基于数值模拟的海上平台阴极保护系统的技术研究

目的确认海上平台外加电流阴极保护系统维修方案的可行性。方法开展两种工况下外加电流阴极保护作用效果的数值模拟计算,对比分析两种工况下外加电流阴极保护系统对平台结构腐蚀防护的有效性。结果得到两种工况下阴极保护系统处于最佳保护状态时平台结构的保护电位分布云图。结论当远地式外加电流阴极保护系统失效时,通过新增两套拉伸式外加电流阴极保护系统可以实现优良的阴极保护效果。     

外加电流阴极保护用钛阳极

外加电流阴极方法是一种有效的保护金属不被腐蚀的方法,钛阳极是外加电流阴极保护中的重要部件.主要介绍了钛阳极的制备方法,给出了3种不同环境中钛阳极的强化寿命检测方法,对钛阳极和其他辅助阳极的性能进行了比较,钛阳极由于优异的物理、化学及电化学性能,目前已成为最有前途的外加电流阴极保护用辅助阳极材料.     

在役海洋桩基平台牺牲阳极阴极保护数值模拟

目的 分析海洋桩基平台所在浅海区域牺牲阳极接地电阻和不同牺牲阳极方案的保护效果及施工量,为海洋桩基平台牺牲阳极阴极保护设计提供指导.方法 利用BEASY CP数值模拟软件,对桩基平台牺牲阳极阴极保护系统设计中阳极接水电阻和不同保护方案的保护效果进行数值模拟计算.结果 在文中桩基平台所在海域内,所选牺牲阳极单支布置于海水...     

海洋工程用新型牺牲阳极设计与性能研究(Ⅳ)——导管架平台阴极保护应用研究

目的通过构型优化设计了一种新型牺牲阳极,使其在与常规阳极质量相当的前提下,增加初期发生电流,使被保护体较快极化到保护电位,后期发生电流降低,满足平均和末期保护电流需要,达到节约牺牲阳极用量的目的。方法在传统梯形阳极两侧增加两个翼翅,降低接水电阻,增加初期发生电流。翼翅优于本体快速溶解,其表面积迅速减小,发生电流随之降低。结果质量与常规阳极相近的新型阳极,初期发生电流增加30%以上,远高于设计值10%,初期极化完成后,新型阳极发生电流快速降低,达到与常规阳极相当的发生电流。结论据此试验结果对导管架平台水下结构进行阴极保护设计,可达到节约牺牲阳极用量的目的。     

海上风电机组单桩基础和三脚架基础抗撞性能研究

目的评估海上风电机组单桩基础和三脚架基础遭遇船舶撞击时的抗撞性能。方法针对上述两种基础,采用LS-DYNA软件分析不同碰撞工况下的最大碰撞力、基础受损面积、机舱加速度最大值及基础钢材消耗量,获取两类基础的基础损伤程度和机组响应幅度。结果单桩基础受损程度低于三脚架基础约22%,三脚架基础机舱响应值低于单桩基础约32%。结论两类基础抗撞性能满足规范要求,未发生因基础失效引起的倒塔事故,机头不存在脱落风险,单桩基础在基础损伤方面表现更好,而三脚架基础在机组机舱响应方面表现更好。     

拉伸式外加电流阴极保护技术在自升式平台的应用

目的为自升式平台的腐蚀控制提供了一个良好的解决方案。方法根据自升式平台桩腿结构特点和使用维护要求,设计一种竖直拉伸式的辅助阳极。该阳极系统集成了特种抗拉伸电缆,依靠平台上部的固定点和置于海床上的配重进行拉伸固定。根据平台需要经常移动的特点设计一键自动提升装置。采用计算机数值模拟对系统的安装位置进行优化设计,使该系统达到最佳的保护效果。结果系统运行1年后,测得桩腿电位范围为-860~-950 m V,水下检测桩腿无明显腐蚀现象。结论该技术可有效地对自升式平台桩腿进行保护,确保了自升式平台桩腿在设计使用年限中的正常使用。     

