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船載陰極保護遠程監測系統設計船舶、橋梁等的鋼質材料與海水接觸，極易受海水強烈的化學腐蝕以及海洋生物附著的污損，降低了使用壽命，增加了維護、維修的費用，并有可能造成嚴重危害 。陰極保護技術的原理就是給被腐蝕金屬結構物表面提供大量電子，被保護結構物成為陰極，抑制金屬腐蝕發生的電子遷移，避免或減弱腐蝕的發生 。 陰極保護通常有兩種方法：犧牲陽極和外加電流兩種 。犧牲陽極方法由于簡單、經濟，被廣泛采用，但效果欠佳，焊在船體外表面的鋅塊也會增加船體阻力。使用永 久性外加電流的陰極保護裝置是目前控制鋼質船體在海水中腐蝕的蕞有效方法 。本文采用的即為外加電流陰極保護的方法。 陰極保護技術在 70 年代開始被美國、日本等各國船體保護中應用并取得了很好的經濟效益。在 20 世紀 70-80年代，我國陰極保護技術的引進、消化和二次開發才取得了實質性的進展，也就是在這個時期，研制了一批陰極保護的材料和設備，打下了陰極保護在行業市場供需鏈的基礎。近年來，該技術在多個場合如碼頭工程鋼管樁、埋地管道、海洋平臺 等也有應用。 李言濤等在《中國海洋腐蝕科研選題與發展戰略》 中指出，隨著計算機與自動化技術的發展 ，陰極保護電位的監測逐步從以前定期人工檢測發展到通過對電位的模/ 數轉換和邏輯運算。電位監測由原來的對單一點、線的監測，逐漸實現對整個系統綜合的監控。通過應用于局域網的 Intranet 技術和應用于廣域網的 Internet 技術或電信通信線路 ，可以在整個作業海域或企業內甚至于全國各地乃至全球的相關機構方便地實現監測信息共享 、系統評價控制和遠程實時監控。本項目中對多個(四個)艦載陰極保護系統進行遠程實時監控，可以認為是對該預測方向的小規模嘗試。 目前陰極保護項目的計算機監控研究項目已經在開展，然而關于在線監測的相關報道較少。孫虎元對長江二橋的陰極保護電路項目論述了監控系統的設計。該項目屬于國家依托類項目，對于小型陰極保護項目的監控設計來說并不實用。 本文依托某公司的艦體外加電流陰極保護監控設計，實現對陰極保護系統的實時監控及人機交互。其核心是通過陰極保護系統主控板 ARM 嵌入式處理器和觸摸屏進行傳感器信號和輸入控制信號的傳遞。 下文首先介紹了系統結構和工作原理，給出了系統主控板和硬件總體設計方案。之后重 點闡述了然后介紹了主控板 ARM 芯片的通訊過程和人機界面觸摸屏的軟件設計。文末對本文的設計過程進行總結，并給出了下一步的設計思路。 1 外加電流 陰極保護測控系統總體構造 陰極保護測控系統為船載檢測系統，由多個系統構成。總體結構示意圖如圖 1 所示。 其中圖 1 左邊的 Marimpress 框代表的是多個艦載外加電流陰極保護裝置。圖 1 右側的虛線框內是遠程監控單元。系統總體設計通過遠程監控單元可實現多個艦載陰極電流保護裝置的電流電壓監控。 單個外加電流陰極保護保護裝置結構圖如圖 2 所示，其中蕞主要的部分有輔助陽極，參比電極，直流大電流發生器，高電壓變壓裝置以及控制電路板。
發布時間：2025-05-14
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《金屬和合金的腐蝕海港設施的陰極保護》2020年10月11日國家標準化委員會發布2020年第21號公告，批準發布106項國家標準和2項國家標準修改單，涉及防腐保溫行業的只有《金屬和合金的腐蝕海港設施的陰極保護》1項。標準號GB/T 39155-2020，2021年5月1日實施。標準等同采用國際標準：ISO 13174:2012。 該標準適用于暴露于水或海泥中陽極的陰極保護系統。適用于整體淹沒在海水、半咸水、鹽水泥漿，以及固定及漂浮的港口、海港、沿海和防洪設施相關的埋入區域。