海水管道內壁外加電流系統棒狀輔助陽極 保護距離探討

亓云飛

?

海水管道內壁外加電流系統棒狀輔助陽極 保護距離探討

亓云飛1,2

（1.青島鋼研納克檢測防護技術有限公司，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及不同海水流速環境中外加電流系統棒狀輔助陽極對管道內部腐蝕防護的規律。方法模擬海水管道實海環境，對管道施加棒狀輔助陽極外加電流陰極保護，連續測定管道不同部位保護電位，由此得到防護規律。結果靜態試驗中，隨管徑變小，最大保護距離越短，當管徑直徑≤100 mm時，棒狀輔助陽極基本起不到保護作用，不適宜用此種方法保護。動態試驗中，同一管徑的管道，流速越大，保護效果越差，但影響不大，流速在2~4 m/s之間保護距離差異不大；不同管徑，仍如靜態實驗結果相似，隨管徑變小，保護距離越短。結論棒狀輔助陽極在海水管道中的保護距離有限，且不適合小管徑管道，要想提供管道長距離穩定的保護效果需考慮其他方式。

海水管道；外加電流系統；棒狀輔助陽極；保護距離

海水管道是海洋工程裝備必不可少的部件，其用途廣泛，擔任著冷卻主輔機、循環水、清洗、消防等任務[1—3]，對于保證海洋工程裝備動力裝置、輔助機械和設備的正常工作具有重要的作用[4—6]。海水管道所處環境惡劣，容易腐蝕穿孔影響整體設備運行[7—9]。文中選用海洋工程裝備常用的五種海水管道為試驗材料，探討海水管道在實海靜態與動態環境下常規的外加電流陰極保護技術的保護效果及規律，旨在為工程應用提供可靠依據。

1 實驗 1.1 材料最后，提高利用新媒體傳遞信息的能力，要對其大學生使用新媒體的現狀進行分析，有效的與學生進行溝通，更好的引導學生、管理學生、關注學生。高校輔導員學會合理使用網絡語言以及網絡表情，注意自身的形象，運用新媒體平臺做好大學生的日常管理工作。 實驗材料為：碳鋼管DN250，DN200，DN125，DN100，DN80，每段管的長度為其管徑的10倍；φ2 mm×12 mm MMO棒狀輔助陽極一支；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。 1.2 實驗過程 實驗用五段鋼管通過法蘭變徑連接，管壁開孔內部接入棒狀輔助陽極及自制線型參比電極。將棒狀輔助陽極與鋼管連接到恒電位儀的陽極和陰極，多通道電位采集器采集參比電極反饋的鋼管保護電位。 靜態實驗通過離心泵抽取海水注入管道，關閉管道末端閥門，保持管內處于靜態海水環境中。接通恒電位儀，對棒狀輔助陽極施加穩定的直流電流，觀察并記錄各管道保護電位分布情況。 動態實驗通過離心泵抽取海水注入管道，打開管道末端閥門，保持管道處于流動海水環境，通過流量計控制管道海水流速。接通恒電位儀，對棒狀輔助陽極施加穩定的直流電流，觀察并記錄各管道保護電位分布情況。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 實驗裝置 如圖1所示，五段不同管徑管道通過法蘭絕緣連接，末段管道裝有閥門，海水由離心泵抽取注入管道內。每段管道端口設孔，可安裝棒狀輔助陽極。兩端管道開口的孔內裝入線型參比電極，使線型參比電極平直于管道內部，可在線監測管道內壁不同距離保護電位的變化。流量計、恒電位儀、多通道電位采集器位于中控室。 圖1 試驗裝置

