2025年大學(xué)《海洋技術(shù)》專(zhuān)業(yè)題庫(kù)——海底管道腐蝕防護(hù)技術(shù)研究考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請(qǐng)將正確選項(xiàng)的字母填在括號(hào)內(nèi)）1.海水對(duì)海底管道的主要腐蝕介質(zhì)是（）。A.陽(yáng)離子B.陰離子C.溫度D.溶解氧2.在犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)系統(tǒng)中，被保護(hù)管道作為（）。A.陽(yáng)極B.陰極C.電解質(zhì)D.絕緣體3.外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)通常適用于（）。A.覆土深度較淺的管道B.海水浸泡嚴(yán)重的管道C.埋地管道D.A和B4.下列哪種腐蝕類(lèi)型主要發(fā)生在管道內(nèi)部？（）A.縫隙腐蝕B.點(diǎn)蝕C.應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂D.晶間腐蝕5.通常用于海底管道外防腐的“三層結(jié)構(gòu)”是指（）。A.三層熔結(jié)環(huán)氧粉末涂層B.三層聚乙烯涂層C.涂層-膠帶-涂層D.涂層-填充層-涂層6.雜散電流腐蝕是指（）。A.地下金屬結(jié)構(gòu)間的自然腐蝕B.由于外部電流干擾引起的腐蝕C.微生物引起的腐蝕D.溫度變化引起的腐蝕7.內(nèi)壁防腐涂層水泥砂漿襯里主要適用于（）。A.海底管道B.埋地管道C.管道內(nèi)部D.氣體輸送管道8.檢測(cè)管道外防腐層缺陷常用的非開(kāi)挖方法是（）。A.超聲波檢測(cè)B.渦流檢測(cè)C.X射線(xiàn)檢測(cè)D.磁粉檢測(cè)9.緩蝕劑防腐技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)之一是（）。A.永久性B.效果穩(wěn)定C.施工簡(jiǎn)單D.成本低廉10.下列哪種技術(shù)屬于智能腐蝕防護(hù)技術(shù)的研究方向？（）A.離子選擇電極B.電阻率監(jiān)測(cè)C.智能涂層D.以上都是二、填空題（每空1分，共15分。請(qǐng)將答案填在橫線(xiàn)上）1.海底管道主要面臨__________腐蝕和__________腐蝕兩大類(lèi)問(wèn)題。2.犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)法常用的陽(yáng)極材料有鎂合金、鋅合金和__________。3.外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)的核心設(shè)備包括電源、輔助陽(yáng)極和__________。4.為了提高涂層附著力，通常會(huì)在涂覆前對(duì)管道表面進(jìn)行__________、__________和清洗等處理。5.微生物InfluencedCorrosion(MIC)是由微生物活動(dòng)引起的管道腐蝕，常見(jiàn)的致蝕微生物包括硫酸鹽還原菌(SRB)和__________。6.檢測(cè)管道防腐層電阻率的方法通常稱(chēng)為_(kāi)_________測(cè)試。7.在進(jìn)行陰極保護(hù)有效性評(píng)估時(shí)，常用的電化學(xué)參數(shù)包括開(kāi)路電位(OCP)和__________。8.海底管道的內(nèi)壁腐蝕防護(hù)除了采用涂層外，還可以通過(guò)投加__________或采用水泥砂漿襯里等方式實(shí)現(xiàn)。9.對(duì)于長(zhǎng)輸海底管道，通常需要進(jìn)行__________和__________兩種陰極保護(hù)。10.隨著海洋工程技術(shù)的發(fā)展，腐蝕防護(hù)領(lǐng)域正朝著__________、高效化和環(huán)?；姆较虬l(fā)展。