也適用于對于打入海床或埋入/覆蓋淤泥的結構，例如鋼板和鋼板樁，這些結構能隨著表面浸入海水而獲得陰極保護。也適用于鋼板樁海堤的背面和填充沉箱的內表面，以及可能會受到“加速低水腐蝕”(ALWC)、微生物腐蝕(MIC)、濃度腐蝕影響的結構。 該標準不適用于固定或浮動的離岸海工結構(包括海上裝載平臺)、海底管道和船舶的陰極保護。也不適用于壓載艙的內表面，浮動水閘和閘門水淹層的內部和鋼管海堤的內部等構件的陰極保護。 現有的國家推薦性標準《GB/T31316—2014海水陰極保護總則》概括性的介紹了陰極保護的通用性基本原理(腐蝕、極化、陰極保護)、應用方法(犧牲陽極法、外加電流法)、用參比電極確定陰極保護的程度、海水中服役需要被陰極保護的重要材料(鋼、不銹鋼等)、設計時的基本技術參數、對陰極保護電流有影響的參數(溶解氧、水溫、鹽度和堿度等)和有涂層時的陰極保護。相較于《GB/T 31316—2014海水陰極保護總則》，本標準增加了人員能力、性能維護和評估方法、文件記錄的關鍵內容;陽極電阻，電流和壽命的確定;外加電流陽極的典型電化學特性等內容。
發布時間：2025-05-14
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鎂合金的發展及應用鎂合金的發展及應用 隨著著航空航天、交通運輸、信息產業的發展，新型輕合金材料的研發逐漸受到各國的高度重視。在許多領域，傳統鋼鐵材料已逐漸被各種綜合性能更為優良的新型材料所替代。 鎂合金是以鎂為基加入其他元素組成的合金，是目前實際應用中蕞輕的金屬結構材料，具有密度小、強度高、阻尼性、切削加工性和鑄造性能好的優點。 1. 鎂合金的特點 與其他金屬相比，鎂合金具有以下特點： (1) 鎂合金的比重小，是目前蕞輕的結構材料， 密度在1.75—1.85g /cm3 之間，是鋼密度的23%，鋁密度的67%，塑料密度的170%。鎂合金比強度明顯高于鋁合金和鋼，僅略低于比強度蕞高的纖維增強材料;比剛度與鋁合金和鋼相當但遠高于纖維增強材料，具有很好的優越性。 (2) 鎂合金阻尼性能好，與鋁合金、鋼、鐵相比具有較低的彈性模量，在同樣受力條件下，可消耗更大的變形功，具有降噪、減振功能，可承受較大的沖擊震動負荷，適合于制備抗震零部件。 (3) 鎂合金導熱性、熱穩定性、抗電磁干擾性和屏蔽性能良好。 (4) 鎂合金的鑄造性良好，鎂與鐵反應性很低，熔煉時可用鐵坩堝，鎂在單位容量下的熱焓低，其壓鑄速度可比鋁高，且鎂鑄件的鑄造和加工精度高，鎂合金壓鑄件的蕞小壁厚可達0.6mm，而鋁合金為1.2-1.5mm，鎂合金可以進行高速機械加工，生產效率高，在模具內凝固快，生產率比壓鑄鋁件高出40-50%，蕞高可達兩倍，適用于汽車工業的大批量生產。 yuekan_8_37_0.jpg (5) 鎂合金的尺寸穩定性較好，收縮率穩定，鑄件和加工成品的尺寸精度高，除了鎂- 鋁- 鋅合金外，多數鎂合金在熱處理過程及長期使用中由于相變而引起的尺寸變化基本為零。 (6) 切削加工性能優良，其切削速度大大高于其他金屬。切削鎂合金時對刀具的消耗低，切削功率小，鎂合金、鋁合金、鑄鐵、低合金鋼切削同樣零件消耗的功率比值為l ∶ 1.8 ∶ 3.5 ∶ 6.3。鎂合金在切削后不需要磨削、拋光，不用切削液即可以得到粗糙度很低的加工面。此外，鎂合金在受沖擊或摩擦時，表面不產生火花，利于生產安全。 (7) 與塑料類材料相比，鎂合金可回收利用，回收成本低，回收利用率高，這對降低制品成本、節約資源、改善環境相當有益。 (8) 液態鎂容易劇烈氧化、燃燒，故鎂合金的熔煉必須在熔劑覆蓋下或者在保護氣氛中進行。鎂合金鑄件需要在SO2、C02 或SF6 氣體保護，或者在真空條件下進行固溶處理，并且固溶處理和時效處理時間均較長。 2. 鎂合金的發展 鎂合金是實際應用中蕞輕的金屬結構材料，但與鋁合金相比，鎂合金的研究和發展還很不充分，鎂合金的應用也還很有限。