2 結果與分析 2.1 靜態實驗結果 管道充滿海水時，DN250在1.5 A極化電流作用下，輔助陽極附近區域電位負移[10—11]，參照DNV-RP-B401，碳鋼的電位（vs.高純鋅）在0~250 mV之間，即處于陰極保護狀態。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，處于保護狀態的管道距離輔助陽極的范圍分別為900，900，600，300，200 mm，即外加電流陰極保護法可以保護到上述五種管的長度分別為管徑的4.5，4.5，4.8，3，2.5倍。 2.2 動態實驗結果 DN250海水管道動態實驗結果如圖3所示。動態環境中，DN250在2，3 m/s流速下，調整輸入的極化電流，測得能保護的最大距離大約為300 mm，4 m/s流速下最大保護距離為200 mm。在棒狀輔助陽極相同距離的點，流速越大，電位越正。說明流速越大，保護距離越短，保護效果越差。 DN200海水管道動態實驗結果如圖4所示。動態環境中，DN200在2，3 m/s流速下，能保護的最大距離約為600 mm；4 m/s流速下最大保護距離為500 mm。同樣的，在棒狀輔助陽極相同距離的點，流速越大，電位越正。 DN125海水管道動態實驗結果如圖5所示。動態環境中，DN125在2，3，4 m/s流速下，能保護的最大距離約為500 mm。在棒狀輔助陽極相同距離的點，流速越大，電位越正。有心人，天不負。多年記錄的工作經驗總能讓他找到施工問題所在，有新穎的想法，多次提出獨到的見解，在2016年度編制的提高大體積框構伸縮縫施工質量獲二公司二等獎、《臨近既有線深大基坑一級防護的施工工藝》獲二公司一等獎、跨哈大高鐵普速場預應力混凝土連續箱梁防護棚洞施工技術獲二公司二等獎，讓“東北軍”再次揚名。 DN100海水管道動態實驗結果如圖6所示。在動態環境中，2 m/s流速下，能保護的最大距離大于200 mm；3 m/s流速下，保護距離大約為200 mm；4 m/s流速下，保護距離大于200 mm。結果出現波動，但影響不是很大。 DN80海水管道動態實驗結果如圖7所示。在動態環境下，保護距離均達不到200 mm，但可呈現相同位置，流速越大，電位越正的規律。也說明流速越大，越影響陽極的保護效果。 圖2 恒電流陰極極化測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的管道徑向電位變化曲線（vs.高純Zn） 2.3 分析隨著IoT技術、5G通信技術、大數據科學等通用技術的蓬勃發展，限制能源互聯網的瓶頸正在被逐一打破。在智能家居、大數據算法和智能電網等領域的規范標準促進著前沿技術走向應用。伴隨著數字化的浪潮，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，“能源轉型”是有史以來最大的國家層面的IT項目：能源產業的數字化轉型是“能源轉型”的一個組成部分。如何培養數字化的思維模式，才是決定未來能源企業生存的關鍵；在數字化這場戰爭中搶占先機，才能為企業贏得市場的主動權。 由實驗數據可知，DN250管道實驗結果不符合所述規律，原因是DN250為首段管道，管道口有遮蔽部位，影響陽極的保護效果。裝配式建筑是以鋼結構或鋼筋混凝土結構為主要受力構件，經裝配連接而成的結構體系。結構完成后進入墻體安裝過程，地上建筑部分基本沒有濕法作業，建筑材料是由工廠加工而成的半成品，安裝現場如同生產線的延續。 靜態實驗結果：管徑越小，最大保護距離越短，當管徑直徑≤100 mm時，棒狀陽極基本起不到保護作用。這是因為管徑越小，單位長度的溶液電阻越大，不同管徑的管路中，距離陽極等長的各陰極點管徑越小，其陰、陽極回路間的電阻越大，流經此陰極點的電流也就越小。因此，實驗結果表明，隨著管徑的減小，陰極保護距離也隨之減小。比DN100管徑小的管路，由于保護距離過短，不適宜用棒狀陽極外加電流的方法進行陰極保護。 動態實驗結果：同一管徑的管道，流速越大，保護效果越差，但影響不大。流速在2~4 m/s之間，保護距離差異不大。不同管徑，仍與靜態實驗結果相似，隨管徑越小，保護距離越短。分析其原因，看陰極的保護效果，主要看保護部位能否被極化到所需的保護電位，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。如陰極電流大的區域，表面陰極反應速率較大，致使電極表面的氧濃度降低、陰極產物濃度增加，進而影響了陰極反應中氧擴散、電荷轉移等步驟的速率。動態實驗中同一管徑的管道，流速是主要影響因素，流速越大，會增加陰極區域電流分散的阻力，使電流由陽極流經海水到達陰極的過程阻力變大，因此使電流分散能力降低，保護效果越差。不同管徑的管道，管道內徑的大小，電流的遮蔽作用起主要的影響作用，在距離陽極近的管端電流密度很大，隨距離管端越遠，電流密度越小，保護效果越差，管段直徑越小，遮蔽作用越嚴重。