三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共20分。請(qǐng)簡(jiǎn)要回答下列問(wèn)題）1.簡(jiǎn)述氯離子對(duì)鋼鐵腐蝕的影響。2.簡(jiǎn)述犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)系統(tǒng)和外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)的基本原理和主要區(qū)別。3.簡(jiǎn)述管道防腐涂層常見(jiàn)的缺陷類(lèi)型及其可能產(chǎn)生的原因。4.簡(jiǎn)述進(jìn)行腐蝕防護(hù)方案選擇時(shí)需要考慮的主要因素。四、計(jì)算題（共10分。請(qǐng)列出計(jì)算步驟并給出結(jié)果）某海底管道直徑為1.2米，壁厚10毫米，計(jì)劃采用犧牲陽(yáng)極進(jìn)行陰極保護(hù)。管道所處海水的平均溫度為10℃，氯離子濃度為35000ppm。要求管道的陰極保護(hù)電位控制在-0.85V(相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)氫電極,SHE)以下。已知在該條件下，鎂合金犧牲陽(yáng)極的驅(qū)動(dòng)電勢(shì)為-1.55V(SHE)，參考電流密度為0.05A/dm2。請(qǐng)估算該管道每100米長(zhǎng)度所需的犧牲陽(yáng)極的理論重量（假設(shè)犧牲陽(yáng)極的有效使用面積為1000cm2/kg）。五、論述題（共15分。請(qǐng)結(jié)合所學(xué)知識(shí)，全面闡述下列問(wèn)題）結(jié)合當(dāng)前技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，論述如何為一條位于深水環(huán)境（水深2000米）的海底管道設(shè)計(jì)一套綜合性的腐蝕防護(hù)方案，并說(shuō)明需要重點(diǎn)考慮哪些因素。試卷答案一、選擇題1.B2.B3.B4.B5.A6.B7.C8.B9.B10.D二、填空題1.海水；土壤2.鋁合金3.參考電極（或陽(yáng)極與參比電極組合）4.表面處理；除銹5.鐵細(xì)菌6.交流阻抗；極化電阻7.極化電阻(PolarizationResistance)8.緩蝕劑9.犧牲陽(yáng)極；外加電流10.智能化三、簡(jiǎn)答題1.解析思路：氯離子是海水中主要的腐蝕性陰離子。它能破壞鋼鐵表面形成的鈍化膜，使腐蝕過(guò)程加速。氯離子濃度越高，破壞鈍化膜的能力越強(qiáng)，腐蝕速率越快，尤其容易引發(fā)點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕。答案要點(diǎn)：破壞鋼鐵表面鈍化膜；引發(fā)點(diǎn)蝕、縫隙腐蝕；腐蝕速率隨濃度增加而加快。2.解析思路：犧牲陽(yáng)極CP利用電位更負(fù)的金屬（陽(yáng)極）與被保護(hù)管道（陰極）構(gòu)成電偶，陽(yáng)極自身被優(yōu)先腐蝕，從而為管道提供陰極保護(hù)。外加電流CP通過(guò)外加電源，強(qiáng)制向被保護(hù)管道提供足夠能量的電流，使其電位降低到保護(hù)電位以下。主要區(qū)別在于能量來(lái)源（自發(fā)電化學(xué)vs外部電源）、陽(yáng)極材料（犧牲陽(yáng)極vs輔助陽(yáng)極）、適用環(huán)境（如土壤電阻率、電流分布均勻性要求）等。答案要點(diǎn)：犧牲陽(yáng)極CP原理（優(yōu)先腐蝕陽(yáng)極）；外加電流CP原理（強(qiáng)制提供電流）；主要區(qū)別（能量來(lái)源、陽(yáng)極材料、適用性）。3.解析思路：常見(jiàn)缺陷有針孔、褶皺、剝落、厚度不均等。產(chǎn)生原因通常與施工過(guò)程有關(guān)，如表面處理不徹底、涂料配比或施工工藝不當(dāng)（如溫度、濕度影響）、基體處理缺陷、運(yùn)輸或安裝過(guò)程中物理?yè)p傷等。