犧牲陽(yáng)性再變電站接地網(wǎng)中的研究

1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目 犧牲陽(yáng)極在變電站 接地網(wǎng)中應(yīng)用研究 專 業(yè) 材料成型與控制專業(yè) 班 級(jí) 成型094 學(xué) 生 指導(dǎo)教師 2013 年摘要犧牲陽(yáng)極在變電站接地網(wǎng)中應(yīng)用研究iiiabstract學(xué) 科： 材料成型及控制工程作 者： 訾 陽(yáng) （簽名） （簽名） 指導(dǎo)教師： 雷阿利摘 要犧牲陽(yáng)極因較活潑，在電解質(zhì)液中優(yōu)先溶解，釋放出的電子則通過(guò)導(dǎo)線傳輸被保護(hù)金屬表面。而電位相對(duì)較正的被保護(hù)金屬則同時(shí)發(fā)生了陰極極化，使金屬電位負(fù)移至某保護(hù)電位，抑制了被保護(hù)金屬表面的陽(yáng)極過(guò)程，使金屬受到了防腐保護(hù)。本論文旨在研究鎂合金犧牲陽(yáng)極對(duì)接地網(wǎng)扁鋼的保護(hù)半徑。通過(guò)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，在一定土壤環(huán)境下，扁鋼樣品的一端

2、連接鎂合金并運(yùn)行一定時(shí)間后，測(cè)量扁鋼樣品長(zhǎng)度方向上不同點(diǎn)的工作電位。根據(jù)陰極保護(hù)最小保護(hù)電位-0.85V這一要求，計(jì)算出陰極保護(hù)的半徑，并結(jié)合一定的參數(shù)條件，通過(guò)數(shù)學(xué)方法推導(dǎo)出鎂合金犧牲陽(yáng)極的保護(hù)半徑計(jì)算公式。分析扁鋼的工作電位隨著不同Mg-Fe距離、不同鎂合金數(shù)量的變化規(guī)律。結(jié)果表明：（1） 連接鎂合金后，扁鋼的整體電位都下降，越靠近鎂合金接入點(diǎn)的電位越負(fù)；（2） 現(xiàn)場(chǎng)使用鎂合金犧牲陽(yáng)極做陰極保護(hù)時(shí)，需外加填料包，可穩(wěn)定鎂合金的輸出電流，并使得保護(hù)半徑更大更穩(wěn)定；（3） 在鎂合金犧牲陽(yáng)極初始運(yùn)行階段，保護(hù)半徑與時(shí)間關(guān)系符合漸進(jìn)分布數(shù)學(xué)模型；（4） 在相同條件下，鎂合金數(shù)量越多或表面積越大，其

3、保護(hù)半徑越大；（5） 鎂合金犧牲陽(yáng)極對(duì)扁鋼的保護(hù)半徑隨著鎂合金與扁鋼的距離的減小而相應(yīng)增大；（6） 犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)系統(tǒng)中，陰極面積越大，陽(yáng)極的保護(hù)半徑越小，反之亦然；（7） 根據(jù)相關(guān)陰極保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，得出犧牲陽(yáng)極保護(hù)半徑的數(shù)學(xué)計(jì)算公式：關(guān)鍵詞：鎂合金，犧牲陽(yáng)極，電位，保護(hù)半徑The application research of sacrificial anode in the substation ground networkSpecialty: Forming and Controling of MaterialsUndergaduate: yang zi(Signature

4、): (Signature): Supervisor : Ali LeiAbstractSacrificial anode was more lively, give priority to dissolve in the electrolyte solution.Release electrons transfer through the wire to protect the metal surface.While potential is relatively protected metal happened cathode polarization at the same time,t

5、he negative potential moved to the metal in a protection potential,Dampened by the anodic process of metal surface protection, to make the metal corrosion protection. This paper aims to study the radius of the magnesium alloy sacrificial anode protect the flat steel of grounding systems. Through lab

6、oratory test,under certain soil environment, magnesium alloy are connected at the flat steel sample,s end and run after certain time, measuring potential of the differences work at flat steel sample length direction. Based on the minimum protection potential of cathodic protection is - 0.85 V, to ca

7、lculate the radius of the cathodic protection. Combined with the certain parameter conditions, by mathematical methods to deduce the calculation formula of protection radius in magnesium alloy sacrificial anode. Analysis with the change rule of work potentials, that are the flat steel at different d

8、istance of Mg -Fe and different quantity of magnesium alloys. The results show that: (1)After connecting magnesium alloy，the flat steel drop in overall potential,and the potentials of closer to the access point of magnesium alloys was more negative.(2) When we use the magnesium alloy sacrificial ano

9、de for cathodic protection,we need plus packing bags.They can stable output current of magnesium alloys,and the protection radius more larger, more stable.(3) In initial operation stage,the protection radius of magnesium alloy sacrificial anode and time relation accord with mathematical model in gra

10、dual distribution.(4) Magnesium alloy in the same situation, the more quantity or the greater the surface area,the protection radius was greater.(5) With the distance of magnesium alloy sacrificial anode and the flat steel decreasing,the protection radius are increasing accordingly.(6) At cathodic p

11、rotection system of sacrificial anode, the greater the area of cathode, the anode protection radius is smaller, and vice versa.(7) According to the associated standard of cathodic protection ,and combined with laboratory tests,mathematical calculation formula of protection radius are obtained:.Keywo

12、rds：Magnesium alloy，Sacrifice anode, potential, radius of protectionError! Document Variable not defined.2013屆材料成型與控制專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）目錄摘要Abstract第一章 前言11.1 引言11.2 常用的犧牲陽(yáng)極材料11.3 犧牲陽(yáng)極的選擇31.4 犧牲陽(yáng)極的保護(hù)機(jī)理41.4.1 金屬材料的電化學(xué)腐蝕機(jī)理41.4.2犧牲陽(yáng)極保護(hù)法的機(jī)理61.5 保護(hù)電位71.5.1 保護(hù)電位的主要參數(shù)71.5.2 保護(hù)電位準(zhǔn)則81.5.3 電位和電流分布規(guī)律91.6 接地網(wǎng)犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)半徑9

13、1.7 本課題研究目的和意義及研究?jī)?nèi)容10第二章.實(shí)驗(yàn)方案及步驟112.1 實(shí)驗(yàn)材料112.2 實(shí)驗(yàn)方法112.3 實(shí)驗(yàn)裝置12第三章 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析133.1 土壤含水量25%時(shí)鎂合金犧牲陽(yáng)極保護(hù)電位及保護(hù)半徑數(shù)據(jù)133.1.1 鎂合金犧牲陽(yáng)極與扁鋼間距為0.1m時(shí)的保護(hù)電位133.1.2 鎂合金犧牲陽(yáng)極與扁鋼間距為0.2m時(shí)的保護(hù)電位153.1.3 鎂合金犧牲陽(yáng)極與扁鋼間距為0.3m時(shí)的保護(hù)電位163.1.4 土壤含水量25%時(shí)鎂合金犧牲陽(yáng)極保護(hù)半徑183.2 土壤含水量25%并外加填料包時(shí)鎂合金犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)電位及保護(hù)半徑數(shù)據(jù)193.2.1 鎂合金犧牲陽(yáng)極與扁鋼間距為0.1m時(shí)的保護(hù)電