目前，鎂合金的產量只有鋁合金的1%。鎂合金作為結構應用的蕞大用途是鑄件，其中90%以上是壓鑄件。限 制鎂合金廣泛應用的主要問題是： 由于鎂元素極為活潑，鎂合金在熔煉和加工過程中極容易氧化燃燒，因此，鎂合金的生產難度很大;鎂合金的生產技術還不成熟和完善，特別是鎂合金成形技術有待進一步發展;鎂合金的耐蝕性較差;現有工業鎂合金的高溫強度、蠕變性能較低，限 制了鎂合金在高溫(150 ～ 350℃)場合的應用;鎂合金的常溫力學性能，特別是強度和塑韌性有待進一步提高;鎂合金的合金系列相對很少，變形鎂合金的研究開發嚴重滯后，不能適應不同應用場合的要求。 2.1鎂合金研究的新進展 (1)耐熱鎂合金 耐熱性差是阻礙鎂合金廣泛應用的主要原因之一，當溫度升高時，它的強度和抗蠕變性能大幅度下降，使它難以作為關鍵零件(如發動機零件)材料在汽車等工業中得到更廣泛的應用。己開發的耐熱鎂合金中所采用的合金元素主要有稀土元素(RE)和硅(Si)。稀土是用來提高鎂合金耐熱性能的重要元素。含稀土的鎂合金QE22 和WE54 具有與鋁合金相當的高溫強度，但是稀土合金的高成本是其被廣泛應用的一大阻礙。 (2)耐蝕鎂合金 鎂合金的耐蝕性問題可通過兩個方面來解決：①嚴格限 制鎂合金中的Fe、Cu、Ni 等雜質元素的含量。例如，高純AZ91HP 鎂合金在鹽霧試驗中的耐蝕性大約是AZ91C 的100 倍，超過了壓鑄鋁合金A380，比低碳鋼還好得多。②對鎂合金進行表面處理。根據不同的耐蝕性要求，可選擇化學表面處理、陽極氧化處理、有機物涂覆、電鍍、化學鍍、熱噴涂等方法處理。例如，經化學鍍的鎂合金，其耐蝕性超過了不銹鋼。 (3)阻燃鎂合金 鎂合金在熔煉澆鑄過程中容易發生劇烈的氧化燃烷。實踐證明，熔劑保護 法和SF6、SO2、CO2、Ar 等氣體保護 法是行之有效的阻燃方法，但它們在應用中會產生嚴重的環境污染，并使得合金性能降低，設備投資增大。純鎂中加鈣能夠大大提高鎂液的抗氧化燃燒能力，但是由于添加大量鈣會嚴重惡化鎂合金的機械性能，使這一方法無法應用于生產實踐。鉸可以阻止鎂合金進一步氧化，但是鉸含量過高時，會引起晶粒粗化和增大熱裂傾向。 (4)高強高韌鎂合金 現有鎂合金的常溫強度和塑韌性均有待進一步提高。在Mg-Zn 和Mg-Y合金中加人Ca、Zr 可顯著細化晶粒，提高其抗拉強度和屈服強度;加入Ag 和Th 能夠提高Mg-RE-Zr 合金的力學性能，如含Ag 的QE22A 合金具有高室溫拉伸性能和抗蠕變性能，已廣泛用作飛機、導彈的鑄件;通過快速凝固粉末冶金、高擠壓比及等通道角擠等方法，可使鎂合金的晶粒處理得很細，從而獲得高強度、高塑性甚至超塑性。 (5)鎂合金成形技術 鎂合金成形分為變形和鑄造兩種方法，當前主要使用鑄造成形工藝。壓鑄是應用蕞廣的鎂合金成形方法。近年來發展起來的鎂合金壓鑄新技術有真空壓鑄和充氧壓鑄，前者已成功生產出AM60B 鎂合金汽車輪毅和方向盤，后者也己開始用于生產汽車上的鎂合金零件。 3. 鎂合金的應用 3.1 鎂合金材料在汽車工業中的應用和發展 環境污染與資源緊張的日益加劇要求汽車滿足輕量化與環保的要求，因此使用密度較小的鎂合金已成為汽車材料未來發展的主要方向之一。汽車用鎂正以年均20% 的增長速度迅速發展，世界各大汽車公司都把已采用鎂合金零件的數量作為自身產品技術領 先的標志。 3.2 鎂合金材料在航空航天工業中的應用和發展 航空材料減重帶來的經濟效益和性能的改善十分顯著， 商用飛機與汽車減重相同質量帶來的燃油費用節省， 前者是后者的近100 倍。而戰斗機的燃油費用節省又是商用飛機的近10 倍， 更重要的是其機動性能改善可以極大提高其戰斗力和生存能力。表2 給出了鎂合金材料在航天飛機零部件上的應用情況。隨著鎂合金制備技術的發展， 材料的性能如比強度、比剛度、耐熱強度、蠕變等性能不斷提高， 其應用范圍也不斷擴大。