答案要點(diǎn)：常見(jiàn)缺陷（針孔、褶皺、剝落、厚度不均）；產(chǎn)生原因（表面處理、施工工藝、環(huán)境、物理?yè)p傷）。4.解析思路：選擇腐蝕防護(hù)方案需綜合考慮多種因素，包括：管道所處的環(huán)境（海水、土壤類(lèi)型、溫度、鹽度、雜散電流干擾情況）、管道材質(zhì)、輸送介質(zhì)（內(nèi)部腐蝕性）、管道直徑和壁厚、設(shè)計(jì)壽命、初始投資成本、運(yùn)行維護(hù)成本、施工條件、檢測(cè)維護(hù)便利性、環(huán)保要求以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等。答案要點(diǎn)：環(huán)境條件；管道材質(zhì)與介質(zhì)；設(shè)計(jì)壽命；經(jīng)濟(jì)性（投資與維護(hù)成本）；施工與維護(hù)便利性；標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范；環(huán)保要求。四、計(jì)算題計(jì)算步驟：1.計(jì)算管道外表面面積：管道周長(zhǎng)=π*D=π*1.2m=3.77m；管道單位長(zhǎng)度表面積=周長(zhǎng)=3.77m/m；100米管道總表面積=3.77m/m*100m=377m2。2.將表面積轉(zhuǎn)換為平方厘米：377m2=377*10?cm2=3770000cm2。3.計(jì)算所需犧牲陽(yáng)極總理論重量：所需電流=參考電流密度*總表面積=0.05A/dm2*377m2=0.05A/dm2*37700dm2=1885A/dm2=1885A/m2=0.1885A/cm2；所需陽(yáng)極重量=所需電流/參考電流密度*陽(yáng)極有效使用面積=0.1885A/cm2/(0.05A/dm2*1000cm2/kg)=0.1885/50kg/m2·A=0.00377kg/m2；總重量=總面積*每平米所需重量=377m2*0.00377kg/m2=1.4239kg。*（或直接用：所需陽(yáng)極重量=總表面積(cm2)/陽(yáng)極有效使用面積(cm2/kg)=3770000/1000=3770kg。此方法假設(shè)參考電流密度單位為A/kg·cm2，需注意單位統(tǒng)一，此處按步驟1計(jì)算更清晰）*4.修正計(jì)算：所需陽(yáng)極重量=總表面積(cm2)*所需電流密度(A/cm2)/參考電流密度(A/cm2·kg)*陽(yáng)極有效使用面積(cm2/kg)=3770000cm2*0.1885A/cm2/(0.05A/cm2·kg*1000cm2/kg)=3770000*0.1885/50=715385/50=14307.7kg。此處計(jì)算發(fā)現(xiàn)電流密度單位處理需謹(jǐn)慎，標(biāo)準(zhǔn)做法應(yīng)直接用重量計(jì)算。重新審視：犧牲陽(yáng)極重量=總表面積(m2)*所需保護(hù)電流(A/m2)/陽(yáng)極輸出電流(A/kg)*陽(yáng)極質(zhì)量(kg/m2)。所需保護(hù)電流=驅(qū)動(dòng)電勢(shì)差/陰極極化電阻(假設(shè))。此處未給極化電阻，通常用參考電流密度估算。更合理方法：所需陽(yáng)極重量=管道表面積(m2)*所需保護(hù)電流密度(A/m2)/陽(yáng)極輸出電流密度(A/kg)=377m2*0.1885A/m2/(0.05A/kg*1000kg/m3，假設(shè)密度為1000kg/m3，或直接用kg/m2)=70.945/0.05=1418.9kg/m2?？傊亓?1418.9kg/m2*100m=141890kg。*（最終選擇一種合理假設(shè)：按每平米所需重量*總面積）*結(jié)果：所需犧牲陽(yáng)極的理論重量約為141890kg（或根據(jù)計(jì)算步驟中的具體單位換算結(jié)果調(diào)整）。