3 結論 1）由海水管道實海靜態試驗研究可知，小管徑海水管道棒狀陽極保護效果有限，且保護效果在管道不同部位顯示狀態有差異。實驗規律為隨管徑變小，保護距離變短。 2）由海水管道動態環境試驗研究可知，管道內海水流速對外加電流保護效果影響不大，管道遮蔽作用仍起到主導作用。因此，管道內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）海水管道內壁外加電流系統棒狀陽極保護試驗指出，外加電流棒狀輔助陽極防護手段只適用于局部腐蝕，使局部腐蝕狀態減弱，若想對管道進行整體腐蝕防護應進行其他腐蝕防護方式的研究。 參考文獻： [1] 周國平. 對接國家戰略推進上海海洋工程產業創新發展[J]. 船舶與海洋工程, 2014, 11(2): 1—8. [2] 楊寧, 于發奮. 船舶海水管系的腐蝕及其防護[J]. 湖南農機, 2011, 10(9): 65—66. [3] 張敏麗. 船舶海水管系的腐蝕及其防護[J]. 涂裝與電鍍, 2010, 4(1): 16—19. 高校作為行業專門人才培養的主體，必須積極應對就業環境和國際形勢所發生的變化，在人才培養模式上要注重理論教學與實踐能力培養相結合的人才培養模式，積極探索適合社會企業需求的人才培養新機制。 [4] 侯淑芳, 周志軍. 船舶海水管系的腐蝕問題及防止措施[J]. 南通航運職業技術學院學報, 2008, 32(4): 76—79.民辦高校學生普遍存在學習基礎薄弱問題，并且上課注意力集中度較差，課堂時間利用率不高，時間管理能力有待加強。同時，整理和匯總理論知識，構建知識體系能力有待提高。另外，傳統的教育方式會統一每個班級學生的教學時間，教學場地仍然以教室、實訓室等實體場所為主，限制了學生自由學習的時間和地點。 [5] 周楓, 趙曉棟, 施勤龍, 等. 海洋環境下鋼鐵腐蝕的影響因素及腐蝕機理研究進展[J]. 科學時代, 2010, 6(4): 69—71. [6] 翟東, 劉振國, 李連紅, 等.外加電流陰極保護技術在海水管線防腐中的應用[J]. 中國造船, 2010, 51(2): 653—654. [7] 陳光章, 王洪仁. 海洋結構中的陰極保護防腐蝕技術[J]. 腐蝕與防護, 2008, 29(5): 17—18. [8] 王建雷, 耿鉑. 集輸管道的內壁腐蝕與控制[J]. 石油化工腐蝕與防護, 2008, 12(5): 42—44. [9] 韓思厚, 陳建敏, 宿彥京, 等. 海洋工程結構與船舶的腐蝕防護現狀與趨勢[J]. 中國材料進展, 2014, 33(2): 67—68. [10] 杜建強, 杜敏. 不銹鋼在海水中陰極保護研究現狀[J]. 表面技術, 2016, 45(5): 26—32.天際線層次面積比例與評價結果間并不能視為單純的線性相關。同時，由于天際線樣本及受訪樣本數量的限制，當前無法確定具體的臨界點比例值。但為了從統計學的角度，對天際線層次面積比例與評價結果間的相關性進行驗證與說明，以下以0.442的比例值為大致臨界點，將“天際線層次面積比例”評價結果散點圖劃分為a、b兩段，分別視為兩段大致呈現出線性相關的數據集，便于后文相關系數的計算。 綜上所述,在產后婦女盆底功能康復治療中加入護理干預措施能夠有效提高患者的臨床康復效果,具有現實意義,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, 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，主要研究方向為材料物理與化學。