14、位193.2.2 鎂合金犧牲陽(yáng)極與扁鋼間距為0.2m時(shí)的保護(hù)電位213.2.3 鎂合金犧牲陽(yáng)極與扁鋼間距為0.3m時(shí)的保護(hù)電位233.2.4 土壤含水量25%并外加填料包時(shí)鎂合金犧牲陽(yáng)極保護(hù)半徑253.3 數(shù)據(jù)分析263.3.1 鎂合金運(yùn)行環(huán)境分析263.3.2 鎂合金保護(hù)半徑的函數(shù)關(guān)系研究273.3.3 鎂合金與扁鋼距離對(duì)保護(hù)半徑的影響303.3.4 鎂合金表面積與保護(hù)半徑的關(guān)系313.3.5 鎂合金犧牲陽(yáng)極保護(hù)電位與陰極面積的關(guān)系323.4 保護(hù)長(zhǎng)度的理論計(jì)算33第四章 結(jié)論35致 謝36參考文獻(xiàn)37I第一章 前言第一章 前言1.1 引言 變電站接地網(wǎng)是用于工作接地、防雷接地、保護(hù)接地的必

15、備設(shè)施，是確保人身、設(shè)備、系統(tǒng)安全的重要環(huán)節(jié)，它在防雷電、靜電和故障電流起著泄流和均壓的作用1。變電站接地網(wǎng)腐蝕引起的事故時(shí)有發(fā)生。腐蝕有可能造成接地導(dǎo)線截面積減小，甚至斷裂，直接關(guān)系到電網(wǎng)的安全運(yùn)行，是造成大面積停電的事故原因之一2。國(guó)家電網(wǎng)公司十分重視變電站接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)、施工和和運(yùn)行維護(hù)工作。為此，在2005年發(fā)布的國(guó)家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)重大反事故措施中第12章“防止接地網(wǎng)和過(guò)電壓事故”明確提出了要求。要求“結(jié)合短路容量變化和接地裝置的腐蝕程度有針對(duì)性地對(duì)接地裝置進(jìn)行改造”,并“定期通過(guò)開挖等手段確定接地網(wǎng)的腐蝕情況。如發(fā)現(xiàn)接地網(wǎng)腐蝕較為嚴(yán)重，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理?！钡?。隨著電力系統(tǒng)容量的不斷增加，

16、流經(jīng)地網(wǎng)的入地短路電流也愈來(lái)愈大。當(dāng)事故出現(xiàn)時(shí), 如果接地網(wǎng)因腐蝕而造成接地性能不良，不能承受雷電沖擊或短路事故形成的電流，短路電流無(wú)法在土壤中充分?jǐn)U散，導(dǎo)致接地網(wǎng)電位升高, 使接地設(shè)備的金屬外殼帶高電壓而危及人身安全和擊穿二次絕緣保護(hù)裝置，甚至損壞設(shè)備，擴(kuò)大事故，破壞電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定。電網(wǎng)的安全穩(wěn)定, 使接地網(wǎng)防腐成為必需解決的重要問(wèn)題。接地網(wǎng)的腐蝕與防護(hù)方法很多，犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法是其中最主要的方法之一，且應(yīng)用廣泛。犧牲陽(yáng)極法是積極的保護(hù)以陰極形式存在的地網(wǎng)，使被保護(hù)接地網(wǎng)的任意點(diǎn)的對(duì)地電位在-0.851.25V（相對(duì)于銅飽和硫酸銅參比電極）之間3。犧牲陽(yáng)極保護(hù)接地網(wǎng)，是在將要保護(hù)的接地體上

17、敷設(shè)比該接地體活潑的金屬作為陽(yáng)極（原電池陰極），使被敷設(shè)上的金屬受到腐蝕，而接地體本身得到保護(hù)。1.2 常用的犧牲陽(yáng)極材料 目前較常用的犧牲陽(yáng)極材料有鎂基、鋅基和鋁基合金陽(yáng)極。（1）鎂合金犧牲陽(yáng)極鎂不容易鈍化，并且鎂的激勵(lì)電壓最高，由于這些特性以及他的高電流容量，鎂特別適合作為犧牲陽(yáng)極使用，鎂的標(biāo)準(zhǔn)電極電位為-2.37V（EH），在海水中的穩(wěn)定電位為-1.45 V(EH)4，鎂基犧牲陽(yáng)極電位較負(fù)，陽(yáng)極輸出電流大，發(fā)送距離遠(yuǎn)，陽(yáng)極極化率低 ,溶解均勻，保護(hù)效果可靠?，F(xiàn)在普遍使用的鎂合金犧牲陽(yáng)極有三類：純鎂，Mg-Mn系合金和Mg-AI-Zn-Mn系合金，它們的共同特點(diǎn)是電位比較負(fù)、極化率也很低、

18、密度小、理論電容量大，與鐵的有效電位差很大，保護(hù)半徑大5。但不足之處是鎂的自腐蝕較嚴(yán)重，并隨介質(zhì)中含鹽量的增加而增加6，因此，純鎂實(shí)際有效電流容量較理論電流容量小得多。鎂陽(yáng)極的電流效率也不高，通常只有55%左右，比鋅基合金和鋁基合金犧牲陽(yáng)極的電流效率要低得多，而且表面難以形成有效的護(hù)膜，在水介質(zhì)中自腐蝕反應(yīng)劇烈。因此，大多數(shù)研究表明，鎂陽(yáng)極適用于電阻較高的土壤中和淡水。（2） 鋁合金犧牲陽(yáng)極 鋁合金密度小，理論電容量大，對(duì)鋼鐵的驅(qū)動(dòng)電位較大，在含Cl-的環(huán)境中電位能保持在-0.95-1.10V（SCE）之間7，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于水庫(kù)鋼鐵閥門，海上石油鉆井平臺(tái)以及遠(yuǎn)洋貨輪的鋼制外殼等各個(gè)領(lǐng)域，但由于

