本發明屬于金屬防腐蝕技術領域，具體涉及一種采用強電解質溶液抑制水工鋼結構件的腐蝕的方法。

背景技術：

金屬材料的腐蝕對我們的經濟建設和生活是一種比較大的破壞因素，它會給我們的社會環境帶來巨大的社會危害和經濟損失，我們把金屬表面損壞性侵蝕的現象稱作腐蝕。金屬的腐蝕大致可以分為三類：電化學腐蝕、化學腐蝕及物理腐蝕。腐蝕造成的經濟損失包括兩部分：直接損失和間接損失。因腐蝕而更換損壞的設備，為防止設備腐蝕而多次進行防護涂層涂刷，施加陰極保護，采用高耐蝕性的合金鋼代替易腐蝕的碳鋼等的費用屬于直接損失。但是間接腐蝕遠比直接腐蝕的危害要大，例如，發電廠里邊的鍋爐的一根熱器管子值上千元，然而由于其腐蝕穿孔可能引發爆炸，給社會環境和我們的人身安全帶來威脅，其間接損失是不可估量的。

由于鋼材料的力學性能好、承載能力強和工業生產量大等優點而得到大量應用，在水利工程設施中，會有許多鋼鐵閘門和結構埋件等金屬結構，由于它們長期在水中工作或在干濕交替的環境中運行，所以會受到各種水質、氣體、太陽和微生物的侵蝕，同時會受到水流、泥沙及一些漂浮物的摩擦，并且結構材料本身電化學性能并不是均勻的，鋼材普遍會發生不同程度的腐蝕。結構材料的腐蝕會降低結構的承載能力，嚴重時會威脅設備的安全運行。近些年隨著水中污染物濃度的增加及空氣中污染的加大，金屬腐蝕的情況在近幾年變得更加嚴重。

早期防止金屬腐蝕的方法是靠在金屬表面涂敷保護層（例如油漆），其可防止金屬與氧化環境接觸，因而防止金屬被腐蝕。然而，涂層保護的缺點是長時間后，保護涂層會從金屬表面脫落下來。防止金屬腐蝕開始的唯一方法是重新涂敷涂層，這是在最佳情況下的比較昂貴的過程：在工廠中汽車組裝前，徹底地涂層汽車零件比重新涂層已組裝的汽車容易的多。但是在其他情況下，比如水利工程中的大型金屬制件，重新涂層處理是不可能的。

其中防止金屬氧化腐蝕的方法還有就是陰極保護系統，其中，將被保護的金屬作為閉合回路的陰極。被保護的金屬物體及陽極連接至電源上，電子從陽極通過電解質溶液到達陰極而形成閉合回路。電子流向金屬結構的陰極，而使電子聚集在金屬結構表面，使金屬表面的電位達到一致，從而保護金屬基體不被氧化腐蝕。

Byrne的發明（美國專利US3242064）提供了一種陰極保護系統，其中直流電（DC）的脈沖被加于將被保護的金屬表面，比如船舶的外殼上。通過改變脈沖的負載循環以響應于包圍船的外殼的水的各種不同的情況。Kipps的發明（美國專利US3692650）提供了一種可以應用到埋入傳導性土壤的井套管和輸油管道及建筑物的浸沒部分的陰極保護系統，該發明使用短脈沖DC電壓及連續直流電。

目前的陰極保護系統對于浸沒在傳導介質中的金屬結構不完全有效，因為被保護結構的形狀的局部變化和在水溶液中氧化物質的濃縮，或是腐蝕發展的局部點被不適當地保護，最終都會造成金屬結構的失效。通常陰極保護系統很少用于保護金屬結構，不過金屬結構浸沒在傳導介質中，比如海水或傳導性土壤中是可以的。