基于外加电流阴极保护法的FPSO保护方案

目的 确定目标FPSO主船体结构全寿命期下外加电流阴极保护系统中的最优参数。方法 采用计算机软件数值模拟的方法,建立目标FPSO主船体结构外加电流阴极保护模型,研究外加电流阴极保护系统中辅助阳极位置、数量以及输出电流对目标FPSO保护状态的影响。结果 分别在距离目标FPSO船尾57、127、191、267 m,吃水深度为5.3、5.7、5.7、5.2 m处的左、右两舷侧上对称布置共8个辅助阳极,各个辅助阳极初期释放电流分别为7、6、6、6 A,外加电流阴极保护系统输出总电流以34.6 A/a线性增加,可使得全寿命期下目标FPSO主船体结构水下部分处于完全保护状态。结论 采用计算机软件数值模拟计算可以快速得到外加电流阴极保护系统参数与目标FPSO保护状态之间的关系,进而可得到阴极保护最优参数,这为后续在目标FPSO上使用外加电流阴极保护系统确立最优参数提供了理论依据。     

我国湿热海上风电大气区金属重防腐涂料的性能研究

目的对海上风电涂料在我国湿热海洋地区的环境适应性、耐久性开展针对性研究,积累试验数据。方法通过对国内外共7家知名风电涂料企业大气区样板展开征集,参考国内外相关行业测试标准及技术,结合我国湿热海上大气环境特点,并向风电主机企业及涂料企业征集意见,设计并开展实验室环境模拟试验,包括紫外老化试验、圆盘耐磨试验、中性盐雾试验等。结果大部分企业的涂层样板耐老、耐盐雾等性能均较好,海洋大气区涂料相对成熟,国外企业、合资企业和国内企业的涂料上差异较小。结论大气区涂料体系的技术相对成熟,国外知名企业在性能市场上仍占主导地位,但对于设计要求的15年以上使用寿命是否能够实现仍有待进一步研究。     

海洋工程用新型牺牲阳极设计与性能研究(Ⅴ)——导管架平台阴极保护设计探讨

目的 针对不同设计使用年限的导管架平台,通过对比新型阳极和常规阳极用量来评价新型阳极的优势和不足。方法 针对设计寿命15年和30年的导管架平台,计算满足不同阶段保护电流需求的新型阳极和常规阳极的需求量。结果 当导管架平台设计年限较短,比如15年,牺牲阳极用量由初期保护电流需求量决定,新型阳极的使用可以达到节约阳极用量的目的。当设计年限较长,比如30年,牺牲阳极用量则由维持电流需求量决定,采用新型阳极并不能节约阳极用量。结论 并非所有设计年限的导管架平台使用新型阳极都能达到节约用量的目的,具体要根据实际计算结果而定。     

“双碳”背景下我国海上风电与海洋牧场协同开发初探

在“双碳”及“海洋强国”战略背景下,我国围绕海洋经济领域的开发和建设迅猛发展。另一方面,部分地区用海矛盾及工程运维成本增加等问题严重制约着海洋经济的高质量发展。针对海上风电场与海洋牧场的开发现状、技术瓶颈及协同开发等问题,分析了项目规划选址、风电基础及海珍品种类筛选、配套设施开发等方面的技术难点,结合工程实例提出建议。分析表明：现阶段的协同开发项目选址宜以风电机组为主、海洋牧场为辅,充分发挥二者在海域使用上的共通性,利用现有海上风电和海洋牧场建设技术提高综合效益。     

海洋平台阴极保护与监测技术的应用

针对海洋平台全浸区的腐蚀情况,着重介绍了阴极保护及其原理、种类及特点,监测系统的组成及设计,探讨阴极保护及监测系统对海洋平台水下防腐的应用意义。     

深海工程装备阴极保护技术进展

综述了深海工程装备阴极保护参数、牺牲阳极材料以及阴极保护技术研究及应用现状,分析了深海压力、溶解氧、温度、流速等环境因素对阴极保护电位、电流密度判据,牺牲阳极性能影响,认为温度和流速是影响阴极保护电流密度的两个关键因素,而温度和压力交变是影响牺牲阳极性能的两个主要因素。最后讨论了深海工程装备阴极保护技术发展方向。     