19、純鋁表面極易生成致密的鈍化膜，使鋁的電位正移，通常添加In、Sn、Si、Gd、Ti等合金元素來(lái)增大鈍化膜的缺陷，促使鋁不斷溶解。單獨(dú)添加很少量這些元素就可以使鋁的電位變負(fù)0.30.9V，但電流效率過(guò)低，并且會(huì)隨時(shí)間延長(zhǎng)而下降，最常用的是添加兩種或兩種以上活化元素使之形成多元鋁合金，既能滿足電位要求又能顯著增大電流效率。因此一般按其材料可分為可分為五種，包括鋁-鋅-銦-鎘合金犧牲陽(yáng)極、鋁-鋅-銦-錫合金犧牲陽(yáng)極、鋁-鋅-銦-硅合金犧牲陽(yáng)極、鋁-鋅-銦-錫-鎂合金犧牲陽(yáng)極、鋁-鋅-銦-鎂-鈦合金犧牲陽(yáng)極8。這五種合金主要用于海水介質(zhì)中的船舶、港工與海洋工程設(shè)施、海水冷卻水系統(tǒng)和儲(chǔ)罐沉積水部位等工業(yè)

20、領(lǐng)域。（3）鋅合金犧牲陽(yáng)極鋅合金陽(yáng)極的特點(diǎn)是：密度大、理論發(fā)生電量較小，電流效率高，表面溶解均勻，腐蝕產(chǎn)物疏松，容易脫落，在保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)物時(shí)，有一定自調(diào)節(jié)電流和電位的作用。最初，所使用的鋅材料來(lái)自于熱浸鍍鋅工藝中的鋅，超純鋅是一種非常良好的陽(yáng)極材料9，純度高達(dá)99.995%，含鐵量少于0.0014%，沒(méi)有其他添加物，德國(guó)海軍部已經(jīng)批準(zhǔn)使用這種陽(yáng)極材料10，但是由于其晶粒粗大并有柱狀晶體結(jié)構(gòu)，往往呈現(xiàn)不均勻剝離，為了細(xì)化晶粒，合金中通常加入鎘和鋁，還對(duì)雜質(zhì)元素起到了抑制作用，因此一般主要用的是鋅-鋁-鎘合金犧牲陽(yáng)極，適于溫度低于50和電阻率小于15·m的海水、淡海水、土壤等電解質(zhì)中的金屬

21、構(gòu)件陰極保護(hù)。1.3 犧牲陽(yáng)極的選擇 在防腐蝕過(guò)程中通常根據(jù)土壤電阻率選擇犧牲陽(yáng)極的種類再根據(jù)保護(hù)電流的大小選擇陽(yáng)極的規(guī)格。表1-1為土壤中選擇犧牲陽(yáng)極的原則其中鎂陽(yáng)極具有較高的化學(xué)活性電位負(fù)，輸出電流較大，腐蝕較快。因此鎂陽(yáng)極常適用于電阻率較高的土壤。鋅陽(yáng)極可能產(chǎn)生極性逆轉(zhuǎn)。當(dāng)溫度高于60時(shí)由于鋅陽(yáng)極表面氧化其電位要比鋅本身電位正得多這樣鋅陽(yáng)極將變?yōu)殛帢O而受到保護(hù)。而鐵成為陽(yáng)極而加速腐蝕。因此鋅陽(yáng)極常適用于電阻率較高的土壤鋁陽(yáng)極的標(biāo)準(zhǔn)電位電極比鋅負(fù)很多，從理論上講鋁是一種很好的犧牲陽(yáng)極材料但是鋁在土壤中極易鈍化在表面上形成一層保護(hù)性能很好的氧化膜Al(OH)3膜的電位很正。阻礙電流產(chǎn)生，故鋁

22、陽(yáng)極不能用于土壤中。表1-1 犧牲陽(yáng)極種類的應(yīng)用選擇可選陽(yáng)極種類土壤電阻率（·m）帶狀鎂陽(yáng)極>100鎂（-1.7V）60-100鎂40-60鎂（-1.5V）<40鎂（-1.5V），鋅<15鋅或Al-Zn-In-Si<5(含Cl-)國(guó)外一般不主張?jiān)谕寥乐袘?yīng)用鋁陽(yáng)極。國(guó)內(nèi)也很少成功。有一些環(huán)境如低電阻率、潮濕和含氯化物的海岸灘涂使用鋁陽(yáng)極可能還有可取之處。犧牲陽(yáng)極形狀的選擇根據(jù)保護(hù)對(duì)象、環(huán)境而變化。犧牲陽(yáng)極的使用受其電化學(xué)性能的限制，陽(yáng)極材料的靜電位必須比受保護(hù)物體的保護(hù)電位負(fù)得多，這樣才能維持足夠的激勵(lì)電壓。作為犧牲陽(yáng)極材料，應(yīng)該具備下列條件11：（1） 陽(yáng)極的

23、電位要負(fù)，即它與被保護(hù)金屬之間的有效電位差要大；電位比鐵負(fù)而合適做犧牲陽(yáng)極的材料有鋅基、鋁基和鎂基三大類合金。（2） 在使用過(guò)程中電位要穩(wěn)定，陽(yáng)極極化要小，表面不產(chǎn)生高電阻的硬殼，溶解均勻。（3）單位重量陽(yáng)極產(chǎn)生的電量大，即產(chǎn)生1A時(shí)電量損失的陽(yáng)極重量要小。三種陽(yáng)極的材料的理論消耗量為：鎂為0.453g/Ah，鋁為0.335g/Ah，鋅為1.225g/Ah。（4）陽(yáng)極的自溶量小，電流效率高。由于陽(yáng)極本身的局部腐蝕，產(chǎn)生的電流并不能全部用于保護(hù)作用。有效電量在理論發(fā)生電量中所占的百分?jǐn)?shù)成為電流效率。（5）價(jià)格低廉，來(lái)源充分，無(wú)公害，加工方便12。1.4 犧牲陽(yáng)極的保護(hù)機(jī)理1.4.1 金屬材料的電

24、化學(xué)腐蝕機(jī)理金屬材料與電解質(zhì)溶液相互接觸時(shí)，在界面上將產(chǎn)生有自由電子參加的氧化和還原反應(yīng)，導(dǎo)致接觸界面的金屬原子變?yōu)殡x子或者絡(luò)合離子而溶解，或者生成氫氧化物、氧化物等穩(wěn)定化合物，從而破壞了金屬材料的特性，這個(gè)過(guò)程被稱為電化學(xué)腐蝕。（1）腐蝕原電池腐蝕原電池實(shí)質(zhì)上是一個(gè)短路原電池，即電子回路短接，電流不對(duì)外做功，而自耗于腐蝕電池內(nèi)陰極的還原反應(yīng)中。如圖1-1所示，將鋅與銅接觸并置于鹽酸的水溶液中，就構(gòu)成一個(gè)以鋅為陽(yáng)極，銅為陰極的原電池。陽(yáng)極鋅失去電子，而陰極銅得到電子，并在陰極表面的溶液中與氫離子結(jié)合生成氫氣而逸出。這樣以來(lái)，鋅不斷地失去電子變成鋅離子，而溶液中的氫離子不斷地得到電子變成氫氣，只

