目 錄
叢書序
叢書前言
序
前言
第1章 海洋構筑物及海洋環(huán)境腐蝕特征1
1.1 海洋構筑物1
1.2 海洋環(huán)境特點2
1.2.1 五個區(qū)帶2
1.2.2 海水特征5
1.3 海洋腐蝕特征12
1.3.1 碳鋼與低合金鋼12
1.3.2 不銹鋼13
1.3.3 銅合金14
1.3.4 鋁合金15
1.4 海洋環(huán)境常見腐蝕類型16
1.4.1 應力腐蝕開裂16
1.4.2 腐蝕疲勞18
1.4.3 磨損腐蝕20
第2章 陰極保護原理22
2.1 概述22
2.1.1 電勢-pH圖22
2.1.2 腐蝕原電池24
2.1.3 極化曲線25
2.2 陰極保護電位26
2.3 陰極保護電流密度27
2.4 陰極保護電流密度的影響因素30
2.4.1 腐蝕電池的極化30
2.4.2 涂覆層31
2.5 陰極保護類型31
2.5.1 犧牲陽極陰極保護32
2.5.2 外加電流陰極保護32
2.6 影響石灰質垢層形成的研究32
2.6.1 常溫動態(tài)條件下初始電流密度對石灰質垢層形成的影響36
2.6.2 溫度對石灰質垢層形成的影響41
參考文獻49
第3章 海洋構筑物陰極保護設計52
3.1 陰極保護設計準則52
3.1.1 陰極保護電位52
3.1.2 陰極保護電流密度54
3.2 陰極保護設計方法57
3.2.1 經驗法57
3.2.2 縮比模型法58
3.2.3 數(shù)值仿真法59
3.3 犧牲陽極陰極保護設計過程66
3.3.1 平臺導管架陰極保護設計過程66
3.3.2 海底管線陰極保護設計過程68
3.4 外加電流陰極保護設計過程70
3.5 優(yōu)化設計中的數(shù)值計算72
3.5.1 海洋平臺復雜節(jié)點陰極保護電位分布的有限元法計算72
3.5.2 海底管道陰極保護數(shù)值計算74
3.5.3 濱海電廠鈦管凝汽器陰極保護電位場分布數(shù)學模型80
3.5.4 深海溫躍層環(huán)境下海管陰極保護數(shù)學模型的建立86
3.5.5 凝汽器水室外加電流陰極保護的數(shù)值模擬93
3.5.6 壓載水艙陰極保護系統(tǒng)性能仿真及優(yōu)化97
參考文獻104
第4章 犧牲陽極106
4.1 犧牲陽極的性能要求及檢測技術106
4.1.1 犧牲陽極的性能要求106
4.1.2 犧牲陽極的檢測技術107
4.1.3 犧牲陽極材料種類109
4.2 鋅合金犧牲陽極110
4.3 鋁合金犧牲陽極112
4.3.1 鋁合金犧牲陽極材料112
4.3.2 鋁合金犧牲陽極性能影響因素113
4.3.3 鋁合金犧牲陽極的活化溶解機理115
4.4 新型犧牲陽極117
4.4.1 鐵陽極117
4.4.2 低電位陽極123
4.4.3 低溫陽極124
4.4.4 高活化陽極126
4.4.5 鋁鋁復合陽極126
4.4.6 異形陽極130
參考文獻133
第5章 外加電流陰極保護系統(tǒng)136
5.1 電源設備136
5.2 輔助陽極138
5.3 參比電極147
5.4 陽極屏蔽層152
5.5 舵系和軸系接地裝置152
參考文獻152
第6章 不銹鋼陰極保護155
6.1 不銹鋼陰極保護發(fā)展現(xiàn)狀155
6.1.1 不銹鋼陰極保護對閉塞區(qū)的影響155
6.1.2 陰極保護對鈍化膜的影響156
6.1.3 陰極保護過負導致析氫157
6.1.4 不銹鋼陰極保護電位選擇研究現(xiàn)狀158
6.2 316L不銹鋼在海水中的陰極極化規(guī)律159
6.2.1 316L不銹鋼在海水中的腐蝕電位159
6.2.2 天然海水中316L不銹鋼的陰極極化和循環(huán)伏安曲線160
6.2.3 模擬閉塞溶液中316L不銹鋼陰極極化曲線162
6.2.4 316L不銹鋼天然海水中恒電位陰極極化163
6.2.5 模擬閉塞溶液中316L不銹鋼恒電位陰極極化163
6.2.6 316L不銹鋼在模擬閉塞溶液中恒電位失重164
6.2.7 316L不銹鋼表面形貌分析165
6.2.8 小結171
6.2.9 對比分析討論172
6.3 316L不銹鋼在模擬油田采出水中的陰極保護研究172
6.3.1 316L不銹鋼在模擬油田采出水中的陰極保護效果173
6.3.2 316L不銹鋼在模擬油田采出水中表面的陰極極化行為176
6.3.3 陰極極化對316L不銹鋼在模擬油田采出水中氫脆的影響189
6.4 展望193
參考文獻194
第7章 深海陰極保護196
7.1 深海腐蝕環(huán)境特點196
7.2 材料深海腐蝕行為198
7.2.1 碳鋼、低合金鋼199
7.2.2 不銹鋼200
7.2.3 鋁及鋁合金201
7.2.4 銅及銅合金203
7.2.5 鎳及鎳合金203
7.2.6 鈦及鈦合金204
7.3 深海陰極保護設計205
7.3.1 深海陰極保護材料205
7.3.2 深海陰極保護設計參數(shù)205
7.4 中高強度管線鋼深海陰極保護過程研究208