Cowatch（美國專利US4767512）發明了一種以防止未浸入電解質的金屬的腐蝕的方法，此方法是通過將金屬結構處理為電容器的陰極板而施加到金屬物體，其通過耦合于該金屬物體及提供直流脈沖的裝置之間的電容來實現，并且把被保護的金屬結構件及提供直流脈沖的裝置共同接地。在優選實施應用中，Cowatch提供一裝置，其中5000至6000伏特的DC電壓施加于通過電介質從金屬物體分開的電容器的陽極板，小的、高頻率脈沖的DC電壓被疊加到穩定DC電壓上。Cowatch指出電介質材料的擊穿電壓大約為10KV。我們知道高壓施于暴露人類和動物可能與金屬結構件或電容耦合的任何其它部分接觸的部分，都會有危險性，此發明的最大限制為能量輸出的限制。

Cowatch還發明一用于獲得脈沖DC電壓的兩級裝置，第一階段提供較高電壓AC及較低電壓AC的輸出，在第二階段中，該兩個AC電壓被校正以提供具有重疊DC脈沖的高電壓DC。Cowatch使用至少兩個變壓器，其中一個是推/拉飽和鐵芯變壓器。因使用變壓器，該發明相關的能量損失是高的。不過根據Cowatch揭示的值，其效率是低于10%的，較高的熱量使得同時需要好的散熱方法。另外，該發明需要用于在不使用持續期間關閉該裝置的分離裝置以防止電池放電。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題在于提供了一種采用強電解質溶液抑制水工鋼結構件的腐蝕的方法，調控溶液的腐蝕特性，通過改變在溶液中的強電解質的濃度以改變溶液的電導率，來調整溶液的腐蝕特性。

本發明的目的是以下述方式實現的：

一種采用強電解質溶液抑制水工鋼結構件的腐蝕的方法，具體步驟如下：

（1）向水工鋼結構件所處的溶液中添加強電解質，直至水溶液的電導率大于20000μS/cm，再將被保護的水工鋼結構件與鈦陽極通過導線連接形成閉合回路，水工鋼結構件和鈦陽極均浸沒在溶液中；

（2）極化一段時間，使水工鋼結構件的表面電勢保持一致，再測量水工鋼結構件的電位；

（3）如果水工鋼結構件的表面電位低于-0.85V，則表明水工鋼結構件的腐蝕被抑制，處于被保護的狀態；如果水工鋼結構件的表面電位高于-0.85V，則重復步驟（1）-（2），直至水工鋼結構件的表面電位低于-0.85V；

所述強電解質為強酸強堿鹽。

所述水溶液的電導率等于25000μS/cm。

所述強酸強堿鹽為硫酸鈉、氯化鈉、氯化鎂或硫酸鉀。

所述極化時間大于或等于24小時。

一些影響浸沒水工鋼結構與鈦陽極的相關問題是由溶液中的污染引起的，如果溶液污染嚴重會導致溶液的電導率降低，陰極保護系統如果不相應改變條件就會失效。本發明的目的就是提出在電導率為多大的情況下，以鈦為陽極為水工鋼結構件提供防腐蝕保護。另外，本發明不會把人類和動物暴露于高壓的危險中。

采用本發明提供的抑制水工鋼結構件的腐蝕的方法可以防止金屬繼續被氧化、腐蝕，并且可進一步通過調整金屬所處的反應溶液的電導率來改變溶液的腐蝕特性，減緩金屬腐蝕的傾向。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。

其中，1是水工鋼結構件；2是鈦陽極；3是導線。

具體實施方式

在測量水工鋼結構件的表面電位時所使用的參比電極為飽和硫酸銅。

實施例1：

一種采用強電解質溶液抑制水工鋼結構件的腐蝕的方法，具體步驟如下：

（1）向水工鋼結構件所處的溶液中添加強電解質，直至水溶液的電導率大于20000μS/cm，再將被保護的水工鋼結構件1與鈦陽極2通過導線3連接形成閉合回路，水工鋼結構件1和鈦陽極2均浸沒在溶液中；

