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[求助] 阴极保护使用时,前期的预处理有哪些方法?(新问题已更新)

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[复制链接] 只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2011-09-23
— 本帖被 miniwolf 执行提前操作(2011-09-27) —
新问题:
1.目前研究管道腐蚀,管道只是普通热交换器的铝管,管里是温度在80度左右的热水,流速大约1m/s,目前的实验结果是,
电源与铝结合的部位,总是会有孔蚀发生,查了胡士信的阴极保护手册里也提到了这个问题,就是说连接处得不到保护,但原因是什么想不明白,请教高人指点。
2.关于阴阳极间距离:目前通过调节阴阳极间距离,可以使保护电流的分布更均匀,但目前的数据大多都是埋地管道,距离都是60-100米,我研究的是热交换器,根本不可能使阴阳间距达到60米以上。所以我想知道阴阳极间的距离选取有没有什么理论依据?请高人指点。
另外感谢本论坛总版主和阴极保护的坛主,没有你们这贴子就沉了。我想说的是,搞腐蚀的人很多,腐蚀的影响因素太多,很难能得到系统的结论,往往研究的课题相同,但环境有所差异,就到导致很多不同的问题产生,所以我真心希望这个论坛会火起来,让研究腐蚀的人都能参与进来,这样大家都是得到进一步的提高。真心感谢这个论坛!!
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------本人现在在做纯铝的阴极保护,腐蚀环境是80度的热水,水中含有少量的盐和硫酸铜,根据腐蚀电位(-1.1V)可以容易找到保护电流,大约是70mA/m2,但是发现一个问题,比方说,前期根据腐蚀电位寻找合适的保护电流时,初期电流值都比较大,能达到1000mA/m2,后期随着时间延长,电流逐渐减小,最后能降到上面提到的70mA/m2左右。但是有的时间前期根据腐蚀电位找保护电流的时候,初期的电流值不是很大,可能500mA/m2~600mA/m2左右,而最终得到的稳定的保护电流就比较大,可能是300~150mA/m2这个区间里。所以我觉得阴极保护的初期,施加电流的大小与后期稳定电流的大小有关系吧?初期的电流越大,后期稳定的电流就越小,也就是说,初期大电流的情况下,纯铝表面会发生变化(应该是成膜的过程,膜的质量与后期的稳定电流大小有关,我个人认为的),所以后期的电流会很小;如果初期的电流不是很大(也就是说膜的质量一般,疏松多孔),则后期阴极保护的时候就需要比较大的电流。


我想知道我这种想法对吗?另外,如果对的话,初期的大电流处理后,钝表面的膜达到什么程度算是比较好,也就是说后期可以以较小的电流输出,就可以使铝得到完全的保护。

还有一个问题,根据腐蚀电位来调节保护电流的时候,刚开始铝的腐蚀电位可以控制在-1.1V左右,可是一般10小时之后,腐蚀电位会突变,达到-2.1V左右,甚至更小-3.V以上,即使这个时间降低电流输出,腐蚀电位也无法回到正常 的-1.1V左右,这个问题一直在试验中出现,不明白是什么道理,请教高人指点。


[ 此帖被83767115在2011-09-30 14:17重新编辑 ]
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miniwolf 小红花 +4 楼主的这个问题太偏向与理论研究了,顶一下期待高人来帮楼主解答 2011-09-27
hiatc 小红花 +3 提倡技术讨论 2011-09-23
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只看该作者 沙发  发表于: 2011-09-25
请版主给个回复,谢谢!!这个问题实在是困扰我好久了.
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只看该作者 板凳  发表于: 2011-09-28
想起一个和楼主所述非常相似的现象:在阳极保护过程的,如果前期的致钝电流大,后期的维钝电流就小些;致钝电流小,则维钝电流相对大些。
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只看该作者 地板  发表于: 2011-09-28
        在阴极保护的过程中,被保护体也就是阴极表面上会形成钙镁沉积层,又叫做阴极产物膜,无论保护电流是大还是小,这种沉积层都会不断积累,导致表观电阻率会不断增加,从而使得保护电流密度逐渐下降。初期保护电流密度的增大会使得沉积层具有较快的速度生成,利于降低保护电流密度。
    外加电流阴极保护才是通过保护电位来调节保护电流,通常使用恒压整流器,铝阳极的自腐蚀电位在-1.08V左右,有时会达到-1.1V,建议楼主考虑一下实验方法是否妥当。

楼主留言:

谢谢你的回复,你的答案的确让我想明白许多,不过关于保护体电位的问题,我觉得不是实验方法的问题。这么说吧,就举铝受阴极保护的例子,是不是不管什么时期(实验初期,中期,后期)任何时候对保护体的电位检测,都应该是-1.1V呢?

