模擬污損生物附著對Zn陽極腐蝕性能影響的研究.pdf

1、犧牲陽極陰極保護法由于具有電流分散能力好、易于管理和維護,費用相對較低等優(yōu)點,已經(jīng)廣泛用于各種海洋設(shè)備的腐蝕防護。其中,鋅犧牲陽極具有較高的電流效率,對金屬設(shè)施保護效果較好,目前已成為應(yīng)用最廣的犧牲陽極材料之一。污損生物在陽極表面密集的覆蓋,會導(dǎo)致犧牲陽極不能有效的釋放保護電流,最終失效。污損生物群落附著引起犧牲陽極失效,會降低平臺的使用壽命,嚴重的也會引起安全責(zé)任事故,也是我國石油開采過程不容忽視的問題。而關(guān)于污損生物群落附著陰極犧牲

2、陽極失效的機理研究,目前尚未見到相關(guān)報道。
　　海洋腐蝕區(qū)別于其他一般電解質(zhì)溶液腐蝕的顯著特點就是其具有極高的生物活性。因此陰極保護實施工程中,其水下鋼結(jié)構(gòu)和犧牲陽極表面均被生物污損,多年后形成穩(wěn)定的污損生物群落。我們通過在實海周期掛樣,研究了污損生物的演變過程。觀察試樣在海水浸泡不同周期的演變:從微生物細菌,到各種藻類,如舟型藻、雙眉藻、菱形藻等,最后到大型的牡蠣藤壺等。得出生物群落形成的基本規(guī)律。
　　本論文主要采用模擬

3、生物膜方法、電化學(xué)(交流阻抗譜EIS和極化電阻技術(shù))方法和表面分析技術(shù)等,從模擬兩種硅藻(雙眉藻、舟型藻)和在犧牲陽極試樣表面涂覆不同厚度的鈣質(zhì)沉積層粉末,改變陽極表面電阻等方面來研究污損生物對的鋅和鋅鋁鎘合金2種犧牲陽極的影響。這方面的工作對犧牲陽極的性能評價及了解海洋生物對犧牲陽極的作用具有重要的參考價值。
　　對取自黃渤海區(qū)域的雙眉藻、舟型藻進行了分離純化培養(yǎng),利用分光光度法測定了兩種微藻的生長曲線。在培養(yǎng)液中雙眉藻的生長數(shù)

4、量變化大致分為3個階段:1-4天為調(diào)整期,雙眉藻剛接種到新培養(yǎng)液中分裂遲緩;4-7天進入指數(shù)生長階段,雙眉藻數(shù)量迅速增長,并在第7天數(shù)量達到最大值;7-10天為衰亡階段,營養(yǎng)物質(zhì)被耗盡,活性雙眉藻數(shù)量逐漸減少。舟形藻的生長周期為15天,生長數(shù)量變化分為4個階段:1-4天為調(diào)整期,4-8天進入指數(shù)生長階段,舟形藻數(shù)量迅速增長,在第8天數(shù)量達到最大值;8-12天為穩(wěn)定期,12-15天為衰亡階段。
　　1.XRD結(jié)果表明藤壺牡蠣粉末樣品

5、成分為碳酸鈣和鈣鎂化合物,還包括鎂、硅、氯、硫等微量元素離子。
　　2.電化學(xué)測試結(jié)果表明:在一個實驗周期內(nèi),在含微藻和滅菌培養(yǎng)液中的腐蝕速率都是先增加后減小,含微藻培養(yǎng)液中的速率大于滅菌培養(yǎng)液;Zn陽極空白試樣的腐蝕速率經(jīng)歷了先增大后減小再增大的過程.而涂覆瓊脂和粉末的Zn陽極試樣的腐蝕速率經(jīng)歷了先減小再增大后減小再增大的過程,腐蝕速率為空白試樣>涂覆瓊脂的試樣>>涂覆藤壺牡蠣粉末的試樣。
　　3.極化曲線結(jié)果表明:雙眉藻

6、和舟形藻為附著藻,在試片表面附著產(chǎn)生的氧氣和代謝產(chǎn)物,使自腐蝕電位降低,腐蝕電流增大,說明雙眉藻的附著提高了陽極的腐蝕速率。Zn陽極空白體系的腐蝕電位和腐蝕電流比較平穩(wěn),而涂覆瓊脂和粉末的Zn陽極體系腐蝕電位和腐蝕電流呈增大趨勢。
　　4.電流效率實驗結(jié)果表明:初始電位數(shù)值較負,符合犧牲陽極要求。隨表面附著膜增厚,初始的電位值Ocp空白

7、而添加瓊脂層和粉末層的試樣電位隨時間增長電位逐漸正移,層數(shù)越厚電位偏移量更大。電流效率?隨著試樣表面膜的增加的電流效率依次增大。
　　5.SEM分析結(jié)果表明:在雙眉藻附著周圍明顯可見陽極表面存在許多腐蝕坑,無藻溶液為均勻腐蝕;在涂覆藤壺牡蠣粉末的金屬試樣表面出現(xiàn)了點蝕和大的局部腐蝕坑,污損生物附著引發(fā)了局部腐蝕。
　　6.EDS分析結(jié)果表明:含微藻試片表面碳元素和鎂元素比重增大,說明微藻在試片表面附著、代謝和衰亡;覆蓋瓊脂膜