25、要溶液中有足夠的氫離子,陽(yáng)極鋅就會(huì)不斷被溶解消耗。 HCl 圖1-1腐蝕原電池（2）腐蝕原電池工作的基本過(guò)程a、陽(yáng)極過(guò)程：金屬溶解，以離子形式遷移到溶液中同時(shí)把當(dāng)量電子留在金屬上。b、電流通路：電流在陽(yáng)極和陰極間的流動(dòng)是通過(guò)電子導(dǎo)體和離子導(dǎo)體來(lái)實(shí)現(xiàn)的，電子通過(guò)電子導(dǎo)體(金屬)從陽(yáng)極遷移到陰極，溶液中的陽(yáng)離子從陽(yáng)極區(qū)移向陰極區(qū)，陰離子從陰極區(qū)向陽(yáng)極區(qū)移動(dòng)。c、陰極過(guò)程：從陽(yáng)極遷移過(guò)來(lái)的電子被電解質(zhì)溶液中能吸收電子的物質(zhì)接受。由此可見，腐蝕原電池工作過(guò)程是陽(yáng)極和陰極兩個(gè)過(guò)程是獨(dú)立而又相互依存的。電化學(xué)腐蝕過(guò)程中，由于陽(yáng)極區(qū)附近金屬離子的濃度高，陰極區(qū)H+離子放電或水中氧的還原反應(yīng)，使溶液pH值升高

26、。于是在電解質(zhì)溶液中出現(xiàn)了金屬離子濃度和pH值不同的區(qū)域。從陽(yáng)極區(qū)擴(kuò)散過(guò)程來(lái)的金屬離子和從陰極區(qū)遷移來(lái)的氫氧根離子相遇形成氫氧化物沉淀產(chǎn)物，稱這種產(chǎn)物為次生產(chǎn)物，形成次生產(chǎn)物的過(guò)程為次生反應(yīng)。1.4.2犧牲陽(yáng)極保護(hù)法的機(jī)理犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)的基本作用過(guò)程是：當(dāng)一電位較負(fù)的金屬與被保護(hù)金屬結(jié)構(gòu)物連接時(shí)，兩者構(gòu)成宏觀的腐蝕原電池；其中電位較正的金屬結(jié)構(gòu)物作為宏觀腐蝕原電池的陰極，而電位較負(fù)的金屬作為陽(yáng)極13。當(dāng)連接良好時(shí)，前者將受到保護(hù)，后者會(huì)加速腐蝕。犧牲陽(yáng)極的原理可用圖1-2所示的金屬保護(hù)示意圖解釋。防蝕電流接線盒金 屬犧牲陽(yáng)極介質(zhì)圖1-2 犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)示意圖如圖1-2中，埋設(shè)于土壤或海水中

27、的金屬采用犧牲陽(yáng)極進(jìn)行保護(hù)，整個(gè)電流系統(tǒng)中金屬作為腐蝕電池的陰極被犧牲陽(yáng)極陽(yáng)極極化所產(chǎn)生的防蝕電流保護(hù)，通過(guò)接線盒可以測(cè)得電路中的極化電流。埋設(shè)在土壤中的接地網(wǎng)的犧牲陽(yáng)極保護(hù)原理與上圖相同，當(dāng)接地網(wǎng)沒(méi)有被保護(hù)時(shí)，接地網(wǎng)材料扁鋼發(fā)生電化學(xué)腐蝕，陽(yáng)極反應(yīng)和陰極反應(yīng)分別是：和或；當(dāng)采取保護(hù)措施時(shí)，由于鎂犧牲陽(yáng)極的電化學(xué)性質(zhì)活潑，易發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生陽(yáng)極極化；接地網(wǎng)的電極電位較高，作為電池的陰極發(fā)生還原反應(yīng)被保護(hù)。此時(shí)，陽(yáng)極反應(yīng)和陰極反應(yīng)分別為：和。1.5 保護(hù)電位陰極保護(hù)電位是當(dāng)被保護(hù)金屬表面的電位被陰極極化到所有微陽(yáng)極中最負(fù)的電位值或再稍負(fù)一些時(shí)，金屬表面即可達(dá)到同等電位，腐蝕微電池作用被迫停止，

28、金屬腐蝕亦被抑制時(shí)的電位14。1.5.1 保護(hù)電位的主要參數(shù)(1) 自然電位 自然電位是金屬埋入土壤后，在無(wú)外部電流影響時(shí)的對(duì)地電位。自然電位隨著金屬結(jié)構(gòu)的材質(zhì)、表面狀況和土質(zhì)狀況，含水量等因素不同而異，一般有涂層埋地管道的自然電位在-0.40.7V(CSE)之間，在雨季土壤濕潤(rùn)時(shí)，自然電位會(huì)偏負(fù)，一般取平均值-0.55V。(2) 最小保護(hù)電位就是被保護(hù)金屬開始獲得完全陰極保護(hù)的起始電位15。一般認(rèn)為，金屬在電解質(zhì)溶液中，極化電位達(dá)到陽(yáng)極區(qū)的開路電位時(shí)，就達(dá)到了完全保護(hù)。(3) 最大保護(hù)電位如前所述，保護(hù)電位不是愈低愈好，是有限度的，過(guò)低的保護(hù)電位會(huì)造成管道防腐層漏點(diǎn)處大量析出氫氣，造成涂層與

29、管道脫離，即陰極剝離，不僅使防腐層失效，而且電能大量消耗，還可導(dǎo)致金屬材料產(chǎn)生氫脆進(jìn)而發(fā)生氫脆斷裂，所以必須將電位控制在比析氫電位稍高的電位值，此電位稱為最大保護(hù)電位，超過(guò)最大保護(hù)電位時(shí)稱為“過(guò)保護(hù)”。(4) 最小保護(hù)電流密度使金屬腐蝕下降到最低程度或停止時(shí)所需要的保護(hù)電流密度，稱作最小保護(hù)電流密度，其常用單位為mA/。處于土壤中的裸露金屬，最小保護(hù)電流密度一般取10mA/。(5) 瞬時(shí)斷電電位 在斷掉被保護(hù)結(jié)構(gòu)的外加電源或犧牲陽(yáng)極0.20.5S中之內(nèi)讀取的結(jié)構(gòu)對(duì)地電位稱為瞬時(shí)斷電電位。由于此時(shí)沒(méi)有外加電流從介質(zhì)中流向被保護(hù)結(jié)構(gòu)，所以所測(cè)電位為結(jié)構(gòu)的實(shí)際極化電位，不含IR降（介質(zhì)中的電壓降）。

