铝合金火灾下南海海泥中阳极的电化性能

铝合金火灾下南海海泥中阳极的电化性能

1海泥涂层保护随着海洋技术的发展，海洋技术结构设施越来越少。海洋石油天然气的开采及海底矿产资源的开发利用,使许多大型构筑物及石油、天然气的输送管道埋设在海泥中工作。海泥中由于成分复杂,其存在状况差别很大,对海底工程设备及管道存在严重的腐蚀破坏威胁,以致造成巨大的经济损失。尽管世界各国都在采用涂层加牺牲阳极保护的措施,但是由于海泥不象海水介质那样化学成分均一流动性能好。因此在海水中使用性能好的牺牲阳极,在海泥中使用时性能却严重恶化,达不到设计所预期的效果。在不同海域、不同温度的海泥中使用或使用时间的长短都会影响牺牲阳极的电化性能及使用效果,本文针对这些问题进行试验探讨。2测试方法2.1成分介绍的成分挑选三种在海水中表现性能优良的阳极配方,其化学成分见表1。在熔铸车间铸造成阳极,然后车成ϕ16mm×48mm的试样进行各项试验,阳极工作面积为14cm2,试验电流密度为1mA/cm2。2.2恒电流电化学性能试验以上三种铝合金牺牲阳极分别在常温的渤海海泥和南海海泥中进行恒电流电化学性能试验。海泥的基本特性见表2,试验方法参考GB4948-85附录C进行,试验装置见图1。2.3不同温度下的海泥中的电磁强度试验将几种阳极试样放在55℃的南海海泥中进行恒电流电化学性能测试,测试后与常温海泥的结果对比。2.4不同试验时期的恒电流电阻器性能把阳极试样在南海海泥中进行电化学性能测试,试验周期分别为20天和50天。2.5在倾斜样品的溶解形态分析中对试验后的阳极试样进行观察分析,并拍照。3试验结果与讨论3.1种阳极材料在南海海泥中的电化学性能将三种不同成分的阳极试样分别在常温渤海海泥和南海海泥中进行为期20天的试验,试验装置如图1,所得结果列于表3。从表3可以看到同一种阳极材料在不同的海泥中试验或使用其电化学性能差别较大,在渤海海泥中得到的电流效率较高、而在南海海泥中试验或使用时其电流效率下降较大,下降幅度达到5%~10%,不同阳极材料下降的幅度,取决于阳极材料本身的性能,也取决于海泥的性质。南海海泥的粘性大,不利于阳极的表面溶解。3.2电化学性能把三种阳极放在55℃的南海海泥中进行恒电流电化学性能试验20天,所得的结果列于表4。从表4和表3对比可以看出,阳极材料在热海泥中的电化学性能要比在常温时的差,主要表现在电流效率下降。下降的幅度随温度的升高而变化,一般来说温度愈高性能下降愈大。这是由于在温度高的情况下,阳极的溶解产物更易与海泥结合并粘附在阳极表面,使阳极的自腐蚀严重而导致电流效率下降,表面溶解不均匀,有缩颈现象。3.3海泥充放电效率与电流效率的对比三种阳极试样在常温的南海海泥中进行较长时间的恒电流电化性能试验,时间为50天,试验结果见表5。从表5与表3对比可看出,阳极材料在海泥中经长时间试验后其电流效率下降,下降幅度随试验时间的长短而定。试验时间愈长、效率下降愈多,这是由于海泥的流动性很差,阳极表面的腐蚀产物不易转移而积聚在表面与海泥组成了一层硬壳,造成阳极的局部腐蚀加重,电流效率下降。其结果和阳极在热海泥试验中的结果相似。3.4ad3阳极的溶解规律阳极试验结束时,将阳极从海泥中取出,先对腐蚀产物及阳极的表面溶解情况进行观察分析,然后进行清洗、烘干并对其外貌拍照,照片见图2。图中以AD3阳极为例可以看出,阳极在短期的常温海泥中试验时,阳极表面溶解是较均匀的,但试验时间延长或在热海泥中试验其表面溶解则变成不均匀,并有明显的缩颈现象。这可能是因为阳极表面周围形成一层硬壳层包围后,阳极表面溶解出来的Al3+不易扩散,并和水起反应生成Al(OH)3和H+。由于H+的增加,pH值不断下降,有利于形成阳极上的局部电极反应,不断地产生氢气,并在局部溶解加速的部位导致缩颈。4海泥试验结果通过上述的分析讨论可以认为:(1)牺牲阳极在不同海区的海泥中的电化性能是不同的,并有较大差别,因此在某地区海泥中的试验结果没有代表性,只供参考,不能照搬硬套。(