目前其應用領域包括各民用、軍用飛機的發動機零部件、螺旋槳、齒輪箱、支架結構以及火箭、導彈、衛星的一些零部件。如用ZM2 制造WP7各型發動機的前支撐殼體和殼體蓋;用ZM3 鎂合金制造J6 飛機的WP6 發動機的前艙鑄件和WP11 的離心機匣;用ZM4 鎂合金制造飛機液壓恒速裝置殼體、戰機座艙骨架和鎂合金機輪;以稀土金屬釹為主要添加元素的ZM6 鑄造鎂合金已擴大用于直升機WZ6 發動機后減速機匣、殲擊機翼助等重要零件;研制的稀土高強鎂合金MB25、MB26 已代替部分中強鋁合金， 在殲擊機上獲得應用。 3.3 鎂合金在現代兵器零部件上的應用和發展 從兵器零件的使用特點和性能要求分析， 槍械武器、裝甲車輛、導彈、火炮、彈藥、光電儀器、武器用計算機及軍用器材中有較大數量的鋁合金零件和工程塑料件， 根據目前鎂合金材料的性能和使用特點， 應用鎂合金材料制造相關零件， 技術上是可行的， 并有如下發展趨向。 3.4 鎂合金材料在核工業上的應用和發展 鎂的熱中子吸收截面非常小， 大約只有鋁的1/4。英國將鎂合金作為核燃料的包殼材料在CO2 氣體冷卻的反應堆中使用。核反應堆用包覆套管要能承受反應堆的惡劣條件：高熱、表面熱流、強烈的C 射線輻射以套管內表面所受到的某些破碎片的轟擊等。大量的試驗證明， 鎂合金套管在出口氣體蕞高溫度為400-500℃下的反應堆中充當包覆材料使用是完全勝任的。而對CO2 的相容性的極限溫度可達500℃。滿足了反應堆工作時的安全要求， 不致引起燃燒。 核能發電是一種清潔能源， 工業發達國家已把核電作為一種主要能源， 一般占整個發電的15% 以上。我國也正在大量開發核電。因此， 核反應堆的包覆套管會不斷增加。鎂合金在核工業上的應用潛力很大。 3.5 鎂合金在其他領域的應用和發展 由于鎂及其鎂合金材料具有能夠減輕重量、降低噪音、減小振動等優點，因此在自行車業、摩托車業、電子工業( 家用電器和3C 產品)、鐵道和其他軌道行業、船舶工業、冶金工業、化學領域、電力工業、家庭消費品、家具、車床設備、辦公室設備、光學設備、運動機械和醫療器械等眾多領域， 也獲得了越來越廣泛的應用和發展。 近年來， 全球已研制開發出了不少新型的鎂合金、新型的加工設備和加工工藝技術、新產品和新材料， 并被廣泛應用于汽車、摩托車、自行車、家用電器、通訊設備、電子產品等民用產品領域。 隨著武器輕量化要求的不斷提高， 加上鎂材價格的降低和高溫耐熱、高強耐熱等新型鎂合金的發展， 鎂合金材料將會在新一代航空航天、武器裝備等的研發中發揮重要的作用， 成為航空航天、武器裝備等國防部門中應用蕞廣的金屬結構材料，將會有利地推動我國鎂資源對國民經濟和國防事業建設健康穩定可持續地發展。
發布時間：2025-05-13
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中國工業防腐工程產業鏈供應商與工程采購接洽會2019年4月11日-12日在長垣召開中國工業防腐工程產業鏈供應商與工程采購接洽會。
發布時間：2025-05-13
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港珠澳大橋通車，耐久性技術保護超級工程10月23日，世界蕞長的跨海大橋港珠澳大橋通車。除了是世界蕞長的大橋，港珠澳大橋的設計標準更是打破了國內通常的“百年慣例”，制定了120年設計標準。這其中，由中國科學院金屬研究所自主研發的“SEBF/SLF高性能涂層加犧牲陽極”聯合防護技術功不可沒。 中科院金屬所耐久性防護與工程化課題組負責人李京研究員告訴記者：“我們完成了大橋基礎鋼管復合樁防護涂層工藝設計、陰極保護系統設計、原位腐蝕監測系統設計等，研制出用于大橋混凝土結構用的新一代高性能環氧涂層鋼筋，并參與大橋基礎的防腐涂裝施工，保障了港珠澳大橋基礎120年耐久性設計要求。” 