30、由于在斷開被保護(hù)結(jié)構(gòu)陰極保護(hù)系統(tǒng)時(shí)，結(jié)構(gòu)對(duì)地電位受電感影響，會(huì)有一個(gè)正向脈沖，所以應(yīng)選取0.20.5S之內(nèi)讀數(shù)。1.5.2 保護(hù)電位準(zhǔn)則 為了便于實(shí)際應(yīng)用，通過(guò)多年的實(shí)踐與研究，得出了以下判斷結(jié)構(gòu)是否得到充分保護(hù)的判斷準(zhǔn)則。1、NACERPO169建議“在通電的情況下，埋地鋼鐵結(jié)構(gòu)最小保護(hù)電位為-0.85V(CSE)或更負(fù)，在有硫酸鹽還原菌存在的情況下，最小保護(hù)電位為-0.95V(CSE)，該電位不含土壤中電壓降（IR降）”。實(shí)際測(cè)量時(shí)，應(yīng)根據(jù)瞬時(shí)斷電電位進(jìn)行判斷。目前流行的通電電位測(cè)量方法簡(jiǎn)便易行，但對(duì)測(cè)量中IR降的含量沒(méi)有給予足夠重視。其后果是很多認(rèn)為陰極保護(hù)良好的管道發(fā)生腐蝕穿孔。這方面

31、的教訓(xùn)是很多的。如：四川氣田南干線，認(rèn)為陰極保護(hù)良好，但是實(shí)際內(nèi)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)腐蝕深度在壁厚的1019的點(diǎn)多達(dá)410處；個(gè)別位置的點(diǎn)蝕深度達(dá)到50。進(jìn)行斷電電位測(cè)量發(fā)現(xiàn)，很多點(diǎn)保護(hù)（斷電電位）沒(méi)有達(dá)到-0.85V(CSE)。有效的方法是實(shí)際測(cè)量幾點(diǎn)的IR降，保護(hù)電位按0.85+IR降來(lái)確定。IR降可以通過(guò)通電電位減去瞬時(shí)斷電電位獲得，也可以用瞬時(shí)通電電位減去結(jié)構(gòu)自然電位來(lái)獲得。2、瞬時(shí)斷電電位與自然電位之差不得小于100mA在有些情況下，在斷電電源0.20.5S內(nèi)測(cè)量斷電電位，待結(jié)構(gòu)去極化后（24或48小時(shí)后）再測(cè)量結(jié)構(gòu)電位（自然電位），其差值應(yīng)不小于100mA。也可以用通電電位（極化后）減去瞬時(shí)通

32、電電位來(lái)計(jì)算極化電位。3、最大保護(hù)電位的限制應(yīng)根據(jù)覆蓋層及環(huán)境確定，以不損壞覆蓋層的粘結(jié)力為準(zhǔn)，一般瞬時(shí)斷電電位不得低于-1.10V(CSE)。由于受舊規(guī)矩的影響，很多人還認(rèn)為陰極保護(hù)最大電位不能低于-1.5V(CSE)。事實(shí)上這種觀念是錯(cuò)誤的，造成的危害也是巨大的。判斷陰極保護(hù)電位是否過(guò)大應(yīng)以斷電電位為判斷基礎(chǔ)，只要斷電電位不低于-101V(CSE)（西歐為-1.15VCSE），通電電位再大也沒(méi)有關(guān)系。1.5.3 電位和電流分布規(guī)律受陰極保護(hù)的金屬表面的電位只有在一定的數(shù)值范圍以內(nèi)才能使結(jié)構(gòu)物受到有效的保護(hù)。電位過(guò)正（“欠保護(hù)16”）和電位過(guò)負(fù)（“過(guò)保護(hù)17”）都是應(yīng)該避免的。注意的是，在實(shí)

33、際工程的陰極保護(hù)系統(tǒng)中，金屬結(jié)構(gòu)物表面的電位以及相應(yīng)的電流密度并不是到處一樣的，即電位和電流分布常常不均勻的。比如在對(duì)金屬構(gòu)筑物實(shí)施陰極保護(hù)采取相隔一定距離分立布置的輔助陽(yáng)極，這時(shí)靠近陽(yáng)極的部位保護(hù)電位最負(fù)，兩側(cè)的電位隨著距離按指數(shù)規(guī)律衰減，結(jié)果兩個(gè)相鄰陽(yáng)極中間的電位最正。這是因?yàn)?，按照歐姆定律，陰極保護(hù)電流流動(dòng)總是優(yōu)先通過(guò)電阻小的途徑。于是，受保護(hù)結(jié)構(gòu)在靠近陽(yáng)極的部位將有較大的保護(hù)電流流入，引起較大的陰極極化，因而達(dá)到較負(fù)的保護(hù)電流，與此同時(shí)，在遠(yuǎn)離陽(yáng)極的部位由于流入的保護(hù)電流較小，保護(hù)電位就達(dá)不到那樣負(fù)的數(shù)值。結(jié)果就造成了電位分布不均勻。有多種因素會(huì)影響到電位分布，包括：陽(yáng)極的形狀、數(shù)量和

34、布置，受保護(hù)結(jié)構(gòu)的表面涂層，介質(zhì)電阻率以及計(jì)劃時(shí)間等。 了解保護(hù)電位的分布情況對(duì)于陰極保護(hù)系統(tǒng)的日常維護(hù)和管理具有重要的意義。測(cè)量電位分布是評(píng)價(jià)陰極保護(hù)效果的依據(jù)。但是由于電化學(xué)電位和電流分布問(wèn)題特殊的非線性邊界條件和電化學(xué)系統(tǒng)常有的復(fù)雜形狀，通常很難求出電位和電流分布問(wèn)題的解析解。計(jì)算機(jī)的加速普及和廣泛應(yīng)用使得有可能在不過(guò)分簡(jiǎn)化邊界條件的情況下用數(shù)值方法求解電位和電流分布問(wèn)題。以電位和電流分布計(jì)算為基礎(chǔ)，通過(guò)各種方案的比較可以在陽(yáng)極種類、尺寸、數(shù)量、布置等方面優(yōu)化設(shè)計(jì)，使陰極保護(hù)達(dá)到經(jīng)濟(jì)、有效的目標(biāo)。1.6 接地網(wǎng)犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)半徑犧牲陽(yáng)極保護(hù)法因其不需要外加電源、不會(huì)干擾鄰近金屬設(shè)施、電

35、流分散能力好、易于管理和維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，而得到了廣泛的應(yīng)用。但是如何確定最佳的保護(hù)長(zhǎng)度，進(jìn)一步提高犧牲陽(yáng)極的利用率還沒(méi)有統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。陰極保護(hù)最重要的工作是保護(hù)電位的控制，必須保證接地金屬材料的電位處于合理的范圍內(nèi)，過(guò)高或過(guò)低地都會(huì)產(chǎn)生不利的影響。碳鋼在土壤及海水中的自然電位為0.500.60V(相對(duì)于銅飽和硫酸銅電極,下同)，通人陰極保護(hù)電流后，其電位將負(fù)移。根據(jù)試驗(yàn)測(cè)定，碳鋼的最小保護(hù)電位為0.85V，高于此電位，不能有效阻止腐蝕的發(fā)生；但若電位負(fù)移太多、超過(guò)最大保護(hù)電位時(shí)，可能會(huì)減弱甚至破壞防腐蝕層的粘結(jié)力，即發(fā)生“過(guò)保護(hù)”。最大保護(hù)電位的確定對(duì)金屬陰極保護(hù)有重要的影響。實(shí)施陰極保護(hù)時(shí)，犧牲陽(yáng)

