基于缩比模型模拟的船体单区域外加电流阴极保护系统

为防止由于舰船表面电位分布不均匀而造成舰船腐蚀,采用缩比模型理论建立舰船外加电流阴极保护系统,研究船体表面电位分布影响因素之间关系.结果表明,单区域外加电流阴极保护系统的辅助阳极和参比电极位置改变将影响船体电位的分布.辅助阳极位置影响船体保护电位曲线的形状,而参比电极位置决定各曲线保护电位值的大小.外加电流阴极保护系统中增加阳极的数量和布置均匀时,可优化船体保护电位分布,且曲线波动小.试验证明,基于缩比模型理论的舰船保护电位测量方法是一种方便、有效的测量手段,可为进一步优化外加电流阴极保护系统提供新的研究途径.     

船体双区域外加电流阴极保护缩比模型模拟研究

建立某船1:100缩比模型.研究了船体双区域外加电流阴极保护系统中船体保护电位分布.结果表明,双区域阴极保护的优化设计是在船艏区增加1组辅助阳极,且参比电极布置在两组辅助阳极之问;船艉区参比电极布置在辅助阳极外侧,此时船体保护电位曲线分布均匀,均在-0.80～-0.90 V,船体得到有效的阴极保护.螺旋桨主轴接地后,发现船艉区辅助阳极附近电位降低,且随轴转动速率增加,辅助阳极附近电位进一步降低.船模主轴不同状态下,优化设计的双区域阴极保护系统,均能达到阴极保护要求.实验验证,采用缩比模型对船体外加电流阴极保护系统进行设计是一种方便、有效的方法,为船体阴极保护优化提供了新途径.     

石油平台水下部分阴/阳极监测系统

【目的】对石油平台水下部分的阴极保护状况进行长期监测评价,以保证平台安全。【方法】通过实验室实验筛选电位及电流探头,然后在现场布设阴/阳极电位监测探头、阳极电流监测探头,并开展长期监测实验。【结果】10个阴极监测点的电位数据均为-1 031~1 009mV,6个阳极监测点的电位数据在阳极的正常工作电位范围内,阳极的发生电流为1.30~1.55A。【结论】打桩中探头未出现损坏情况,均获取了准确的数据,10个阴极监测点的电位达到保护要求,6个受监测阳极工作正常。     

基于边界元法的站场区域阴极保护设计

站场埋地管网众多,干扰和屏蔽现象严重;庞大接地网的存在使阴极保护电流流失严重。针对这些问题,建立埋地管道阴极保护电位分布的数学模型,并采用边界元算法进行离散。设计实验,测试埋地管道阴极极化曲线,并采用分段线性法进行处理。采用基于边界元法的大型数值模拟软件BEASY对某一区域站场进行阴极保护设计,考虑了3种阴极保护方式:牺牲阳极阴极保护、外加电流阴极保护、牺牲阳极和外加电流联合阴极保护。研究结果表明:边界元算法是解决埋地管道阴极保护问题的有效工具。采用牺牲阳极和外加电流联合阴极保护可以有效地解决2个问题;采用牺牲阳极保护所需阳极数量太多,工程上难以实施;采用外加电流阴极保护使得整个埋地管网电位分布不均匀。     

混凝土自锚式悬索桥超宽加劲梁施工过程受力分析

【目的】研究混凝土自锚式悬索桥超宽加劲梁在施工过程中的应力分布规律,为超宽加劲梁的设计与施工提供一定的理论依据。【方法】采用剪力柔性梁格法,通过Midas/Civil建立空间有限元梁格模型,对自锚式悬索桥加劲梁受力性能进行分析。【结果】在施工过程中,加劲梁横截面各腹板处顶、底板中纵向应力的分布存在较大的不均匀性,预应力张拉工况中,加劲梁外侧边腹板处压应力最大; 体系转化工况中,中腹板处压应力增量最大。体系转换过程中加劲梁顶、底板的应力变化规律不同,顶板中的压应力值在体系转换完成后达到最大,底板最大压应力值则出现在体系转换过程中。施加二期恒载,对吊索进行被动张拉,能够有效地减少主动张拉吊索过程产生的顶、底板应力差值。【结论】主缆轴力与预应力作用是造成加劲梁内应力分布不均的主要原因,通过调整预应力钢束的数量及位置,能够使加劲梁内应力分布更均匀。     

