脉冲阴极保护体系中牺牲阳极效果与干扰问题研究

摘要

脉冲阴极保护是一种具有很大潜在应用价值的新型技术，目前国内外只有少量报道。本文在华中科技大学化学系材料与环境化学教研室脉冲阴极保护技术研究的基础上，采用模拟管线系统，对牺牲阳极与强制电流阴极保护技术联合使用中外加电流（直流和方波脉冲电流）对牺牲阳极效果的影响以及脉冲阴极保护的干扰进行了研究。
　　 在强制电流阴极保护与牺牲阳极联合使用中，只要外加电流存在，牺牲阳极的输出电流、工作电位就会受到影响，牺牲阳极与辅助阳极的距离越远，影响越弱。外加直流和脉冲电流对牺牲阳极输出电流的影响不同：随直流电流（I）增大，牺牲阳极的输出电流持续减小直至为零，然后反向增加；受外加脉冲电流影响，牺牲阳极的输出电流由直流变为与外加脉冲同频的脉冲形式，在外加脉冲有电时段，输出电流随脉冲电流幅值（Im）增大而减小直至为零并反向增加、反向后的电流随占空比（P）增大而减小，但是在外加脉冲无电时段的输出始终没有减小，并随着Im、P增大而增大，并且频率（f）对牺牲阳极输出没有影响。外加直流、脉冲电流对牺牲阳极有阴极极化作用，随着I增大，牺牲阳极的工作电位（Es）负移，随着Im、P增大，Es负移，f对Es没有影响。故在联合使用时，必须通过实测牺牲阳极的输出电流来判断其效果。从阴极表面极化电位分布来看，牺牲阳极与外加直流阴极保护联合使用中，牺牲阳极对阴极极化的贡献会减小，甚至可能完全失效。但在牺牲阳极与外加脉冲阴极保护联合使用中，牺牲阳极始终可以起到较好的补充极化作用，这体现出了脉冲阴极保护技术的优越性。脉冲阴极保护体系对未保护体系、脉冲阴极保护与直流阴极保护体系之间、不同脉冲阴极保护体系之间都存在干扰，被干扰体表面的极化电位和响应波形受到影响。响应波形在干扰的阴极区、极性交变区、阳极区呈现不同的特征，为两个系统单独工作时在被干扰阴极上响应波形的耦合，可以通过测量电位响应波形确定不同的区域和干扰电流的流向。随着干扰体系电流参数（直流：I，脉冲：Im、P、f）增大，被干扰体上部电位负移，下部电位正移，干扰增强。随着两个体系距离、辅助阳极与被干扰阴极（或未保护体系）距离减小，被干扰阴极上部电位负移，下部电位正移，干扰增强。增加干扰体系辅助阳极深度，被干扰阴极（或未保护体系）上部电位分布更加均匀，下部电位变化不明显。在实际应用中，当一个区域内存在多个脉冲阴极保护体系时，这些体系最好采用同频同占空比的脉冲电流，通过调整各自的电流幅值来达到设计要求。一个区域内不同的体系之间的距离应尽可能远，在体系距离确定的情况下，辅助阳极的位置对干扰的影响最敏感，应尽量使得辅助阳极远离其他体系的阴极，并且深埋辅助阳极。