本书稿分为基础篇和应用篇，基础篇包括：海洋环境构筑物及其腐蚀特征，阴极保护原理与设计，是学习和从事海洋阴极保护必须的基础知识。应用篇分别从牺牲阳极的阴极保护和外加电流的阴极保护系统入手，介绍两种保护方式的组成和重点。然后介绍特殊材料：不锈钢的阴极保护和特殊环境：深海以及钢筋混凝土中的阴极保护，该部分引用了国内外研究现状以及发展趋势。还针对实际工程应用过程中存在的阴极保护修复问题进行了研究和阐述，引用国际最先进的技术以及实际工程研究成果。第十章阴极保护存在的问题及带来的隐患以著作者的经验和背景，深入分析海洋构筑物阴极保护目前存在的问题以及未来的发展趋势，为研究人员和工程技术人员做启发。第十一章引用大量海洋构筑物阴极保护的实际案例，从设计思路、改进措施以及使用效果等方面分析和讨论。最后，围绕阴极保护工程应用中最关键的维护技术，介绍了阴极保护监测/检测技术。
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目 录
丛书序
丛书前言
序
前言
第1章 海洋构筑物及海洋环境腐蚀特征1
1.1 海洋构筑物1
1.2 海洋环境特点2
1.2.1 五个区带2
1.2.2 海水特征5
1.3 海洋腐蚀特征12
1.3.1 碳钢与低合金钢12
1.3.2 不锈钢13
1.3.3 铜合金14
1.3.4 铝合金15
1.4 海洋环境常见腐蚀类型16
1.4.1 应力腐蚀开裂16
1.4.2 腐蚀疲劳18
1.4.3 磨损腐蚀20
第2章 阴极保护原理22
2.1 概述22
2.1.1 电势-pH图22
2.1.2 腐蚀原电池24
2.1.3 极化曲线25
2.2 阴极保护电位26
2.3 阴极保护电流密度27
2.4 阴极保护电流密度的影响因素30
2.4.1 腐蚀电池的极化30
2.4.2 涂覆层31
2.5 阴极保护类型31
2.5.1 牺牲阳极阴极保护32
2.5.2 外加电流阴极保护32
2.6 影响石灰质垢层形成的研究32
2.6.1 常温动态条件下初始电流密度对石灰质垢层形成的影响36
2.6.2 温度对石灰质垢层形成的影响41
参考文献49
第3章 海洋构筑物阴极保护设计52
3.1 阴极保护设计准则52
3.1.1 阴极保护电位52
3.1.2 阴极保护电流密度54
3.2 阴极保护设计方法57
3.2.1 经验法57
3.2.2 缩比模型法58
3.2.3 数值仿真法59
3.3 牺牲阳极阴极保护设计过程66
3.3.1 平台导管架阴极保护设计过程66
3.3.2 海底管线阴极保护设计过程68
3.4 外加电流阴极保护设计过程70
3.5 优化设计中的数值计算72
3.5.1 海洋平台复杂节点阴极保护电位分布的有限元法计算72
3.5.2 海底管道阴极保护数值计算74
3.5.3 滨海电厂钛管凝汽器阴极保护电位场分布数学模型80
3.5.4 深海温跃层环境下海管阴极保护数学模型的建立86
3.5.5 凝汽器水室外加电流阴极保护的数值模拟93
3.5.6 压载水舱阴极保护系统性能仿真及优化97
参考文献104
第4章 牺牲阳极106
4.1 牺牲阳极的性能要求及检测技术106
4.1.1 牺牲阳极的性能要求106
4.1.2 牺牲阳极的检测技术107
4.1.3 牺牲阳极材料种类109
4.2 锌合金牺牲阳极110
4.3 铝合金牺牲阳极112
4.3.1 铝合金牺牲阳极材料112
4.3.2 铝合金牺牲阳极性能影响因素113
4.3.3 铝合金牺牲阳极的活化溶解机理115
4.4 新型牺牲阳极117
4.4.1 铁阳极117
4.4.2 低电位阳极123
4.4.3 低温阳极124
4.4.4 高活化阳极126
4.4.5 铝铝复合阳极126
4.4.6 异形阳极130
参考文献133
第5章 外加电流阴极保护系统136
5.1 电源设备136
5.2 辅助阳极138
5.3 参比电极147
5.4 阳极屏蔽层152
5.5 舵系和轴系接地装置152
参考文献152
第6章 不锈钢阴极保护155
6.1 不锈钢阴极保护发展现状155
6.1.1 不锈钢阴极保护对闭塞区的影响155
6.1.2 阴极保护对钝化膜的影响156
6.1.3 阴极保护过负导致析氢157
6.1.4 不锈钢阴极保护电位选择研究现状158
6.2 316L不锈钢在海水中的阴极极化规律159
6.2.1 316L不锈钢在海水中的腐蚀电位159
6.2.2 天然海水中316L不锈钢的阴极极化和循环伏安曲线160
6.2.3 模拟闭塞溶液中316L不锈钢阴极极化曲线162
6.2.4 316L不锈钢天然海水中恒电位阴极极化163
6.2.5 模拟闭塞溶液中316L不锈钢恒电位阴极极化163
6.2.6 316L不锈钢在模拟闭塞溶液中恒电位失重164
6.2.7 316L不锈钢表面形貌分析165
6.2.8 小结171
6.2.9 对比分析讨论172
6.3 316L不锈钢在模拟油田采出水中的阴极保护研究172
6.3.1 316L不锈钢在模拟油田采出水中的阴极保护效果173
6.3.2 316L不锈钢在模拟油田采出水中表面的阴极极化行为176
6.3.3 阴极极化对316L不锈钢在模拟油田采出水中氢脆的影响189
