CN106757052B - 一种采用强电解质溶液抑制水工钢结构件的腐蚀的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种采用强电解质溶液抑制水工钢结构件的腐蚀的方法，具体步骤如下：（1）向水工钢结构件所处的溶液中添加强电解质，直至水溶液的电导率大于20000µS/cm，再将被保护的水工钢结构件与钛阳极通过导线连接形成闭合回路；（2）极化一段时间，测量水工钢结构件的电位；（3）如果水工钢结构件的表面电位低于‑0.85V，则表明水工钢结构件的腐蚀被抑制；若其表面电位高于‑0.85V，则重复步骤（1）‑（2），直至其表面电位低于‑0.85V；强电解质为强酸强碱盐。采用本发明提供的抑制水工钢结构件的腐蚀的方法可以防止金属继续被氧化、腐蚀，并且可进一步通过调整金属所处的反应溶液的电导率来改变溶液的腐蚀特性，减缓金属腐蚀的倾向。
Description
技术领域
本发明属于金属防腐蚀技术领域，具体涉及一种采用强电解质溶液抑制水工钢结构件的腐蚀的方法。
背景技术
金属材料的腐蚀对我们的经济建设和生活是一种比较大的破坏因素，它会给我们的社会环境带来巨大的社会危害和经济损失，我们把金属表面损坏性侵蚀的现象称作腐蚀。金属的腐蚀大致可以分为三类：电化学腐蚀、化学腐蚀及物理腐蚀。腐蚀造成的经济损失包括两部分：直接损失和间接损失。因腐蚀而更换损坏的设备，为防止设备腐蚀而多次进行防护涂层涂刷，施加阴极保护，采用高耐蚀性的合金钢代替易腐蚀的碳钢等的费用属于直接损失。但是间接腐蚀远比直接腐蚀的危害要大，例如，发电厂里边的锅炉的一根热器管子值上千元，然而由于其腐蚀穿孔可能引发爆炸，给社会环境和我们的人身安全带来威胁，其间接损失是不可估量的。
由于钢材料的力学性能好、承载能力强和工业生产量大等优点而得到大量应用，在水利工程设施中，会有许多钢铁闸门和结构埋件等金属结构，由于它们长期在水中工作或在干湿交替的环境中运行，所以会受到各种水质、气体、太阳和微生物的侵蚀，同时会受到水流、泥沙及一些漂浮物的摩擦，并且结构材料本身电化学性能并不是均匀的，钢材普遍会发生不同程度的腐蚀。结构材料的腐蚀会降低结构的承载能力，严重时会威胁设备的安全运行。近些年随着水中污染物浓度的增加及空气中污染的加大，金属腐蚀的情况在近几年变得更加严重。
早期防止金属腐蚀的方法是靠在金属表面涂敷保护层（例如油漆），其可防止金属与氧化环境接触，因而防止金属被腐蚀。然而，涂层保护的缺点是长时间后，保护涂层会从金属表面脱落下来。防止金属腐蚀开始的唯一方法是重新涂敷涂层，这是在最佳情况下的比较昂贵的过程：在工厂中汽车组装前，彻底地涂层汽车零件比重新涂层已组装的汽车容易的多。但是在其他情况下，比如水利工程中的大型金属制件，重新涂层处理是不可能的。
其中防止金属氧化腐蚀的方法还有就是阴极保护系统，其中，将被保护的金属作为闭合回路的阴极。被保护的金属物体及阳极连接至电源上，电子从阳极通过电解质溶液到达阴极而形成闭合回路。电子流向金属结构的阴极，而使电子聚集在金属结构表面，使金属表面的电位达到一致，从而保护金属基体不被氧化腐蚀。
Byrne的发明（美国专利US3242064）提供了一种阴极保护系统，其中直流电（DC）的脉冲被加于将被保护的金属表面，比如船舶的外壳上。通过改变脉冲的负载循环以响应于包围船的外壳的水的各种不同的情况。Kipps的发明（美国专利US3692650）提供了一种可以应用到埋入传导性土壤的井套管和输油管道及建筑物的浸没部分的阴极保护系统，该发明使用短脉冲DC电压及连续直流电。
目前的阴极保护系统对于浸没在传导介质中的金属结构不完全有效，因为被保护结构的形状的局部变化和在水溶液中氧化物质的浓缩，或是腐蚀发展的局部点被不适当地保护，最终都会造成金属结构的失效。通常阴极保护系统很少用于保护金属结构，不过金属结构浸没在传导介质中，比如海水或传导性土壤中是可以的。
