腐蝕模塊介紹內容概要目標過程描述現象描述

腐蝕和腐蝕防護舉例腐蝕模塊下的接口以及它們的理論背景結束語目標與空間相關的建模，金屬結構腐蝕的仿真理解給定幾何條件的腐蝕過程優化設計，使腐蝕降低到最小程度金屬結構腐蝕防護的空間模型設計和優化給定幾何的腐蝕防護體系，以及工況條件鍍鋅鐵釘周圍的電解質電勢，鐵釘頭部的鐵芯暴露在電解質中過程描述水中金屬結構腐蝕的空間模型電偶腐蝕縫隙腐蝕點蝕取決于雜散電流的腐蝕

金屬結構腐蝕防護的空間模型使用外部電流的陰極保護（外加電流陰極保護，ICCP）使用犧牲陽極的陰極保護陽極保護（比如，穩定氧化膜的微弱鈍化電流）在電偶腐蝕之前和之后，利用移動網格模擬的初始和變形幾何現象描述電解質中材料，電流和電荷守恒金屬結構中電流守恒考慮活化過電位和濃差過電位的電極動力學，將金屬表面處的電解質電位和金屬結構電位聯系在一起金屬表面有多個反應發生時，混合電位將決定表面被腐蝕還是防護幾何變形的影響以及電極表面上膜阻的形成金屬1金屬2e-電解質陽離子的傳遞，與陰離子方向相反e-陽離子的傳遞，與陰離子方向相反沒有外部電路的體系有外部電路的體系金屬1金屬2腐蝕模塊接口電流和電勢分布基于：電流和電荷守恒材料守恒流體流動傳熱腐蝕表面：電極反應與表面物質守恒耦合固定或移動邊界與表面物質守恒耦合穩態和瞬態求解腐蝕模塊下的圖形化物理場接口列表案例電偶腐蝕兩種不同的金屬由于完全相互接觸，與同一電解質接觸引起腐蝕受保護金屬被腐蝕金屬結合移動網格進行的電偶腐蝕仿真。圖中顯示了電解質中的電位和電流。在模擬之前兩個金屬面平齊排成一條直線。(本案例可以在腐蝕模塊案例庫中找到。)縫隙腐蝕水中不銹鋼的縫隙腐蝕計算得到縫隙中的濃度，以及縫隙中的PH值，外部電位，溶液的酸/堿濃度，縫隙幾何等重要參數。(來自于腐蝕模塊案例庫。)帶有變形的縫隙腐蝕在具有高導電性的酸溶液中鎳的縫隙腐蝕在實驗池中Ni的腐蝕模擬。左：根據實驗數據得到的極化曲線。右：72小時之后的電解質電勢和幾何本案例來自腐蝕模塊案例庫。取決于雜散電流的腐蝕當金屬結構受到外部電場作用時產生腐蝕鋼筋混凝土板樁由于管線腐蝕防護體系引起的腐蝕模擬。作者WillyPeelen,TNOBuildingandConstructionResearch，2007年COMSOL用戶年會。牽引電流牽引電流子站雜散電流雜散電流腐蝕區域土壤中的埋地管道軌道架空線陰極保護使用外加電流陰極保護（ICCP）對船體螺旋槳和軸進行防護左：螺旋槳和軸上的電流密度右：

船體表面的電解質(海水)電位

犧牲陽極保護使用犧牲AlZnIn陽極對鋼結構進行陰極保護海上鉆井平臺金屬表面的電位。平臺支架由40個犧牲陽極進行腐蝕防護。陽極保護施加一個陽極電流，從而使得金屬表面因為被穩定的氧化物保護而鈍化腐蝕模塊案例庫陰極保護船殼海上結構混凝土中的鋼筋電偶腐蝕變形或不變形大氣腐蝕局部腐蝕縫隙腐蝕變形或不變形與點蝕類似基礎電化學阻抗譜循環伏安法使用電分析接口模擬的循環伏安教學案例帶電和中性物質的傳遞電解質中的通量=擴散+對流+電遷移濃度流速電荷電解質電勢法拉第常數擴散速率遷移率帶電的和中性物質的傳遞電流密度電中性，

電荷守恒

總電荷=0一次和二次電流分布認為

溶液完美混合物質，電流和電荷守恒物質守恒

n-1種物質,第n種物質通過電流和電荷

守恒計算得到

(電中性)電流守恒，

沒有凈電流累積，

在電解質中既不會產生也不消耗適用于一次和二次電流分布接口，

以及金屬結構的電流平衡

。殼接口適用于薄層結構（避免在金屬結構的厚度方向剖分網格）。反應速率s電解質金屬結構金屬表面處的反應動力學表達式中包含有活化和濃度過電位：j·n=i在金屬表面可以定義多個反應金屬的陽極溶解在活化陽極上的陽極反應，比如氧氣和氯氣的析出在被保護金屬表面的氧氣還原和析氫則是競爭反應非均相反應，比如金屬表面處的氧化膜和氫氧化物膜：膜的厚度可以作為一個模型變量舉例：氧氣還原和析出的動力學表達式總結腐蝕模塊的描述電解質和固體結構中的電流和物質守恒電解質中電荷守恒薄金屬結構采用殼接口來描述金屬中的歐姆損耗金屬-電解質界面的競爭電荷傳遞反應氧化膜和氫氧化物膜的生長，及其對電勢分布的影響常見的表面反應以及本體溶液中的均相反應腐蝕和腐蝕防護模擬：設計金屬結構，將其被腐蝕的威脅降到最小控制操作條件以避免腐蝕的發生優化腐蝕保護體系以及評估使用