五、論述題解析思路：深水環(huán)境（2000米）對(duì)海底管道腐蝕防護(hù)提出了更高要求，主要體現(xiàn)在高靜水壓力、低溫、高鹽度、潛在的雜散電流干擾以及更復(fù)雜的地質(zhì)條件。設(shè)計(jì)綜合性防護(hù)方案需系統(tǒng)考慮內(nèi)外防護(hù)、環(huán)境適應(yīng)性、長(zhǎng)期可靠性及維護(hù)。答案要點(diǎn)：1.內(nèi)外協(xié)同防護(hù)：*外防護(hù)：必須采用性能優(yōu)異的涂層體系，如高性能熔結(jié)環(huán)氧粉末（FBE）或三層聚乙烯（3LPE/3LPP），并考慮高抗壓強(qiáng)度的要求。需進(jìn)行嚴(yán)格的表面處理（噴砂至Sa2.5級(jí)）。同時(shí)，必須配合陰極保護(hù)，優(yōu)先考慮外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)（ACCP），因?yàn)闋奚?yáng)極在高壓環(huán)境下陽(yáng)極溶解可能受影響，且電流分布更可控。設(shè)計(jì)時(shí)需精確計(jì)算陰極保護(hù)參數(shù)，確保全線(xiàn)有效覆蓋，并考慮深水環(huán)境下的電化學(xué)特性。*內(nèi)防護(hù)：深水低溫高鹽環(huán)境易引發(fā)內(nèi)壁腐蝕，尤其在高流速區(qū)。應(yīng)優(yōu)先考慮內(nèi)壁涂層（如FBE或水泥砂漿襯里），并配合高效緩蝕劑投加系統(tǒng)。緩蝕劑需選擇在深水低溫下穩(wěn)定性好、長(zhǎng)效性強(qiáng)的品種，并設(shè)計(jì)合理的投加和循環(huán)系統(tǒng)。水泥砂漿襯里能提供優(yōu)異的物理隔離和緩蝕環(huán)境。2.環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)：*高壓：涂層體系需具備優(yōu)異的韌性和抗變形能力，能夠承受2000米深水的高靜水壓力而不開(kāi)裂。材料選擇和施工質(zhì)量控制至關(guān)重要。*低溫：選擇低溫性能優(yōu)良的防腐材料（如耐低溫環(huán)氧樹(shù)脂、低熔點(diǎn)膠粘劑），并優(yōu)化施工工藝，避免低溫冷脆。陰極保護(hù)參數(shù)（如開(kāi)路電位、保護(hù)電位）在低溫下可能發(fā)生變化，需進(jìn)行校核。*雜散電流：深水區(qū)域往往靠近發(fā)電站或電纜登陸點(diǎn)，雜散電流干擾風(fēng)險(xiǎn)高。ACCP系統(tǒng)應(yīng)配備完善的監(jiān)控和智能管理裝置（如恒電位儀），實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管道電位，及時(shí)調(diào)整輸出，最大限度減少雜散電流的影響。必要時(shí)可考慮犧牲陽(yáng)極與ACCP相結(jié)合的混合保護(hù)模式，或采取陰極絕緣措施。3.長(zhǎng)期可靠性保障：*材料選擇：選用耐老化、抗紫外線(xiàn)的涂層材料。陽(yáng)極材料（如鎂合金）在深水高壓低溫下性能需進(jìn)行充分評(píng)估和驗(yàn)證。*結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：考慮管線(xiàn)的柔性，避免應(yīng)力集中。合理設(shè)計(jì)彎頭、閥門(mén)等附件的結(jié)構(gòu)，減少腐蝕易發(fā)點(diǎn)。*犧牲陽(yáng)極（如使用）：選擇高壓環(huán)境下性能穩(wěn)定的陽(yáng)極材料，合理布置陽(yáng)極塊，確保電流均勻分布。4.檢測(cè)與維護(hù)策略：*安裝期檢測(cè)：對(duì)防腐層進(jìn)行100%的超聲波測(cè)厚和表面檢測(cè)（如漏磁檢測(cè)），確保施工質(zhì)量。*運(yùn)行期監(jiān)測(cè)：建立完善的陰極保護(hù)監(jiān)控系統(tǒng)（CPM），實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)全線(xiàn)