模擬深海環(huán)境下鋅參比電極與鋁合金犧牲陽極性能研究.pdf

1、隨著海洋工程的發(fā)展，金屬材料的腐蝕已經(jīng)成為制約深海開發(fā)的主要因素，由于深海實地試驗耗資巨大，樣品回收難，數(shù)據(jù)難以積累，因此深海腐蝕研究多利用模擬裝置進(jìn)行。本論文設(shè)計建造了100L的大容積深海環(huán)境高壓模擬裝置，操作壓力能達(dá)到16MPa，運(yùn)行狀態(tài)安全平穩(wěn)，并在該高壓釜裝置中進(jìn)行了模擬研究。利用恒電流極化曲線測試法、小幅度循環(huán)伏安法以及電化學(xué)阻抗譜法，考察了高純鋅參比電極在深海高壓環(huán)境下的穩(wěn)定性及適用性，Al-Zn-In-Mg-Ti高活化犧牲

2、陽極在深海高壓環(huán)境下的活化性能以及海水壓力對低合金鋼陰極保護(hù)電位分布的影響。
　　通過研究高純鋅參比電極在海水中的穩(wěn)定性和適用性，得到了研究結(jié)果:高純鋅參比電極在海水中浸泡30小時后電極電位趨于穩(wěn)定，為-1040mV左右，電位波動為±3mV，其穩(wěn)定性符合參比電極的要求。而電化學(xué)阻抗譜結(jié)果表明，其電極過程是典型的由擴(kuò)散過程控制。恒電流極化后，鋅參比電極的電極電位負(fù)移了4mV，且電位在通電7000秒后達(dá)到穩(wěn)定，滿足電化學(xué)測量的要求。而

3、由小幅度循環(huán)伏安曲線結(jié)果可以得出，其正掃曲線與反掃曲線不能完全重合，電極可逆性不是非常好。在KOH溶液中，隨著掃描速度的減慢，金屬鋅循環(huán)伏安曲線的氧化峰與還原峰之間的峰電位差減小，鋅參比電極的可逆程度增大。因此，在較低的掃描速度下，鋅參比電極在KOH溶液中的可逆性較好，可以用于穩(wěn)態(tài)測量。
　　通過對Al-Zn-In-Mg-Ti高活化犧牲陽極在高壓海水中的活化性能與常壓條件對比研究，結(jié)果表明:在海水壓力為15.5MPa，溫度為4℃的

4、環(huán)境下，Al-Zn-In-Mg-Ti高活化犧牲陽極的開路電位較常壓海水環(huán)境下略微降低，電化學(xué)容量及電流效率均有所降低，且高壓環(huán)境下犧牲陽極的電化學(xué)容量及電流效率值較低。通過4天加速腐蝕試驗，Al-Zn-In-Mg-Ti高活化犧牲陽極在15.5MPa的高壓海水環(huán)境中的陽極溶解形貌較差，陽極表面溶解不均勻，有較大面積表面甚至未溶解，表明深海高壓環(huán)境使鋁合金犧牲陽極的活化性能變差，部分表面未有效地活化。針對此，需要開發(fā)耐深海壓力的高效率犧牲陽

5、極技術(shù)。
　　通過研究海水壓力對低碳鋼極化行為以及陰極保護(hù)電位分布的影響，得到了研究結(jié)果:隨著海水壓力的逐漸增加，低碳鋼的自腐蝕電位基本不發(fā)生變化，均穩(wěn)定在0.31V左右，而陽極過程和陰極過程隨著壓力的增加而略有減弱。低碳鋼的極限電流密度減小，極限電阻增加，腐蝕速率逐漸降低，極化參數(shù)增大，這導(dǎo)致了陰極保護(hù)電位分布略有增加。即海水壓力增加不會加劇電位不均勻分布，而會改善電位分布均一性，增加陰極保護(hù)范圍。由于壓力釜的空間太小，由距離引