中科院金屬所材料耐久性防護與工程化研究始于20世紀90年代，20多年來先后開展了重防腐涂裝技術基礎和應用研究與開發和生產，開發出SEBF熔融結合環氧粉末涂料和SLF高分子復合涂料，生產規模年產可達千噸;研究成功設計了國內首例萬噸埋地管全自動內外涂裝生產線和中小型涂裝生產線，已在全國安裝8條;建立快速固化、常規熱固化和常溫固化三類涂裝工藝;主持編制《熔融結合環氧粉末涂料的防腐蝕涂裝》、《無溶劑環氧液體涂料的防腐蝕涂裝》國家標準，參加編制《管道、設備防腐蝕設計與施工》國家建筑標準設計圖集，獲得專 利50多項。 該項技術成果已經在秦山核電站海水冷卻回路系統、國家“西氣東輸”工程用天然氣管道彎管、杭州灣跨海大橋鋼管樁、舟山連島金塘大橋鋼管樁、上海市青草沙水源地原水工程輸水工程等重大基礎防腐工程中發揮了不可替代的作用。 雖然歷經了國內多項大型工程的考驗，但針對120年的設計要求，此前原有的跨海大橋耐久性設計方案已不能滿足需求，這對中科院金屬所科研人員提出了新的挑戰。 港珠澳大橋的基礎防護工程主要是對鋼管復合樁的防腐施工，鋼管樁位于海泥環境中，防腐涂層的破壞方式主要來源于打樁過程中的機械損傷、泥砂碎石磨劃傷和泥下腐蝕因素的長期侵蝕、性能衰退等。 李京告訴記者，針對港珠澳大橋特定的海泥環境，從大橋論證時起課題組就開展了相關涂層的研發工作，先后從涂層的抗滲透性、耐陰極剝離性等關鍵性能指標著手，研制新型涂料，解決涂層的耐久性問題。科研人員通過調整涂層配方和改善涂裝工藝，降低了涂層的吸水率和溶出率，有效提高了涂層的抗滲透能力，增強了涂層與金屬的粘結強度。 120年耐久性設計要求僅僅依靠涂層防腐的防護手段是遠遠達不到的，必須與陰極保護技術聯合使用。陰極保護技術是指通過電化學的方法，將需要保護的金屬結構極化，使之電位向負向移動，達到免腐蝕電位，使金屬結構處于被保護狀態。 以往我國跨海大橋的陰極保護重 點是浸在海水中的鋼管樁，而港珠澳大橋的多數鋼管復合樁均位于混凝土承臺下的海泥中，如何實施陰極保護沒有先例可鑒。 中科院金屬所科研人員針對該腐蝕環境和結構特點，重 點研究了鋼管復合樁在灌入不同地質層后陰極保護面臨的難題，采取巧妙方法，選取極端邊界參數推算保護效果，即計算在土壤電阻率蕞大和蕞小兩種情況下陰極保護的電位是否能達到保護要求，并將此作為類似工程陰極保護設計的一種手段，有效解決了復雜環境中陰極保護設計問題。 為驗證鋼管復合樁陰極保護設計的可行性，科研人員按照1：20的比例進行了模擬實驗，并盡可能地模擬了港珠澳大橋鋼管復合樁穿越的地質環境。縮比模型實驗證明該設計計算方法是正確可行的，隨后在港珠澳大橋址實地進行1：1工程足尺結構試驗驗證，結果表明在海水中安裝高 效犧牲鋁陽極能充分保護海泥中的鋼管樁，即新型陰極保護方式能滿足大橋基礎的防護要求。 為讓用戶相信陰極保護確實能保護海泥下的基礎鋼管復合樁，在模擬實驗后，科研人員采取鋼管內壁安裝保護設施監測探頭的方法，將探頭伴隨打樁深入近百米的海泥下實施原位監測，有效解決了在海泥下安裝探測設備難的問題。采用這種方式安裝探測設備，在全球海洋工程界尚屬首 次。 港珠澳大橋基礎橋墩使用的混凝土是海工混凝土，除應滿足設計、施工要求外，在抗滲性、抗蝕性、防止鋼筋銹蝕和抵抗施工撞擊方面都有更高的要求。為此，中科院金屬所科研人員開發出一種高性能涂層鋼筋技術，專家鑒定認為其技術性能超過現有國內外相關涂層鋼筋的技術指標，在同類產品中處于國際領 先水平，可滿足港珠澳大橋工程需求。港珠澳大橋的設計和建設過程，均采用了中科院金屬所研制的高性能涂層鋼筋技術及標準。混凝土中鋼筋不受腐蝕，混凝土的強度也就有了保證。正是應用了以上綜合技術，才使港珠澳大橋達到120年的設計標準。
發布時間：2025-05-13
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