7.4.1 極化行為209
7.4.2 石灰質垢層形成情況209
7.4.3 陰極保護后慢拉伸試驗結果212
7.4.4 陰極極化對氫擴散的影響223
參考文獻226
第8章 鋼筋混凝土結構陰極保護技術229
8.1 混凝土結構鋼筋腐蝕的電化學原理229
8.2 鋼筋混凝土結構物陰極保護技術的發(fā)展230
8.2.1 外加電流陰極保護技術的發(fā)展230
8.2.2 犧牲陽極陰極保護技術的發(fā)展231
8.3 鋼筋混凝土結構的陰極保護參數(shù)232
8.4 犧牲陽極陰極保護技術233
8.4.1 犧牲陽極材料233
8.4.2 應用于混凝土中犧牲陽極的種類234
8.5 外加電流陰極保護技術235
8.5.1 概述235
8.5.2 輔助陽極系統(tǒng)及其特點236
8.5.3 外加電流陰極保護施工和調試238
8.6 兩種陰極保護技術比較239
8.7 鋼筋混凝土結構的腐蝕與防護監(jiān)/檢測技術240
8.7.1 鋼筋半電池電位測量240
8.7.2 表面電位測量241
8.7.3 混凝土電阻率的測量241
8.7.4 線性極化電阻測量242
8.7.5 恒電流脈沖法243
8.7.6 恒電量法243
8.7.7 電化學阻抗譜法244
8.7.8 電化學噪聲分析法245
8.7.9 嵌入式腐蝕監(jiān)測傳感器245
8.7.10 光纖傳感器246
8.7.11 超聲脈沖速度測量246
8.7.12 紅外熱成像技術247
8.7.13 X射線照相技術247
8.7.14 外觀檢驗247
參考文獻247
第9章 海上在役石油平臺陰極保護系統(tǒng)的延壽修復技術253
9.1 概述253
9.2 在役石油平臺陰極保護系統(tǒng)評估254
9.3 海洋構筑物延壽修復技術方案選擇258
9.3.1 犧牲陽極延壽修復技術258
9.3.2 外加電流延壽修復技術261
9.3.3 陰極保護延壽方案的選擇266
9.4 海洋構筑物陰極保護延壽修復方案實施269
9.4.1 海洋構筑物陰極保護優(yōu)化設計269
9.4.2 JZ120-1導管架平臺縮比模型法外加電流陰極保護優(yōu)化設計270
9.4.3 JZ120-1導管架平臺數(shù)值模型法外加電流陰極保護優(yōu)化設計277
9.4.4 犧牲陽極延壽修復安裝277
9.4.5 外加電流延壽修復系統(tǒng)安裝279
9.5 海洋構筑物外加電流系統(tǒng)調試與維護282
9.5.1 海洋石油平臺外加電流系統(tǒng)的電源282
9.5.2 外加電流系統(tǒng)運行前的檢測283
9.5.3 外加電流系統(tǒng)調試284
9.5.4 外加電流系統(tǒng)維護285
參考文獻286
第10章 設計案例288
10.1 平臺導管架陰極保護設計案例288
10.1.1 渤海某平臺導管架陰極保護設計案例288
10.1.2 南海某平臺導管架陰極保護設計案例289
10.2 海底管線陰極保護設計案例290
10.3 船舶的陰極保護設計290
10.3.1 船舶犧牲陽極陰極保護設計290
10.3.2 船舶外加電流陰極保護設計293
10.4 跨海大橋的陰極保護設計295
10.4.1 設計基本參數(shù)295
10.4.2 設計指標295
10.4.3 技術路線295
10.4.4 陰極保護設計295
10.4.5 犧牲陽極布置與安裝296
10.4.6 保護效果跟蹤297
10.5 濱海電廠循環(huán)水系統(tǒng)的陰極保護設計297
10.5.1 設計指標297
10.5.2 保護面積298
10.5.3 保護電流密度298
10.5.4 犧牲陽極材料及規(guī)格型號298
10.5.5 犧牲陽極重量299
10.5.6 犧牲陽極數(shù)量300
10.5.7 犧牲陽極的布置與安裝300
參考文獻300
第11章 海洋構筑物陰極保護監(jiān)/檢測302
11.1 陰極保護監(jiān)/檢測原理、判據(jù)與現(xiàn)狀302
11.2 陰極保護監(jiān)測用參比電極及電位監(jiān)測探頭303
11.2.1 參比電極及電位監(jiān)測探頭簡介303
11.2.2 參比電極的要求304
11.2.3 影響參比電極準確性的因素304
11.2.4 參比電極的分類306
11.2.5 幾種常見的參比電極307
11.2.6 全固態(tài)參比電極310
11.2.7 Ag/AgX參比電極對不同環(huán)境因素的響應特性312
11.3 陰極保護監(jiān)/檢測系統(tǒng)組成321
11.4 陰極保護監(jiān)測系統(tǒng)獲得數(shù)據(jù)實例323
11.5 海底管線監(jiān)測327
11.5.1 單參比電極測量327
11.5.2 單觸點單參比電極測量328
11.5.3 單觸點雙參比電極連續(xù)測量328
11.5.4 單觸點三參比電極連續(xù)測量及電位梯度測量330
參考文獻331