J]. 腐蝕與防護(hù), 2008, 29(5): 17—18. [8] 王建雷, 耿鉑. 集輸管道的內(nèi)壁腐蝕與控制[J]. 石油化工腐蝕與防護(hù), 2008, 12(5): 42—44. [9] 韓思厚, 陳建敏, 宿彥京, 等. 海洋工程結(jié)構(gòu)與船舶的腐蝕防護(hù)現(xiàn)狀與趨勢(shì)[J]. 中國(guó)材料進(jìn)展, 2014, 33(2): 67—68. [10] 杜建強(qiáng), 杜敏. 不銹鋼在海水中陰極保護(hù)研究現(xiàn)狀[J]. 表面技術(shù), 2016, 45(5): 26—32.天際線層次面積比例與評(píng)價(jià)結(jié)果間并不能視為單純的線性相關(guān)。同時(shí)，由于天際線樣本及受訪樣本數(shù)量的限制，當(dāng)前無(wú)法確定具體的臨界點(diǎn)比例值。但為了從統(tǒng)計(jì)學(xué)的角度，對(duì)天際線層次面積比例與評(píng)價(jià)結(jié)果間的相關(guān)性進(jìn)行驗(yàn)證與說(shuō)明，以下以0.442的比例值為大致臨界點(diǎn)，將“天際線層次面積比例”評(píng)價(jià)結(jié)果散點(diǎn)圖劃分為a、b兩段，分別視為兩段大致呈現(xiàn)出線性相關(guān)的數(shù)據(jù)集，便于后文相關(guān)系數(shù)的計(jì)算。 綜上所述,在產(chǎn)后婦女盆底功能康復(fù)治療中加入護(hù)理干預(yù)措施能夠有效提高患者的臨床康復(fù)效果,具有現(xiàn)實(shí)意義,值得推廣。 [11] 謝建麗, 金凱峰, 蔣曉斌, 等. 帶銹碳鋼在稀NaCl溶液中的腐蝕行為[J]. 表面技術(shù), 2014, 43(2): 55—59.

Protection Distance of Impressed Current System Rod-shaped Auxiliary Anode in Seawater Pipe

QI Yun-fei1,2

(1.Qingdao NCS Testing & Corrosion Protection Technology Co., Ltd, Qingdao 266071, China;2.Qingdao Research Institute for Marine Corrosion, Qingdao 266071, China)

Objective To study corrosion protection rules of impressed current system bar-shaped auxiliary anode in different diameter seawater pipes based on the static and dynamic environments. Methods The marine environment of seawater pipes were simulated, the seawater pipe was protected with rod-shaped auxiliary anode and cathode and the protection potential on different position of the pipe was measured to obtain the rules of corrosion protection. Results In static test, the smaller the diameter, the shorter the maximum protection distance. When the pipe diameter was less than or equal to 100 mm, the rod-shaped anode almost did not work. This protection method was unsuitable. In dynamic test, in case the pipes of the same diameter, the greater the flow velocity, the worse the protection effect. But the influence was not significant. There was little different in protection distance when the flow velocity was between 2 m/s and 4m/s; in case of different pipe diameter, the result was also similar to that of static test. The smaller the diameter, the shorter the protection distance. Conclusion The protection distance of rod-shaped auxiliary anode is limited, and it is unsuitable for small diameter pipes. It needs to consider other ways to provide uniform protection effect of long distance for pipe.

seawater pipe; impressed current system; rod-shaped auxiliary anode; protection distance

10.7643/ issn.1672-9242.2017.06.008

TJ07；TG172 .5

A

1672-9242(2017)06-0033-05

2017-03-13；

2017-05-02

亓云飛（1987—），女，山東萊蕪人，碩士，工程師，主要研究方向?yàn)椴牧衔锢砼c化學(xué)。