杂散电流腐蚀问题基础研究

摘要

船舶与海洋工程领域经常出现腐蚀问题，其中一部分是杂散电流腐蚀。杂散电流腐蚀是长期困扰国内外造船企业的一个共性问题，无论是造船业比较先进的日本以及欧洲，还是比较落后的国家，都出现过杂散电流腐蚀问题，造成了巨大的经济损失。该问题已经逐渐引起国内外专家的重视，但是由于杂散电流腐蚀受到许多因素的影响，目前还没有找到彻底的解决方法。所以对于杂散电流腐蚀问题进行深入的研究，找出合理解决该腐蚀问题的方法是非常有意义的。 大连新船重工46000t系列船舶，在码头修造期间发生了不同程度的杂散电流腐蚀。本文针对这一具体工程问题，从理论上对杂散电流腐蚀机理进行了深入的研究；经过现场观测，理论分析以及实验，查明了杂散电流腐蚀的根本原因，即电流泄漏和电位梯度；分别根据这两个原因，提出了增加牺牲阳极数量和使用静电屏蔽的复合防护杂散电流腐蚀的措施；认真学习了各种数值计算方法，编制了二维电场计算程序；通过合理简化，建立了海区电场的计算模型，应用有限元方法求得海区电场的电位分布情况；通过静电屏蔽的方法对海区电场进行了改造，并通过有限元计算对静电屏蔽后电场电位情况进行了分析；分别就静电屏蔽平板的材料特性、几何尺寸、接地方式以及局部破坏等因素对静电屏蔽效果的影响进行了论证；最后建立了金属网代替金属平板的静电屏蔽计算模型，讨论了金属网的静电屏蔽效果。本文的计算结果和方法对杂散电流腐蚀问题的进一步理论研究和工程实际提供了知识储备。

目录

文摘

英文文摘

独创性说明及学位论文版权使用授权书

0引言

0.1文献综述

0.1.1课题的理论意义和应用价值

0.1.2国内外研究概况及发展趋势

0.1.3数值计算方法介绍

0.2本文的研究内容、要解决的问题

参考文献

1杂散电流基本性质研究

1.1杂散电流的危害

1.2杂散电流产生的原因

1.3杂散电流的防护方法

本章小结

参考文献

2船舶杂散电流腐蚀研究

2.1船舶杂散电流腐蚀的实验研究

2.2船舶杂散电流腐蚀的原因

2.2.1船舶杂散电流腐蚀问题的第一个原因——电流泄漏

2.2.2船舶杂散电流腐蚀的第二个原因——电位梯度

2.3船舶杂散电流腐蚀防护研究

本章小结

参考文献

3电场的基本理论

3.1电场和电场强度

3.2电力线与电通量

3.3方向导数和梯度

3.4通量和散度

3.5环量与旋度

3.6静电场的两个基本定律

3.7电位和电位差

3.8电位的泊松方程和拉普拉斯方程

3.9静电场的电介质中

3.10静电场中的导体

3.11静电屏蔽

本章小结

参考文献

4电场问题的计算方法研究

4.1计算方法介绍

4.1.1将微分方程转化为积分方程

4.1.2拉普拉斯方程的基本解

4.1.3边界积分方程的离散

4.1.4插值函数

4.1.5基本解的求解

4.1.6高斯积分

4.1.7奇异性

本章小结

参考文献

5电场数值计算

5.1计算模型

5.2数值模拟计算

5.2.1电场计算时几种典型单元

5.2.2计算模型

5.2.3静电屏蔽前电场的计算

5.2.4.静电屏蔽后电场的计算

本章小结

参考文献

6.总结与展望

6.1本文工作总结

6.2问题的展望

附录A电位计算程序

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