36、極或恒電位儀陰極導(dǎo)線直接焊接到接地材料上，焊點(diǎn)附近金屬的電位最負(fù)。隨著與焊點(diǎn)距離的增加，金屬電位逐漸攀升，最遠(yuǎn)端電位最正。電位攀升速度取決于防腐蝕層的絕緣性能，正常的陰極保護(hù)必須保證最遠(yuǎn)端的金屬電位負(fù)于0.85V。最大保護(hù)距離Lmax計(jì)算公式如下：Lmax=(Rr)1/2×ln2×(E0Ecorr)(0.85Ecorr)式中，R防腐蝕層電阻，r鋼管電阻， E0最大保護(hù)電位，Ecorr鋼管自然電位。由上式可知：在其他參數(shù)不變的情況下，最大保護(hù)電位越負(fù)，則每組陽(yáng)極的保護(hù)距離就越長(zhǎng)。如果每組陽(yáng)極保護(hù)距離太短，使其性能沒(méi)有得到充分利用，造成無(wú)謂的浪費(fèi)。要提高陰極保護(hù)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性能，

37、應(yīng)針合理確定最大保護(hù)電位。充分利用陽(yáng)極的潛能，達(dá)到最大保護(hù)距離。1.7 本課題研究目的和意義及研究?jī)?nèi)容如何選用合適的鎂合金對(duì)接地網(wǎng)材料進(jìn)行有效的防護(hù)，既不造成鎂合金的成本浪費(fèi)，同時(shí)又能很好的達(dá)到對(duì)接地材料的保護(hù)效果。目前，對(duì)于這一問(wèn)題的研究較少，甚至沒(méi)有相關(guān)的數(shù)據(jù)支持。本課題旨在研究鎂合金對(duì)接地材料的保護(hù)半徑，從而確定在一定的土壤環(huán)境下，選定合理的鎂合金犧牲陽(yáng)極的體積、質(zhì)量以及安裝方式，以期達(dá)到對(duì)接地材料的高效保護(hù)。37第二章.實(shí)驗(yàn)方案及步驟2.1 實(shí)驗(yàn)材料試驗(yàn)中所用的鎂合金材料及設(shè)備如表2-1、2-2所示。表2-1 試驗(yàn)用材料及設(shè)備材料及設(shè)備規(guī)格或型號(hào)數(shù)量Mg-Y合金13×100m

38、m18碳鋼60×8×1000mm3萬(wàn)用表F289C1硫酸銅電極便攜式1導(dǎo)線1.5mm2若干表2-2 鎂合金配方合金元素AlZnMnYMg含量6.19%3.35%0.31%0.15%90%2.2 實(shí)驗(yàn)方法考慮接地網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行環(huán)境，試驗(yàn)選取含水量分別為25%條件下的土壤中進(jìn)行鎂合金犧牲陽(yáng)極的保護(hù)范圍評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)。具體的實(shí)驗(yàn)操作過(guò)程如下：（1）為減小表面狀態(tài)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，首先進(jìn)行扁鋼表面處理，處理方法采用打磨或噴砂。如下圖1所示，在扁鋼上以10cm為間隔連接10根引出導(dǎo)線，接頭處采用環(huán)氧樹脂絕緣包覆處理。將鎂合金用導(dǎo)線連于扁鋼一端，分別埋入含水量為25%的土壤中，埋設(shè)時(shí)注意土壤密

39、實(shí)度保持均勻。（2）改變鎂合金的連接數(shù)量，分別為0、2、4、6支，在同一變鎂合金與扁鋼的距離條件下，每隔一段時(shí)間（25h左右），用萬(wàn)用表和硫酸銅電極測(cè)出分別連接0、2、4、6支鎂合金時(shí)，扁鋼不同位置（間隔為10cm）的電位值。（3）改變鎂合金與扁鋼距離，分別為0.1m、0.2m、0.3m，按照（2）中方法進(jìn)行電位測(cè)量。（4）根據(jù)以上電位變化，繪制曲線。備注：硫酸銅電極放置于扁鋼正上方土壤中，深度2-3cm,加淡水保證導(dǎo)通，距離扁鋼距離控制在5cm以內(nèi)，忽略IR降的影響。2.3 實(shí)驗(yàn)裝置圖2-1 鎂合金犧牲陽(yáng)極保護(hù)試驗(yàn)裝置示意圖第三章 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析第三章 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析3.1 土壤含水量25%

40、時(shí)鎂合金犧牲陽(yáng)極保護(hù)電位及保護(hù)半徑數(shù)據(jù)3.1.1 鎂合金犧牲陽(yáng)極與扁鋼間距為0.1m時(shí)的保護(hù)電位圖3-1所示為鎂合金與扁鋼間距為0.1m時(shí)，埋地不同時(shí)間后，不同數(shù)量的陽(yáng)極進(jìn)行保護(hù)時(shí)，扁鋼上不同測(cè)試點(diǎn)的工作電位值。從圖3-1可以看到，隨著扁鋼上測(cè)試點(diǎn)與鎂合金接入點(diǎn)的距離的增大，扁鋼的工作電位逐漸正移，當(dāng)距離為0.9m左右時(shí)，電位基本保持穩(wěn)定，此時(shí)扁鋼的電位趨近于開路自腐蝕電位。根據(jù)陰極保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)要求，扁鋼在土壤中進(jìn)行陰極保護(hù)時(shí)的最小保護(hù)電位為-0.85V（SCE），可以看出在一定時(shí)間范圍內(nèi)，隨著運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，各個(gè)測(cè)試點(diǎn)的保護(hù)電位均負(fù)移。改變陽(yáng)極數(shù)量，進(jìn)行相同測(cè)試后發(fā)現(xiàn)，增加陽(yáng)極數(shù)量后，相同保護(hù)時(shí)

41、間，相同測(cè)試點(diǎn)的保護(hù)電位出現(xiàn)小幅負(fù)移，說(shuō)明增加陽(yáng)極數(shù)量可以增大保護(hù)范圍。 a 埋地25h的工作電位變化 b 埋地50h的工作電位變化 c 埋地75h的工作電位變化 d 埋地100h的工作電位變化 e 埋地125h的工作電位變化 f 埋地150h的工作電位變化 g 埋地175h的工作電位變化 h埋地200h的工作電位變化圖3-1為鎂合金與扁鋼間距0.1m時(shí)埋地不同時(shí)間扁鋼各點(diǎn)的工作電位(含水量25%)3.1.2 鎂合金犧牲陽(yáng)極與扁鋼間距為0.2m時(shí)的保護(hù)電位圖3-2所示為鎂合金與扁鋼間距為0.2m時(shí)，埋地不同時(shí)間后，不同數(shù)量的陽(yáng)極進(jìn)行保護(hù)時(shí)，扁鋼上不同測(cè)試點(diǎn)的工作電位值。從圖3-2 可以看到，陽(yáng)

