舰船海水管系中紫铜/钢制管道耦接后电偶腐蚀的数值模拟研究

基于流场、浓度场与电化学动力学过程的耦合,采用COMSOL Multiphysics软件,模拟研究了紫铜(TP2Y)与#20钢管道耦接后在静态、流动3.5％(质量分数)NaCl溶液中的电偶腐蚀行为,并预测了静态条件下电偶腐蚀的发展趋势.结果 表明,在耦接的异种金属管道中,TP2Y管道作为阴极受到保护,#20钢管道作为阳极受到腐蚀,其腐蚀长度均受管径大小、介质流动以及时间的影响.当管径增大时,电偶对中阴、阳极金属管道电位变化长度逐渐增大;当管道内介质流速增大时,阴阳极管道的内表面电位较静态下开始正移.同时,在靠近耦接位置时,紫铜(TP2Y)管道内表面电位急剧变负,#20钢管道内表面电位急剧变正,电流密度最大.在静态条件下,电偶对中金属管道内表面电位随着时间发生负移.在48 h后,电位基本不再发生变化,阴阳极的内表面进入稳定状态;在30 d后,在靠近阳极金属管道法兰处的总厚度减薄约8.87 μm,阳极金属管道的腐蚀长度约为800 mm.