Cowatch（美国专利US4767512）发明了一种以防止未浸入电解质的金属的腐蚀的方法，此方法是通过将金属结构处理为电容器的阴极板而施加到金属物体，其通过耦合于该金属物体及提供直流脉冲的装置之间的电容来实现，并且把被保护的金属结构件及提供直流脉冲的装置共同接地。在优选实施应用中，Cowatch提供一装置，其中5000至6000伏特的DC电压施加于通过电介质从金属物体分开的电容器的阳极板，小的、高频率脉冲的DC电压被叠加到稳定DC电压上。Cowatch指出电介质材料的击穿电压大约为10KV。我们知道高压施于暴露人类和动物可能与金属结构件或电容耦合的任何其它部分接触的部分，都会有危险性，此发明的最大限制为能量输出的限制。
Cowatch还发明一用于获得脉冲DC电压的两级装置，第一阶段提供较高电压AC及较低电压AC的输出，在第二阶段中，该两个AC电压被校正以提供具有重叠DC脉冲的高电压DC。Cowatch使用至少两个变压器，其中一个是推/拉饱和铁芯变压器。因使用变压器，该发明相关的能量损失是高的。不过根据Cowatch揭示的值，其效率是低于10%的，较高的热量使得同时需要好的散热方法。另外，该发明需要用于在不使用持续期间关闭该装置的分离装置以防止电池放电。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供了一种采用强电解质溶液抑制水工钢结构件的腐蚀的方法，调控溶液的腐蚀特性，通过改变在溶液中的强电解质的浓度以改变溶液的电导率，来调整溶液的腐蚀特性。
本发明的目的是以下述方式实现的：
一种采用强电解质溶液抑制水工钢结构件的腐蚀的方法，具体步骤如下：
（1）向水工钢结构件所处的溶液中添加强电解质，直至水溶液的电导率大于20000µS/cm，再将被保护的水工钢结构件与钛阳极通过导线连接形成闭合回路，水工钢结构件和钛阳极均浸没在溶液中；
（2）极化一段时间，使水工钢结构件的表面电势保持一致，再测量水工钢结构件的电位；
（3）如果水工钢结构件的表面电位低于-0.85V，则表明水工钢结构件的腐蚀被抑制，处于被保护的状态；如果水工钢结构件的表面电位高于-0.85V，则重复步骤（1）-（2），直至水工钢结构件的表面电位低于-0.85V；
所述强电解质为强酸强碱盐。
所述水溶液的电导率等于25000µS/cm。
所述强酸强碱盐为硫酸钠、氯化钠、氯化镁或硫酸钾。
所述极化时间大于或等于24小时。
一些影响浸没水工钢结构与钛阳极的相关问题是由溶液中的污染引起的，如果溶液污染严重会导致溶液的电导率降低，阴极保护系统如果不相应改变条件就会失效。本发明的目的就是提出在电导率为多大的情况下，以钛为阳极为水工钢结构件提供防腐蚀保护。另外，本发明不会把人类和动物暴露于高压的危险中。
采用本发明提供的抑制水工钢结构件的腐蚀的方法可以防止金属继续被氧化、腐蚀，并且可进一步通过调整金属所处的反应溶液的电导率来改变溶液的腐蚀特性，减缓金属腐蚀的倾向。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
其中，1是水工钢结构件；2是钛阳极；3是导线。
具体实施方式
在测量水工钢结构件的表面电位时所使用的参比电极为饱和硫酸铜。
实施例1：
一种采用强电解质溶液抑制水工钢结构件的腐蚀的方法，具体步骤如下：
（1）向水工钢结构件所处的溶液中添加强电解质，直至水溶液的电导率大于20000µS/cm，再将被保护的水工钢结构件1与钛阳极2通过导线3连接形成闭合回路，水工钢结构件1和钛阳极2均浸没在溶液中；
（2）极化一段时间，使水工钢结构件1的表面电势保持一致，再测量水工钢结构件1的电位；
（3）如果水工钢结构件1的表面电位低于-0.85V，则表明水工钢结构件1的腐蚀被抑制，处于被保护的状态；如果水工钢结构件1的表面电位高于-0.85V，则重复步骤（1）-（2），直至水工钢结构件1的表面电位低于-0.85V；
强电解质为强酸强碱盐。
水溶液的电导率等于25000µS/cm。
强酸强碱盐为硫酸钠、氯化钠、氯化镁或硫酸钾。
极化时间大于或等于24小时。
实施例2：
一种采用强电解质溶液抑制水工钢结构件的腐蚀的方法，具体步骤如下：