海洋石油平台导管架阴极保护监测数据分析与讨论

目的研究海洋石油平台腐蚀现状,确保导管架处于阴极保护状态。方法对近3年导管架阴极保护监测系统所采集的数据进行讨论,根据不同位置的电位电流传感器所获得的数据进行各个观测点位的腐蚀状态对比分析。结果通过对数据研究表明,该系统电位电流传感器所采集的数据翔实可靠,所收集到的导管架节点电极电位均在保护范围内。就现阶段而言,导管架牺牲阳极输出电流基本趋于稳定。结论该平台阴极保护监测设备运行良好,所测点位均处于阴极保护状态,且基本达到完全极化,对该海域新建平台防腐设计具有重要的参考价值。     

陵水气田输气管道阴极保护效果数值仿真研究

目的 研究海水环境因素和工况因素对其海底管道的牺牲阳极阴极保护效果。方法 针对国内首个自主知识产权深水平台——陵水平台,基于边界元开展管道的阴极保护仿真计算,重点研究不同涂层破损率、海水流速和海水电导率对其管道牺牲阳极阴极保护效果的影响。结果 涂层破损率从1%增加到10%,同样的牺牲阳极保护方案,管道的最正阴极保护电位增加了102 mV;海水电导率从4 S/m减小到2 S/m,管道的最正阴极保护电位增加了10 mV;海水流速从0 m/s增加到4 m/s,管道的最正阴极保护电位增加了26 mV。结论 涂层破损率增大、海水电导率降低、海水流速增加等都会导致阴极保护效果的降低,因此在设计阶段,需要考虑环境工况因素对阴极保护效果的影响,确保达到合理的阴极保护效果。     

定向钻穿越管道阴极保护数值模拟评价方法

目的通过数值模拟的方法探索定向钻穿越管道的阴极保护评价。方法根据一条5130 m长度的定向钻穿越管道的实际参数,基于CDEGS软件计算方法,应用涂层耐受电压与电流密度的关系,计算定向钻管道浅埋层和岩石层中的管道的电位分布。结果通过调整土壤分层电阻率参数及土壤分层厚度进行计算,得到了定向钻穿越管道在分层土壤电阻率条件下的阴极保护电位分布规律。结论明确了土壤电阻率是影响定向钻管道电位分布的主要因素,形成了基于定向钻管道两端阴极保护电位和土壤分层电阻率,推导了整条定向钻穿越管道的阴极保护电位分布情况的评价方法。     

卧式新建导管架张紧式外加电流阴极保护系统安装方案研究

目的 填补卧式新建导管架平台施工技术的空白,同时解决张紧式ICCP系统在卧式新建导管架平台的工程应用问题。方法 以张紧式ICCP系统在某卧式新建导管架的首次工程应用为背景,对张紧式ICCP复合缆-电极系统在该导管架上的陆上安装、导管架运输、海上安装等环节开展方案研究,设计出适用于卧式新建导管架张紧式ICCP系统的安装方案。结果 为了保证卧式建造导管架张紧式ICCP系统的可靠安装,设计采用滑索牵引方法,并对复合缆-电极系统海上安装期的自存工况进行校核,可保障张紧式ICCP复合缆-电极系统的安全和顺利安装。结论 该套张紧式ICCP安装方案不仅实现了张紧式ICCP在卧式新建导管架的首次工程应用,也为后续新建导管架张紧式ICCP系统的设计与安装提供了参考。     

我国海上风力发电设备环境条件与环境技术要求分析

我国海洋环境条件与欧洲海洋环境条件存在明显差异,这对我国海上风电设备提出特殊要求。通过分析影响我国海上风电设备的环境条件,并研究各种环境因素对设备的具体影响,提出各关键设备需要通过的环境试验认证。最后,针对各种环境因素影响,提出需要采取的防护措施,为制定针对我国海上特殊环境条件的风力发电设备环境技术标准提供依据。