（2）極化一段時間，使水工鋼結構件1的表面電勢保持一致，再測量水工鋼結構件1的電位；

（3）如果水工鋼結構件1的表面電位低于-0.85V，則表明水工鋼結構件1的腐蝕被抑制，處于被保護的狀態；如果水工鋼結構件1的表面電位高于-0.85V，則重復步驟（1）-（2），直至水工鋼結構件1的表面電位低于-0.85V；

強電解質為強酸強堿鹽。

水溶液的電導率等于25000μS/cm。

強酸強堿鹽為硫酸鈉、氯化鈉、氯化鎂或硫酸鉀。

極化時間大于或等于24小時。

實施例2：

一種采用強電解質溶液抑制水工鋼結構件的腐蝕的方法，具體步驟如下：

（1）向水工鋼結構件所處的溶液中添加硫酸鈉，直至水溶液的電導率等于20000μS/cm，再將被保護的水工鋼結構件1與鈦陽極2通過導線3連接形成閉合回路，水工鋼結構件1和鈦陽極2均浸沒在溶液中；

（2）極化24小時，使水工鋼結構件1的表面電勢保持一致，再測量水工鋼結構件1的電位；

（3）如果水工鋼結構件1的表面電位低于-0.85V，則表明水工鋼結構件1的腐蝕被抑制，處于被保護的狀態；如果水工鋼結構件1的表面電位高于-0.85V，則重復步驟（1）-（2），直至水工鋼結構件1的表面電位低于-0.85V。

實施例3：

一種采用強電解質溶液抑制水工鋼結構件的腐蝕的方法，具體步驟如下：

（1）向水工鋼結構件所處的溶液中添加氯化鈉，直至水溶液的電導率等于22000μS/cm，再將被保護的水工鋼結構件1與鈦陽極2通過導線3連接形成閉合回路，水工鋼結構件1和鈦陽極2均浸沒在溶液中；

（2）極化32小時，使水工鋼結構件1的表面電勢保持一致，再測量水工鋼結構件1的電位；

（3）如果水工鋼結構件1的表面電位低于-0.85V，則表明水工鋼結構件1的腐蝕被抑制，處于被保護的狀態；如果水工鋼結構件1的表面電位高于-0.85V，則重復步驟（1）-（2），直至水工鋼結構件1的表面電位低于-0.85V。

實施例4：

一種采用強電解質溶液抑制水工鋼結構件的腐蝕的方法，具體步驟如下：

（1）向水工鋼結構件所處的溶液中添加硫酸鉀，直至水溶液的電導率等于25000μS/cm，再將被保護的水工鋼結構件1與鈦陽極2通過導線3連接形成閉合回路，水工鋼結構件1和鈦陽極2均浸沒在溶液中；

（2）極化40小時，使水工鋼結構件1的表面電勢保持一致，再測量水工鋼結構件1的電位；

（3）如果水工鋼結構件1的表面電位低于-0.85V，則表明水工鋼結構件1的腐蝕被抑制，處于被保護的狀態；如果水工鋼結構件1的表面電位高于-0.85V，則重復步驟（1）-（2），直至水工鋼結構件1的表面電位低于-0.85V。

實施例5：

一種采用強電解質溶液抑制水工鋼結構件的腐蝕的方法，具體步驟如下：

（1）向水工鋼結構件所處的溶液中添加氯化鎂，直至水溶液的電導率等于25000μS/cm，再將被保護的水工鋼結構件1與鈦陽極2通過導線3連接形成閉合回路，水工鋼結構件1和鈦陽極2均浸沒在溶液中；

（2）極化48小時，使水工鋼結構件1的表面電勢保持一致，再測量水工鋼結構件1的電位；

（3）如果水工鋼結構件1的表面電位低于-0.85V，則表明水工鋼結構件1的腐蝕被抑制，處于被保護的狀態；如果水工鋼結構件1的表面電位高于-0.85V，則重復步驟（1）-（2），直至水工鋼結構件1的表面電位低于-0.85V。

以上所述的僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本領域的技術人員來說，在不脫離本發明整體構思前提下，還可以作出若干改變和改進，這些也應該視為本發明的保護范圍。