（1）向水工钢结构件所处的溶液中添加硫酸钠，直至水溶液的电导率等于20000µS/cm，再将被保护的水工钢结构件1与钛阳极2通过导线3连接形成闭合回路，水工钢结构件1和钛阳极2均浸没在溶液中；
（2）极化24小时，使水工钢结构件1的表面电势保持一致，再测量水工钢结构件1的电位；
（3）如果水工钢结构件1的表面电位低于-0.85V，则表明水工钢结构件1的腐蚀被抑制，处于被保护的状态；如果水工钢结构件1的表面电位高于-0.85V，则重复步骤（1）-（2），直至水工钢结构件1的表面电位低于-0.85V。
实施例3：
一种采用强电解质溶液抑制水工钢结构件的腐蚀的方法，具体步骤如下：
（1）向水工钢结构件所处的溶液中添加氯化钠，直至水溶液的电导率等于22000µS/cm，再将被保护的水工钢结构件1与钛阳极2通过导线3连接形成闭合回路，水工钢结构件1和钛阳极2均浸没在溶液中；
（2）极化32小时，使水工钢结构件1的表面电势保持一致，再测量水工钢结构件1的电位；
（3）如果水工钢结构件1的表面电位低于-0.85V，则表明水工钢结构件1的腐蚀被抑制，处于被保护的状态；如果水工钢结构件1的表面电位高于-0.85V，则重复步骤（1）-（2），直至水工钢结构件1的表面电位低于-0.85V。
实施例4：
一种采用强电解质溶液抑制水工钢结构件的腐蚀的方法，具体步骤如下：
（1）向水工钢结构件所处的溶液中添加硫酸钾，直至水溶液的电导率等于25000µS/cm，再将被保护的水工钢结构件1与钛阳极2通过导线3连接形成闭合回路，水工钢结构件1和钛阳极2均浸没在溶液中；
（2）极化40小时，使水工钢结构件1的表面电势保持一致，再测量水工钢结构件1的电位；
（3）如果水工钢结构件1的表面电位低于-0.85V，则表明水工钢结构件1的腐蚀被抑制，处于被保护的状态；如果水工钢结构件1的表面电位高于-0.85V，则重复步骤（1）-（2），直至水工钢结构件1的表面电位低于-0.85V。
实施例5：
一种采用强电解质溶液抑制水工钢结构件的腐蚀的方法，具体步骤如下：
（1）向水工钢结构件所处的溶液中添加氯化镁，直至水溶液的电导率等于25000µS/cm，再将被保护的水工钢结构件1与钛阳极2通过导线3连接形成闭合回路，水工钢结构件1和钛阳极2均浸没在溶液中；
（2）极化48小时，使水工钢结构件1的表面电势保持一致，再测量水工钢结构件1的电位；
（3）如果水工钢结构件1的表面电位低于-0.85V，则表明水工钢结构件1的腐蚀被抑制，处于被保护的状态；如果水工钢结构件1的表面电位高于-0.85V，则重复步骤（1）-（2），直至水工钢结构件1的表面电位低于-0.85V。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种采用强电解质溶液抑制水工钢结构件的腐蚀的方法，其特征在于：具体步骤如下：
（1）向水工钢结构件所处的溶液中添加强电解质，直至水溶液的电导率大于20000µS/cm，再将被保护的水工钢结构件与钛阳极通过导线连接形成闭合回路，水工钢结构件和钛阳极均浸没在溶液中；
（2）极化一段时间，使水工钢结构件的表面电势保持一致，再测量水工钢结构件的电位；
（3）如果水工钢结构件的表面电位低于-0.85V，则表明水工钢结构件的腐蚀被抑制，处于被保护的状态；如果水工钢结构件的表面电位高于-0.85V，则重复步骤（1）-（2），直至水工钢结构件的表面电位低于-0.85V；
所述强电解质为强酸强碱盐。
2.根据权利要求1所述的采用强电解质溶液抑制水工钢结构件的腐蚀的方法，其特征在于：所述水溶液的电导率等于25000µS/cm。
3.根据权利要求1所述的采用强电解质溶液抑制水工钢结构件的腐蚀的方法，其特征在于：所述强酸强碱盐为硫酸钠、氯化钠、氯化镁或硫酸钾。
4.根据权利要求1所述的采用强电解质溶液抑制水工钢结构件的腐蚀的方法，其特征在于：所述极化时间大于或等于24小时。
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