外加电流阴极保护用辅助阳极的研究现状及发展趋势

辅助阳极是外加电流阴圾保护系统的重要组成部分,本文就辅助阳极的形状及尺寸、材料的耐蚀性能及加工性能、布置及电场的分布、设计的数据库研究等四个方面对外加电流阴极保护用辅助阳极的研究现状及发展趋势进行了综述。     

雷击建筑物底层暂态电位分布初探

建立9柱框架结构建筑物的等效电路模型,利用电磁暂态仿真软件EMTP对雷击建筑物底层暂态电位分布进行模拟仿真计算,分析引下线长度、土壤电阻率、雷击点位置、建筑物楼层数、雷电流波形等因素与雷击建筑物底层暂态电位分布的关系,得到的主要结论为:雷击建筑物底层暂态电位的分布随引下线长度和楼层数的增加逐步趋于均匀;9柱多层建筑物模型随引下线长度的增加,底部暂态电位趋于均匀的速度比9柱单层建筑物模型快;9柱单层10 m×10 m×3 m建筑物模型的底部暂态电位的分布随土壤电阻率的增加逐步趋于均匀;雷击中间位置的底部暂态电位分布较均匀,雷击屋角和屋边缘位置的底部暂态电位分布不均匀;雷电流波的波头时间越短,底部暂态电位的分布就越不均匀,雷击点处的底部暂态电位随波头时间减小而上升.     

大型储罐阴极保护方式选择研究

主要阐述了大型储罐外底板阴极保护的重要性,详细介绍了储罐外底板各种阴极保护系统的优缺点、各种阴极保护系统的选择依据,为储罐阴极保护方式的选择具有重要的参考价值。重点介绍了强制电流网状阳极阴极保护系统的优点。最后以网状阳极实际工程设计为例,详细介绍了网状阳极系统的组成、布置及施工安装,为网状阳极系统设计具有一定的借鉴作用。通过工程实践,网状阳极系统在大型储罐外底板阴极保护中具有良好的经济效益及广泛的使用前景。     

阴极保护在中原油田的应用

对罐内采用牺牲阳极进行阴极保护,对站内罐底板采用强制电流进行阴极保护,对站内埋地钢质管线采用防腐涂层和牺牲阳极的联合保护。     

大型矿用自卸车厢斗筋板布局仿生优化设计

【目的】针对大型矿用自卸车厢斗的轻量化设计需求，基于结构仿生学对厢斗的筋板布局进行优化研究。【方法】介绍了某大型矿用自卸车厢斗的基本结构，分析了厢斗在各工况下的承载特点，选用厢斗满载匀速和满载静止工况作为厢斗底板的极限工况，并通过仿真分析研究了厢斗的刚度和强度；总结了叶脉分枝结构的形态特点，从载荷、结构、功能三个方面阐述了叶脉分枝结构与厢斗底板的高度相似性，设计了基于叶脉分枝形态的厢斗筋板新布局，得到新厢斗模型；采用有限元分析对比验证优化前后厢斗的力学性能。【结论】结果表明，新厢斗筋板布局的承载性能更优，应力分布更加均匀，底板承受的载荷传递到了下方各筋板，有效减轻了主梁的承载负担，刚度、强度分别提高了20.32%、32.37%,重量降低1.86%.     

含Mg铝合金牺牲阳极在海水环境中组织与性能的相关性

【目的】为了解决深海环境下牺牲阳极材料性能下降的问题,在Al-Zn-In牺牲阳极的基础上添加Mg和Si元素,分析Mg和Si元素对阳极组织与性能的作用机理。【方法】采用金相组织观察、电化学极化曲线测试,探究偏析相、晶粒细化对铝阳极性能的影响。【结果】在所讨论的含Mg和Si元素的铝阳极中,随着Mg含量的增加,晶粒尺寸变大,Si元素对晶粒尺寸和细化有一定的影响;Mg与Zn形成的偏析相能够引发点蚀,使阳极活化性能增强。最佳阳极电化学性能的元素适宜添加量为0.09%Si,1.0%Mg。【结论】Mg元素能够影响晶粒尺寸和偏析相类型进而影响阳极的活化性能,晶粒尺寸小、晶界偏析为主的铝阳极综合性能最佳。     

