模擬污損生物附著對(duì)Zn陽(yáng)極腐蝕性能影響的研究.pdf

1、犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)法由于具有電流分散能力好、易于管理和維護(hù),費(fèi)用相對(duì)較低等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)廣泛用于各種海洋設(shè)備的腐蝕防護(hù)。其中,鋅犧牲陽(yáng)極具有較高的電流效率,對(duì)金屬設(shè)施保護(hù)效果較好,目前已成為應(yīng)用最廣的犧牲陽(yáng)極材料之一。污損生物在陽(yáng)極表面密集的覆蓋,會(huì)導(dǎo)致?tīng)奚?yáng)極不能有效的釋放保護(hù)電流,最終失效。污損生物群落附著引起犧牲陽(yáng)極失效,會(huì)降低平臺(tái)的使用壽命,嚴(yán)重的也會(huì)引起安全責(zé)任事故,也是我國(guó)石油開(kāi)采過(guò)程不容忽視的問(wèn)題。而關(guān)于污損生物群落附著陰極犧牲

2、陽(yáng)極失效的機(jī)理研究,目前尚未見(jiàn)到相關(guān)報(bào)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(diǎn)就是其具有極高的生物活性。因此陰極保護(hù)實(shí)施工程中,其水下鋼結(jié)構(gòu)和犧牲陽(yáng)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(guò)在實(shí)海周期掛樣,研究了污損生物的演變過(guò)程。觀察試樣在海水浸泡不同周期的演變:從微生物細(xì)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(yáng)極試樣表面涂覆不同厚度的鈣質(zhì)沉積層粉末,改變陽(yáng)極表面電阻等方面來(lái)研究污損生物對(duì)的鋅和鋅鋁鎘合金2種犧牲陽(yáng)極的影響。這方面的工作對(duì)犧牲陽(yáng)極的性能評(píng)價(jià)及了解海洋生物對(duì)犧牲陽(yáng)極的作用具有重要的參考價(jià)值。
　　對(duì)取自黃渤海區(qū)域的雙眉藻、舟型藻進(jìn)行了分離純化培養(yǎng),利用分光光度法測(cè)定了兩種微藻的生長(zhǎng)曲線。在培養(yǎng)液中雙眉藻的生長(zhǎng)數(shù)

4、量變化大致分為3個(gè)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(jìn)入指數(shù)生長(zhǎng)階段,雙眉藻數(shù)量迅速增長(zhǎng),并在第7天數(shù)量達(dá)到最大值;7-10天為衰亡階段,營(yíng)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(zhǎng)周期為15天,生長(zhǎng)數(shù)量變化分為4個(gè)階段:1-4天為調(diào)整期,4-8天進(jìn)入指數(shù)生長(zhǎng)階段,舟形藻數(shù)量迅速增長(zhǎng),在第8天數(shù)量達(dá)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(cè)試結(jié)果表明:在一個(gè)實(shí)驗(yàn)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(yáng)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(guò)程.而涂覆瓊脂和粉末的Zn陽(yáng)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(guò)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(shuō)明雙眉藻的附著提高了陽(yáng)極的腐蝕速率。Zn陽(yáng)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(yáng)極體系腐蝕電位和腐蝕電流呈增大趨勢(shì)。
　　4.電流效率實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:初始電位數(shù)值較負(fù),符合犧牲陽(yáng)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(shí)間增長(zhǎng)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(jiàn)陽(yáng)極表面存在許多腐蝕坑,無(wú)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(diǎn)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(shuō)明微藻在試片表面附著、代謝和衰亡;覆蓋瓊脂膜