42、極與扁鋼之間距離為0.2m時(shí)的工作電位變化與間距0.1m時(shí)有著相同的趨勢(shì)。隨著陽(yáng)極與扁鋼上測(cè)試點(diǎn)距離的增大，扁鋼的工作電位逐漸正移。對(duì)比觀察圖3-1，可以看到在相同測(cè)試點(diǎn)，相同陽(yáng)極數(shù)時(shí)，陽(yáng)極與扁鋼距離增大后，保護(hù)電位正移，但是電位變化的趨勢(shì)及變化速率并未改變。 a 埋地25h的工作電位變化 b 埋地50h的工作電位變化 c 埋地75h的工作電位變化 d 埋地100h的工作電位變化 e 埋地125h的工作電位變化 f 埋地150h的工作電位變化 g 埋地175h的工作電位變化 h 埋地200h的工作電位變化圖3-2為鎂合金與扁鋼間距0.2m時(shí)埋地不同時(shí)間扁鋼各點(diǎn)的工作電位(含水量25%)3.1.

43、3 鎂合金犧牲陽(yáng)極與扁鋼間距為0.3m時(shí)的保護(hù)電位如圖3-3所示為鎂合金與扁鋼間距為0.3m時(shí)，埋地不同時(shí)間后，不同數(shù)量的陽(yáng)極進(jìn)行保護(hù)時(shí)，扁鋼上不同測(cè)試點(diǎn)的工作電位值。與鎂合金犧牲陽(yáng)極與扁鋼間距為0.1m和0.2m時(shí)的保護(hù)電位相比，本圖所示電位均偏正，即保護(hù)效果相對(duì)較差。按照標(biāo)準(zhǔn)要求的最小保護(hù)電位-0.85V這一要求，本圖所示測(cè)試點(diǎn)電位只有靠近鎂合金接入點(diǎn)附近的2、3個(gè)點(diǎn)的電位達(dá)到保護(hù)電位。這說(shuō)明鎂合金與扁鋼的距離有很大關(guān)系，隨著Mg-Fe距離的增大，相同測(cè)試點(diǎn)的保護(hù)電位均正移，超過(guò)一定的距離時(shí)，鎂合金對(duì)扁鋼的保護(hù)達(dá)不到保護(hù)最小電位的要求，對(duì)扁鋼的保護(hù)度為零。 a 埋地25h的工作電位變化 b

44、埋地50h的工作電位變化 c 埋地75h的工作電位變化 d埋地100h的工作電位變化 e 埋地125h的工作電位變化 f埋地150h的工作電位變化 g 埋地175h的工作電位變化 h埋地200h的工作電位變化 i 埋地250h的工作電位變化圖3-3鎂合金與扁鋼間距為0.3m時(shí)埋地不同時(shí)間扁鋼各點(diǎn)的工作電位(含水量25%)3.1.4 土壤含水量25%時(shí)鎂合金犧牲陽(yáng)極保護(hù)半徑如圖3-4所示為陽(yáng)極與扁鋼間距為0.1m時(shí)不同陽(yáng)極數(shù)的保護(hù)長(zhǎng)度。從圖3-4中可以看出，隨著陽(yáng)極數(shù)量的增加，陽(yáng)極所能達(dá)到的保護(hù)半徑增大。在試驗(yàn)持續(xù)運(yùn)行的時(shí)間內(nèi)，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，保護(hù)半徑呈現(xiàn)逐漸增大趨勢(shì)，并在175h左右達(dá)到基本穩(wěn)

45、定。如圖3-5所示為陽(yáng)極與扁鋼間距為0.2m時(shí)不同陽(yáng)極數(shù)的保護(hù)半徑。從圖3-5可以看到當(dāng)陽(yáng)極數(shù)量增加時(shí)，保護(hù)長(zhǎng)度有所增大，并且在保護(hù)時(shí)間延長(zhǎng)時(shí)，保護(hù)半徑存在一定的波動(dòng)，但整體呈現(xiàn)增大趨勢(shì)。由圖3-6可見，鎂合金與扁鋼間距為0.3m時(shí)，保護(hù)半徑的變化趨勢(shì)與Mg-Fe距為0.1m和0.2m時(shí)基本相同，在200h左右達(dá)到穩(wěn)定值。 圖3-4 Mg-Fe距離為0.1m時(shí)保護(hù)長(zhǎng)度 圖3-5 Mg-Fe距離為0.2m時(shí)保護(hù)長(zhǎng)度 (含水量25%) (含水量25%) 圖3-6 Mg-Fe距離為0.3m時(shí)保護(hù)長(zhǎng)度(含水量25%)3.2 土壤含水量25%并外加填料包時(shí)鎂合金犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)電位及保護(hù)半徑數(shù)據(jù)3.2.

46、1 鎂合金犧牲陽(yáng)極與扁鋼間距為0.1m時(shí)的保護(hù)電位如圖3-7所示為鎂合金與扁鋼間距為0.1m時(shí)，埋地不同時(shí)間后，不同數(shù)量的陽(yáng)極進(jìn)行保護(hù)時(shí)，扁鋼上不同測(cè)試點(diǎn)的工作電位值。從圖3-7可以看到，隨著扁鋼上測(cè)試點(diǎn)與鎂合金接入點(diǎn)的距離的增大，扁鋼的工作電位逐漸正移。但是在實(shí)驗(yàn)條件下的測(cè)試最終點(diǎn)1.0m處，工作電位仍然有上升的趨勢(shì)，且工作電位變化比較穩(wěn)定。 a 埋地25h的工作電位變化 b 埋地50h的工作電位變化 c 埋地75h的工作電位變化 d 埋地100h的工作電位變化 e 埋地125h的工作電位變化 f 埋地150h的工作電位變化 g 埋地175h的工作電位變化 h 埋地200h的工作電位變化 圖

47、3-7鎂合金與扁鋼間距為0.1m時(shí)埋地不同時(shí)間扁鋼各點(diǎn)的工作電位(含水量25%+填料包）3.2.2 鎂合金犧牲陽(yáng)極與扁鋼間距為0.2m時(shí)的保護(hù)電位圖3-8所示為鎂合金與扁鋼間距為0.2m時(shí)，埋地不同時(shí)間后，不同數(shù)量的陽(yáng)極進(jìn)行保護(hù)時(shí)，扁鋼上不同測(cè)試點(diǎn)的工作電位值。從圖3-8可以看到，隨著扁鋼上測(cè)試點(diǎn)與鎂合金接入點(diǎn)的距離的增大，扁鋼的工作電位逐漸正移。并在測(cè)試點(diǎn)0.9m左右處，工作電位基本保持穩(wěn)定，但工作電位變化不太穩(wěn)定，整體電位較圖3-7中電位偏正。 a 埋地25h的工作電位變化 b 埋地50h的工作電位變化 c 埋地75h的工作電位變化 d 埋地100h的工作電位變化 e 埋地125h的工作電