化学工业沉船牺牲阳极保护数值模拟——以经远舰为例

对经远舰牺牲阳极保护进行研究,获得不同数量铝合金牺牲阳极对沉船基体的保护效果,为经远舰沉船保护提供科学依据。测试沉船基体及铝合金牺牲阳极在模拟海水中的极化曲线,得到模拟计算所需参数。运用Comsol软件建立物理模型,设置边界条件,模拟计算沉船在海水中的阴极保护效果。根据不同数量牺牲阳极的沉船表面电位分布、局部电流密度及电极腐蚀速度,分析基体和牺牲阳极的腐蚀行为,得到牺牲阳极的使用寿命。随着牺牲阳极数量减少,基体表面电位分布最低和最高电位同时减小,局部电流密度增大,阳极的腐蚀速率增大。当布置24块牺牲阳极时,基体局部电流密度和电极腐蚀速度最小,但表面最低电位超出标准保护电位范围,基体发生过保护;牺牲阳极数量较少到14块和12时,基体表面电位分布在标准保护电位范围内;布置10块牺牲阳极时,表面最高电位不在标准范围内,基体处于欠保护。依据国家保护电位范围标准-0.75~-0.95V（vs.Ag/AgCl）及牺牲阳极最长使用寿命,选择14块铝合金牺牲阳极作为沉船保护的最佳方案。     

Shewanella algae对纯锌腐蚀性能的影响

【目的】在室内模拟条件下研究海藻希瓦氏菌(Shewanella algae)对纯锌牺牲阳极腐蚀的影响。【方法】利用微生物分析、交流阻抗测试技术、扫描电镜及荧光显微等方法,测试Shewanella algae的生长曲线、开路电位、电化学阻抗、表面形貌等。【结果】在含细菌体系中,细菌通过代谢活动消耗掉溶解氧,在试样表面形成一层生物膜。该生物膜阻挡了腐蚀介质与试样表面的接触,从而使试样的腐蚀受到抑制。荧光显微镜观察结果表明,浸泡7d,试样表面形成完整的生物膜,但随着营养物质及氧气的消耗,生物膜逐渐脱落。【结论】该细菌可以使纯锌试样的腐蚀电位升高,并且显著抑制试样的腐蚀。该细菌生物膜的形成需要一定的时间及充足的营养物质和氧气。     

镀层合金与碳钢基底的电偶腐蚀研究

【目的】为寻求钢基底最佳抑制电偶腐蚀的热浸镀层材料,研究2种镀层合金与碳钢组成的电偶是否发生危害极大的极性逆转现象。【方法】选择Zn-55%Al-1.6%Si合金和Zn-5%Al-0.2%RE合金,分别与碳钢组成耦合电极,测试其在天然海水及不同浓度Cl-介质中的电偶电流等。【结果】海水体系以及Cl-浓度为0.005%,0.01%,0.5%体系中,2种镀层合金与碳钢组成的电偶均未出现极性逆转现象。对于同一种镀层合金与碳钢组成电偶,其偶合电流在不同浓度的Cl-中电流值不同,随着Cl-浓度的增加,其偶合电流也增加。【结论】钢基底热浸镀Zn-55%Al-1.6%Si合金或Zn-5%Al-0.2%RE可以有效抑制电偶腐蚀。     

高效木质素降解菌的筛选及降解性能研究

【目的】筛选纯化及鉴定木质素降解菌,对其降解性能进行初步研究。【方法】从某制浆造纸厂的造纸废水污泥中,筛选获得2株具有木质素降解能力的细菌LD-1和LD-2。通过形态观察和16SrRNA序列分析对菌株进行鉴定;采用苯胺蓝平板脱色法及以TC为指标分别定性定量测定2株细菌的木质素降解能力。【结果】LD-1和LD-2分别被鉴定为Sphingobacterium属和Bacillus属的菌株,命名为Sphingobacterium sp.LD-1和Bacillus sp.LD-2。通过苯胺蓝平板脱色实验,发现LD-1和LD-2均具有良好的木质素降解能力。经测定,两株菌种发酵7d对木质素的降解率分别达到52.23%和50.36%。【结论】成功筛选到2株能高效降解木质素的菌株LD-1和LD-2。     