6.4 展望193
参考文献194
第7章 深海阴极保护196
7.1 深海腐蚀环境特点196
7.2 材料深海腐蚀行为198
7.2.1 碳钢、低合金钢199
7.2.2 不锈钢200
7.2.3 铝及铝合金201
7.2.4 铜及铜合金203
7.2.5 镍及镍合金203
7.2.6 钛及钛合金204
7.3 深海阴极保护设计205
7.3.1 深海阴极保护材料205
7.3.2 深海阴极保护设计参数205
7.4 中高强度管线钢深海阴极保护过程研究208
7.4.1 极化行为209
7.4.2 石灰质垢层形成情况209
7.4.3 阴极保护后慢拉伸试验结果212
7.4.4 阴极极化对氢扩散的影响223
参考文献226
第8章 钢筋混凝土结构阴极保护技术229
8.1 混凝土结构钢筋腐蚀的电化学原理229
8.2 钢筋混凝土结构物阴极保护技术的发展230
8.2.1 外加电流阴极保护技术的发展230
8.2.2 牺牲阳极阴极保护技术的发展231
8.3 钢筋混凝土结构的阴极保护参数232
8.4 牺牲阳极阴极保护技术233
8.4.1 牺牲阳极材料233
8.4.2 应用于混凝土中牺牲阳极的种类234
8.5 外加电流阴极保护技术235
8.5.1 概述235
8.5.2 辅助阳极系统及其特点236
8.5.3 外加电流阴极保护施工和调试238
8.6 两种阴极保护技术比较239
8.7 钢筋混凝土结构的腐蚀与防护监/检测技术240
8.7.1 钢筋半电池电位测量240
8.7.2 表面电位测量241
8.7.3 混凝土电阻率的测量241
8.7.4 线性极化电阻测量242
8.7.5 恒电流脉冲法243
8.7.6 恒电量法243
8.7.7 电化学阻抗谱法244
8.7.8 电化学噪声分析法245
8.7.9 嵌入式腐蚀监测传感器245
8.7.10 光纤传感器246
8.7.11 超声脉冲速度测量246
8.7.12 红外热成像技术247
8.7.13 X射线照相技术247
8.7.14 外观检验247
参考文献247
第9章 海上在役石油平台阴极保护系统的延寿修复技术253
9.1 概述253
9.2 在役石油平台阴极保护系统评估254
9.3 海洋构筑物延寿修复技术方案选择258
9.3.1 牺牲阳极延寿修复技术258
9.3.2 外加电流延寿修复技术261
9.3.3 阴极保护延寿方案的选择266
9.4 海洋构筑物阴极保护延寿修复方案实施269
9.4.1 海洋构筑物阴极保护优化设计269
9.4.2 JZ120-1导管架平台缩比模型法外加电流阴极保护优化设计270
9.4.3 JZ120-1导管架平台数值模型法外加电流阴极保护优化设计277
9.4.4 牺牲阳极延寿修复安装277
9.4.5 外加电流延寿修复系统安装279
9.5 海洋构筑物外加电流系统调试与维护282
9.5.1 海洋石油平台外加电流系统的电源282
9.5.2 外加电流系统运行前的检测283
9.5.3 外加电流系统调试284
9.5.4 外加电流系统维护285
参考文献286
第10章 设计案例288
10.1 平台导管架阴极保护设计案例288
10.1.1 渤海某平台导管架阴极保护设计案例288
10.1.2 南海某平台导管架阴极保护设计案例289
10.2 海底管线阴极保护设计案例290
10.3 船舶的阴极保护设计290
10.3.1 船舶牺牲阳极阴极保护设计290
10.3.2 船舶外加电流阴极保护设计293
10.4 跨海大桥的阴极保护设计295
10.4.1 设计基本参数295
10.4.2 设计指标295
10.4.3 技术路线295
10.4.4 阴极保护设计295
10.4.5 牺牲阳极布置与安装296
10.4.6 保护效果跟踪297
10.5 滨海电厂循环水系统的阴极保护设计297
10.5.1 设计指标297
10.5.2 保护面积298
10.5.3 保护电流密度298
10.5.4 牺牲阳极材料及规格型号298
10.5.5 牺牲阳极重量299
10.5.6 牺牲阳极数量300
10.5.7 牺牲阳极的布置与安装300
参考文献300
第11章 海洋构筑物阴极保护监/检测302
11.1 阴极保护监/检测原理、判据与现状302
11.2 阴极保护监测用参比电极及电位监测探头303
11.2.1 参比电极及电位监测探头简介303
11.2.2 参比电极的要求304
11.2.3 影响参比电极准确性的因素304
11.2.4 参比电极的分类306
11.2.5 几种常见的参比电极307
11.2.6 全固态参比电极310
11.2.7 Ag/AgX参比电极对不同环境因素的响应特性312
11.3 阴极保护监/检测系统组成321
11.4 阴极保护监测系统获得数据实例323
11.5 海底管线监测327
11.5.1 单参比电极测量327
11.5.2 单触点单参比电极测量328
11.5.3 单触点双参比电极连续测量328
11.5.4 单触点三参比电极连续测量及电位梯度测量330
参考文献331
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