供水管网铸铁管材的阴极保护研究

摘要

供水管网的防腐技术研究一直是人们关注的重点。给水管网的腐蚀不仅造成了严重的水资源浪费和经济损失，还会导致饮用水水质的二次污染，严重威胁人们的身体健康。阴极保护技术是被广泛应用的抑阻金属腐蚀进程的方法之一。目前阴极保护的研究大都集中在海洋环境的金属构筑物上，关于阴极保护在饮用水环境中的应用研究比较少。因此，针对金属管材在饮用水中的阴极保护研究对有效控制管网的腐蚀进程，延长管网使用寿命，防止饮用水水质的二次污染，保障人们用水安全具有重要意义。
　　本研究以铸铁管材为研究对象，通过电化学测试方法和表面分析技术，分析了铸铁试片在饮用水中的阴极极化行为，进行了其阴极保护效果的初步研究。而后，通过改变饮用水的水质条件，进行了饮用水水质因素变化对阴极保护效果影响的研究。
　　研究结果表明：
　　（1）极化电压是影响阴极保护效果的重要因素，能够显著影响金属表面沉积物的生成及覆盖效果。阴极极化电压的施加能够有效抑制腐蚀的发生，但只有当对腐蚀体系提供外加足够大的极化电压时，才能够有效防止金属的腐蚀。在该腐蚀体系中，当外加极化电压大于1.95V时，才能对面积为1cm2的铸铁试片提供足够的电流使其电位负移至阴极保护电位范围，完全抑制其腐蚀的发生；且施加的初始极化电压越大，金属电位越负；
　　（2）自然腐蚀条件下，铸铁试片表面生成红褐色的铁锈，微观形貌表现为较为规则的棱状体。在阴极保护条件下，铸铁试片表面有一层较薄的灰白色沉积层生成，微观形貌表现为花椰菜状，主要为碳酸钙的霰石结构；
　　（3）随着外加极化电压的增大，铸铁试片表面产物极化电阻逐渐增大，对基体金属的保护效果增强，金属的腐蚀速率则相应减小；
　　（4）饮用水水质对阴极保护效果有显著影响，pH值偏碱性时更利于阴极保护产物膜的生成。水体中的SO42-和Cl-等阴离子含量过高或过低时都不利于金属表面阴极保护产物膜的形成与覆盖，都会影响铸铁试片的阴极保护效果。应控制SO42-和Cl-浓度在适当的范围，更好的控制管网腐蚀，提高阴极保护效果。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景

1.2 供水管网腐蚀机理

1.3 金属防腐工程技术分类

1.4 阴极保护的概述

1.5 研究内容及意义

第2章 实验材料与研究方法

2.1 实验材料与仪器

2.2 实验方法

第3章 铸铁在饮用水中的阴极极化行为

3.1 表面形貌与成分分析

3.2 电化学分析测试

3.3 本章小结

第4章 阴极极化的水质影响因素研究

4.1 pH对铸铁阴极保护效果的影响

4.2 氯离子对铸铁阴极保护效果的影响

4.3 硫酸根离子对铸铁阴极保护效果的影响

4.4 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

发表论文及参加科研情况说明

致谢