脉冲激光沉积法(PLD)制备InGaN薄膜的膜厚分布特征

【目的】探究脉冲激光沉积法(PLD)制备InGaN薄膜时薄膜的厚度分布规律,以便于能够改善薄膜的均匀性。【方法】在实际情况中,靶材和基片并不平行,取任一无限小面积元近似作为平行靶材时的情况来分析,研究此处各项等效参数即可得到该处的膜厚。【结果】当靶材与基片的倾斜角为0°时,靶材激光照射点处的法线与基片相交处的膜厚度最大,以该点为中心,基片两侧膜厚呈对称分布,且越远离基片中心点,膜的厚度越小;当靶材与基片的倾斜角不为0°时,基片左右两侧膜厚不对称分布,靠近靶材一侧的薄膜厚度大于远离靶材一侧的薄膜厚度,倾斜角越大,两侧膜厚的差异越大,膜厚最大的点不在基片中心处,而是偏向靠近靶材的一端,倾斜角越大,偏离越明显。靶基距增大,所形成的膜厚度均匀性提高,但与靶基距较小时相比,相同时间内沉积的膜厚度要低得多。【结论】PLD制备InGaN薄膜过程中,基片各处上的薄膜受倾斜角和靶基距的影响,厚度不均匀,存在一个厚度分布。     

镧含量对铝合金牺牲阳极海水综合电化学性能的影响

【目的】分析Al-Zn-In-Si系牺牲阳极添加不同含量配比的稀土元素镧(La)时,其电化学性能的作用规律,获得在海水环境下最佳牺牲阳极电化学性能的La添加量。【方法】通过模拟海洋环境,采用XRD分析、极化曲线、交流阻抗(EIS)和恒电流加速试验等方法,研究含La铝合金牺牲阳极的开路电位、工作电位、溶解形貌、电流效率以及极化等行为及其发生机理。【结果】La的加入改变了铝合金牺牲阳极溶质元素的存在形式,并随着含量的变化对其产生不同程度的影响;EIS谱表明含La铝合金牺牲阳极活化溶解过程体现了点蚀诱导期和发展期,极化曲线表明加入过量La后铝合金牺牲阳极的腐蚀电位变正,活化性能变差;恒电流测试实验表明加入La后铝合金牺牲阳极的电流效率有所升高。【结论】适量添加稀土元素La可有效改善铝合金牺牲阳极在海水中的电化学性能,其中La含量为0.2%的铝合金牺牲阳极电流效率最高。     

条斑紫菜与坛紫菜挥发性风味的电子鼻分析

【目的】利用电子鼻技术区分条斑紫菜(Pyropia yezoensis)与坛紫菜(Pyropia haitanensis)的原藻及其制品。【方法】应用18个金属氧化型气体传感器并通过风味雷达图和主成分分析法对2种紫菜的挥发性风味进行轮廓性分析。【结果】两种方法分析原藻及其制品均显示条斑紫菜和坛紫菜的气味轮廓与敏感物质类型存在差异;相比紫菜原藻,各制品间的气味轮廓较为一致。【结论】电子鼻技术可以区分条斑紫菜与坛紫菜挥发性风味,原藻及其制品均有明显差异。加工过程使得产品挥发性风味趋于统一。     

一种水产弧菌快速药敏检测方法的建立

【目的】实现弧菌药物敏感性的现场快速检测。【方法】以副溶血性弧菌、溶藻弧菌及灿烂弧菌3种弧菌为试验菌株,在Mueller-Hinton(MH)培养基基础上通过添加鱼肉蛋白胨及调节无机盐离子浓度,优选弧菌的增菌液。同时利用阿尔玛蓝作为颜色指示剂,选择11种水产常见药物并设置8个倍比稀释的浓度梯度,结合运用海藻糖作为包被保护剂,制备弧菌快速药敏检测微孔板,板内设有药敏检测区、生长对照区及质控区。【结果】利用药敏微孔板法及传统的试管稀释法分别对副溶血性弧菌、溶藻弧菌及灿烂弧菌进行药敏检测,结果显示微孔板法测定的所有药物对3种弧菌的MIC值与试管稀释法完全吻合。【结论】本研究建立的药敏微孔板法能够实现对3种弧菌药敏特性的快速、简便、准确检测,研究结果将为水产病原微生物的现场快速选药技术提供重要参考。