数值模拟牺牲阳极法阴极保护电位分布

万通 [1], 雍兴跃 [1], 肖宁 [1],
[1] 北京化工大学,北京,中国
Publié en 2015

研究结果表明,海水中钢结构设备的腐蚀问题触目惊心,通常会造成设备损坏、性能降低。由此可见,控制腐蚀是一项十分重要的任务。 钢结构设备的防腐保护主要采用阴极保护和涂层保护两种方式,然而,由于涂层自身不可避免的缺陷以及施工过程中导致的缺陷,腐蚀仍将在以上造成的缺陷处发生。因此,在接触海水的部位,为了消除涂层缺陷而造成的腐蚀,通常根据钢结构的实际情况和使用状态,采用阴极保护的方法。电位是阴极保护工程中,对控制和监视阴极保护效果进行评价的一项重要指标,因而,非常有必要去了解被保护设备表面上的电位分布。

使用Comsol进行阴极保护数值模拟计算时,步骤如下: (1)选择物理场 “模型向导”>“三维”>“二次电流分布”>“稳态”>“研究”; (2)建立模型 在COMSOL中按照实际尺寸进行建模; (3)输入参数 模拟所需参数:1)温度T:298.15K; 2)电解质(海水)电导率σ:4S/m; 3)牺牲阳极块平衡电位EeqAl:-0.80832V (EeqAl=-0.69+RT/3F lg〖10〗^(-6)); 4)牺牲阳极块交换电流密度i0:0.3A/m2; 5)牺牲阳极块阳极塔菲尔斜率Aa:118mV; 6)被保护设备材料极化曲线; (注:若有牺牲阳极块的极化曲线,则不需要牺牲阳极块的平衡电位、交换电流密度、阳极塔菲尔斜率等数据;) (4)边界条件 主要通过“电解质-电极边界面边界”分别定义阴、阳极电极反应,再通过“电解质”定义导电及绝缘部位; (5)划分网格 采取自动划分网格方式; (6)研究计算 计算完成后,作设备表面电位分布云图及计算设备表面总电流。

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