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强制电流阴极保护实时腐蚀防护的研究

作　者: 王淑颖
导　师: 刘泽
学　校: 北京交通大学
专　业: 控制工程
关键词: 阴极保护电化学阻抗谱极化曲线保护电位嵌入式系统
分类号: TG174.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

钢筋混凝土结构由于其所处的恶劣环境,在多种物理化学作用下时常发生钢筋的锈蚀和破坏。尤其是像海洋平台,海港码头,跨海桥梁等处在海水环境中的钢筋混凝土结构,很容易受到海水中氯离子的侵蚀,发生电化学腐蚀而造成钢筋锈蚀,使用年限往往达不到预期的要求。根据国内外的研究现状,阴极保护技术已被证实是针对钢筋腐蚀较为有效的一种防护技术。该项技术最关键的一点是外加电流密度和保护电位参数的确定。目前工程上应用的多是经验值,我们需要对其做出进一步的探索。另外,我国防护系统的监控还比较落后,急需一批智能的监测控制设备的研制。本文基于阴极保护技术对海水中的钢筋进行腐蚀防护。确定阴极保护技术的参数值,设计监测控制系统。概括本文主要工作内容如下：1、了解国内外钢筋混凝土的腐蚀防护技术,分析各种技术的优缺点。并着重调研了阴极保护技术的应用和发展状况。2、掌握阴极保护技术,研究电化学阻抗谱的理论知识。分析电化学阻抗谱在确定保护电位中的应用,使用频谱图和等效电路的方法对体系进行研究。3、提出了一种在阴极极化曲线上确定保护电位的方法。通过分析验证,在保护区域内,曲线存在唯一的拐点,该点的极化率最大,腐蚀速度最慢,可以作为数学计算的一个保护点。4、研制终端控制设备,完成软硬件的设计,实现与监控中心PC机的通讯。通过实验测试,该系统可以成功的采集到被保护钢筋的电流和极化电位,并根据环境的变化自动施加钢筋所需的电流,达到实时防护的目的。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
1 引言  11-17
  1.1 研究背景及意义  11-12
  1.2 海洋环境中钢筋混凝土防腐技术的发展现状  12-14
  1.3 阴极保护技术的发展应用  14-15
  1.4 论文工作的内容及结构安排  15-17
2 理论基础  17-21
  2.1 钢筋混凝土的腐蚀机理  17-19
  2.2 强制电流阴极保护原理  19-21
3 强制电流阴极保护方案的设计  21-32
  3.1 实验平台的搭建  21-23
    3.1.1 模拟海水环境  21-22
    3.1.2 工作电极、辅助阳极和参比电极的选取  22-23
  3.2 保护电位的确定  23-32
    3.2.1 电化学阻抗谱对保护电位的分析  23-28
    3.2.2 极化曲线的意义  28-32
4 控制监测系统的设计  32-62
  4.1 控制监控系统的总体结构  32-33
  4.2 硬件系统的设计  33-44
    4.2.1 恒电流源的设计  33-34
    4.2.2 嵌入式系统的设计  34-39
    4.2.3 数据采集通道的设计  39-41
    4.2.4 无线通讯模块  41-44
  4.3 系统的通讯协议设计  44-49
    4.3.1 通信方式  44-45
    4.3.2 帧和数据包  45-46
    4.3.3 传输差错处理  46-47
    4.3.4 串口通讯的设计  47-48
    4.3.5 PC机与终端设备的通信数据帧格式  48-49
  4.4 PC机程序的编写  49-56
  4.5 实验验证及数据分析  56-62
5 总结与展望  62-64
  5.1 论文总结  62-63
  5.2 工作展望  63-64
参考文献  64-66
作者简历  66-68
学位论文数据集  68

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