48、位變化 f 埋地150h的工作電位變化 g 埋地175h的工作電位變化 h埋地200h的工作電位變化圖3-8鎂合金與扁鋼間距為0.2m時(shí)埋地不同時(shí)間扁鋼各點(diǎn)的工作電位(含水量25%+填料包)3.2.3 鎂合金犧牲陽(yáng)極與扁鋼間距為0.3m時(shí)的保護(hù)電位如圖3-9所示為鎂合金與扁鋼間距為0.3m時(shí)，埋地不同時(shí)間后，不同數(shù)量的陽(yáng)極進(jìn)行保護(hù)時(shí)，扁鋼上不同測(cè)試點(diǎn)的工作電位值。與鎂合金犧牲陽(yáng)極與扁鋼間距為0.1m和0.2m時(shí)的保護(hù)電位相比，本圖所示電位均偏正，即保護(hù)效果相對(duì)較差。按照標(biāo)準(zhǔn)要求的最小保護(hù)電位-0.85V這一要求，本圖所示測(cè)試點(diǎn)電位只有靠近鎂合金接入點(diǎn)附近的35個(gè)點(diǎn)的電位達(dá)到保護(hù)電位。 a 埋地

49、25h的工作電位變化 b 埋地50h的工作電位變化 c 埋地75h的工作電位變化 d 埋地100h的工作電位變化 e埋地125h的工作電位變化 f埋地150h的工作電位變化 g 埋地175h的工作電位變化 h 埋地200h的工作電位變化圖3-9為鎂合金與扁鋼間距0.3m時(shí)埋地不同時(shí)間扁鋼各點(diǎn)的工作電位(含水量25%+填料包)3.2.4 土壤含水量25%并外加填料包時(shí)鎂合金犧牲陽(yáng)極保護(hù)半徑如圖3-10所示為陽(yáng)極與扁鋼間距為0.1m時(shí)不同陽(yáng)極數(shù)的保護(hù)長(zhǎng)度。從圖3-4中可以看出，隨著陽(yáng)極數(shù)量的增加，陽(yáng)極所能達(dá)到的保護(hù)半徑增大。在試驗(yàn)持續(xù)運(yùn)行的時(shí)間內(nèi)，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，保護(hù)半徑呈現(xiàn)逐漸增大趨勢(shì)，并在15

50、0h左右達(dá)到基本穩(wěn)定。如圖3-11所示為陽(yáng)極與扁鋼間距為0.2m時(shí)不同陽(yáng)極數(shù)的保護(hù)半徑。從圖3-5可以看到當(dāng)陽(yáng)極數(shù)量增加時(shí)，保護(hù)長(zhǎng)度有所增大，并且在保護(hù)時(shí)間延長(zhǎng)時(shí)，保護(hù)半徑存在一定的波動(dòng)，但整體呈現(xiàn)增大趨勢(shì)。由圖3-12可見，鎂合金與扁鋼間距為0.3m時(shí)，保護(hù)半徑的變化趨勢(shì)與Mg-Fe距為0.1m和0.2m時(shí)基本相同，在100h左右達(dá)到基本穩(wěn)定值。 圖3-10Mg-Fe距0.1m保護(hù)長(zhǎng)度 圖3-11Mg-Fe距0.2m保護(hù)長(zhǎng)度 (含水量25%+填料包) (含水量25%+填料包) 圖12 Mg-Fe距0.3m時(shí)保護(hù)長(zhǎng)度(含水量25%+填料包)3.3 數(shù)據(jù)分析3.3.1 鎂合金運(yùn)行環(huán)境分析由圖3-

51、13可以明顯的看出，無(wú)論鎂合金數(shù)量多少，鎂合金在外裹填料包的運(yùn)行環(huán)境下，保護(hù)半徑均大于不加填料包時(shí)的半徑，約為不加填料包時(shí)保護(hù)半徑的1.32.9倍。而且保護(hù)半徑能較快達(dá)到穩(wěn)定水平。這是因?yàn)樘畎峡梢允规V合金表面均勻溶解，可使得鎂的氧化物很快脫落，不至于形成表面的氧化物硬殼，促進(jìn)鎂合金的作為陽(yáng)極氧化而產(chǎn)生較多電子，提供給作為陰極的扁鋼，從而對(duì)扁鋼進(jìn)行更好的陰極保護(hù)。所以在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)時(shí)需在鎂合金外包裹填料包。 a.Mg-Fe距0.1m時(shí)保護(hù)半徑 b. Mg-Fe距0.2m時(shí)保護(hù)半徑 c .Mg-Fe距0.1m時(shí)保護(hù)半徑； 圖3-13為不同鎂合金運(yùn)行環(huán)境的保護(hù)半徑對(duì)比圖3.3.2 鎂合

52、金保護(hù)半徑的函數(shù)關(guān)系研究 表3-1 鎂合金犧牲陽(yáng)極變化半徑與時(shí)間的函數(shù)關(guān)系所擬合數(shù)據(jù)名稱函數(shù)擬合圖函數(shù)關(guān)系2支Mg合金（Mg-Fe距0.1m）函數(shù)模型：漸進(jìn)分布函數(shù)4支Mg合金（Mg-Fe距0.1m）函數(shù)模型：漸進(jìn)分布函數(shù)6支Mg合金（Mg-Fe距0.1m）函數(shù)模型：漸進(jìn)分布函數(shù)2支Mg合金（Mg-Fe距0.2m）函數(shù)模型：漸進(jìn)分布函數(shù)4支Mg合金（Mg-Fe距0.2m）函數(shù)模型：漸進(jìn)分布函數(shù)6支Mg合金（Mg-Fe距0.2m）函數(shù)模型：漸進(jìn)分布函數(shù)2支Mg合金（Mg-Fe距0.3m）函數(shù)模型：漸進(jìn)分布函數(shù)4支Mg合金（Mg-Fe距0.3m）函數(shù)模型：漸進(jìn)分布函數(shù)6支Mg合金（Mg-Fe距0.3m）函數(shù)模型：漸進(jìn)分布函數(shù)對(duì)Mg-Fe距為分別為0.1m、0.2m、0.3m時(shí)，且外加填料包的鎂合金犧牲陽(yáng)極的保護(hù)半徑隨時(shí)間的變化趨勢(shì)進(jìn)行函數(shù)擬合，如表3-1。由表3-1可以看出：在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)條件及實(shí)驗(yàn)運(yùn)行時(shí)間段內(nèi)，鎂合金犧牲陽(yáng)極與運(yùn)行時(shí)間的關(guān)系均符合漸進(jìn)分布函數(shù)，隨鎂合金數(shù)量