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hiatc 小红花 +2 观点不错 2011-09-29
miniwolf 小红花 +3 热心会员 2011-09-28
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只看该作者 4楼 发表于: 2011-09-30
谢谢各位的回复,让我想明白了许多。就像楼上的解释那样,运用外加电流阴极保护,保护体表面都会生成沉积层,这种沉积层具有一定的耐腐蚀性能,就相当于涂层和阴极保护相结合的保护方法。不过沉积层的成分应该由腐蚀内的金属离子来决定吧?比方说我所用的腐蚀液只有硫酸铜和盐,被保护体是纯铝,所以铝的表面应该有少量的铜析出,同时也会生成铝的氧化物。

至于我在实验中,经常发生保护体的电位突然增大,这种现象我觉得会不会保护体表面的电子层不断的积累,被消耗的速度与供给的速度不平衡而引起的。比方说,初期表面没有形成沉积层时,电子被消耗的速度肯定很快,同时供给速度也很大,随着表面沉积层的积累,耐腐蚀性增强,表面所需的电子理论上在减小,但保护原来的保护电流密度,会造成电子供给速度相对变大,而引发保护体的电位突然增大,是这样吗?

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只看该作者 5楼 发表于: 2011-09-30
回复3楼
谢谢你的回复,你的答案的确让我想明白许多,不过关于保护体电位的问题,我觉得不是实验方法的问题。这么说吧,就举铝受阴极保护的例子,是不是不管什么时期(实验初期,中期,后期)任何时候对保护体的电位检测,都应该是-1.1V呢?
我做的实验来看,结果不是这样,实验初期通过调节输出电流的大小,可以维持保护体的电位在-1.1V左右,但实验经过两天左右,电位就会突变,达到-3V,乃至-5V,如果这个时间还按照电位来调节输出电流,使电位降至-1.1V时,会发现输出电流十分的小,只有几个微安,几乎等于0输出。每次实验都会出现这种情况,我甚至考虑可能是由于保护体表面会形成电子层,而电子层达到饱和,引发电位突变的,但只是想像的结果,没有理论支持,所以这个问题我始终得不到答案,如果你有什么好的想法,希望我们共同讨论。谢谢
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只看该作者 6楼 发表于: 2011-09-30
楼主的实验中,电源线与铝管是怎么相连的呢?是通过焊接吗?如果电源线不是铝质的话,可以考虑一下是否有电偶腐蚀、应力腐蚀的可能性。另外,为了防止连接处腐蚀的发生,可以考虑对连接处进行防腐处理,排除一些无关因素对实验结果的影响。
阴、阳极间距的问题:楼主可以通过数学模型求解或数值分析求解阴极保护电流/电位的分布情况,得到最优的阴、阳极距离。楼主的实验中,阴极保护电流应该没有达到工程中动辄几A、几十A的程度吧,相信求解出来的阴阳极间距也不会有几十米这么夸张。
提供一份资料给lz 阴极保护电位分布的数值计算.rar (1101 K) 下载次数:1
[ 此帖被miniwolf在2011-10-01 11:52重新编辑 ]
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只看该作者 7楼 发表于: 2011-09-30
回 5楼(83767115) 的帖子
83767115:回复3楼
谢谢你的回复,你的答案的确让我想明白许多,不过关于保护体电位的问题,我觉得不是实验方法的问题。这么说吧,就举铝受阴极保护的例子,是不是不管什么时期(实验初期,中期,后期)任何时候对保护体的电位检测,都应该是-1.1V呢?
我做的实验来看,结果不是这样,实验初 .. (2011-09-30 13:57) 

楼主可以考虑增加一些实验对照组,比如根据前期电流密度划分为100mA/m2、200mA/m2~~1000mA/m2等实验组,实验过程中全程监控、记录腐蚀电位,或许在某个电流密度下,腐蚀电位不会随着时间发生突变。
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只看该作者 8楼 发表于: 2011-09-30
沉积层肯定会受到腐蚀液体成分的影响,所说的钙镁沉积层出现在海水介质中。
如果使用恒压整流器,被保护体的电位可以处在一固定的电位值,原理就是通过探头检测保护体的电位,如果电位偏离设定值,就通过改变保护电流密度来调节保护电位。
楼主的实验中可能是手动调节保护电流以达到设定保护电位的目的,如果保护电流不变,随着沉积层在保护体表面的生成以及保护体自身的极化,保护电位肯定要发生偏离,就好比保护体表面已经做完涂装,只有很少的漏涂点需要外加电流保护,如果保护电流仍维持较大值,将使得保护电位特别负,完全可能出现-3.0V甚至更负。
由于初期输出的保护电流比较大,保护体表面会快速形成沉积层,就好比已经完成涂装,这个时候需要的保护电流自然就很小,我估计几个微安的保护电流是正常的。
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hiatc 小红花 +3 提倡技术讨论 2011-10-03
miniwolf 小红花 +4 观点不错 学习了 2011-09-30
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只看该作者 9楼 发表于: 2011-10-03
回 6楼(miniwolf) 的帖子
miniwolf:楼主的实验中,电源线与铝管是怎么相连的呢?是通过焊接吗?如果电源线不是铝质的话,可以考虑一下是否有电偶腐蚀、应力腐蚀的可能性。另外,为了防止连接处腐蚀的发生,可以考虑对连接处进行防腐处理,排除一些无关因素对实验结果的影响。
阴、阳极间距的问题:楼主可以通过数学 .. (2011-09-30 15:49) 

版主提醒及时,连接片发生腐蚀应该就是电偶腐蚀,连接的电源线的确不是铝钱,电偶腐蚀的确没有考虑在内,并且也不是焊接方式连接,只是缠在铝管表面,看来这些连接方式都需要改进,谢谢版主的提醒。十分感谢。

版主的资料阴极保护电位分布的数值计算正在研究,再次谢谢版主。
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只看该作者 10楼 发表于: 2011-10-03
回 8楼(jungang99) 的帖子
jungang99:沉积层肯定会受到腐蚀液体成分的影响,所说的钙镁沉积层出现在海水介质中。
如果使用恒压整流器,被保护体的电位可以处在一固定的电位值,原理就是通过探头检测保护体的电位,如果电位偏离设定值,就通过改变保护电流密度来调节保护电位。
楼主的实验中可能是手动调节保护电流以达 .. (2011-09-30 16:24) 

To jungang99
每次读你的回复都会有新的发现,十分感谢!
我的确是手动调节保护电流使保护体的电位达到保护范围之内。不过突变之后,再次通过调节电流,使电位降到合理的保护电位范围内,电流值一般只有1微安左右,并且在此电位下保护体得不到保护。所以我现在的操作方法是,初期条件下,根据保护体的电位来调节电流,当一定时间后(估计快出现突变现象)我就把保护电流设为定电流输出,此时的电位就不再作为参照值了。但看了你的回复,我觉得这种方法不易找到最小最合适的保护电流,所以我想问,①是不是用恒压整流器会很容易找到合适的保护电流密度;②测量电位我用的是饱和Ag/Agcl电极,我有时候怀疑测量系统有问题,长时间使用会不稳定,我用的测量系统是饱和Ag/Agcl电极通过盐桥与保护体连接,饱和Ag/Agcl电极片处入饱和KCL溶液中,温度是室温;而保护体所处于80度的水中,所以我想问这样的测量电位系统有没有什么问题存在?期待您的回复!
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miniwolf 小红花 +2 提倡技术讨论 2011-10-09
hiatc 绿叶 +3 提倡技术讨论 2011-10-03
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只看该作者 11楼 发表于: 2011-10-04
①在外加电流阴极保护中,恒压整流器又叫做恒电位仪是最常用的设备,在保护初期,电流密度会很大,但随着沉积层在保护体表面逐渐积累,电流密度会逐渐下降,在经历长时间的保护之后,电流密度会趋于稳定,但不会是固定的数值;
②我个人认为楼主的测量电位系统没有问题;
供参考。
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miniwolf 小红花 +2 热心会员 2011-10-09
hiatc 小红花 +5 提倡技术讨论 2011-10-04