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。     

基于缩比模型的导管架平台外加电流阴极保护系统优化设计

目的研究远地式辅助阳极发生电流单元的改变和距离平台的相对位置对平台电位分布及保护程度的影响。方法以位于渤海湾JZ120-1在役导管架平台为原型,构建了一个1∶20的缩比模型。在平台底部一定距离处放置一座远地式辅助阳极,研究恒电流下辅助阳极与平台底部间距和辅助阳极发生电流单元的改变对平台电位分布及其保护程度的影响。结果单座远地阳极即可实现对整座平台的腐蚀控制。辅助阳极距离平台越远,平台表面电位差越小,电位分布越均匀;辅助阳极距离平台越近,单支阳极较四支阳极保护下的平台表面电位差越大,距离越远,电位差越小,距离相同时,4支阳极较单支阳极保护下的平台表面电位差小,电位分布更均匀。尽管海水稀释20倍,钙质沉积层的沉积与覆盖仍是影响平台表面电位分布的重要因素。结论辅助阳极发生电流单元的数量、距离平台的相对位置以及钙质沉积层的覆盖是影响平台表面电位分布和保护程度的重要因素。     

渤海某油田注水井筛管失效测试及原因分析

目的 对注水井防砂筛管失效进行原因分析,解决注水井防砂问题。方法 针对渤海某油田注水井的防砂筛管失效问题,打捞失效筛管,并对破损区取样,通过损伤部位宏观和微观形貌、关键区域EDS能谱成分测量及室内模拟测试与计算分析等手段,综合分析各部位的损伤特征及规律。结果 宏观和微观形貌分析结果表明,损伤区域呈现明显的冲蚀损坏特征,测试与计算结果得出损伤速率为1.299 mm/a,寿命预测约为0.35 a(4.2个月),与现场实际比较吻合。结论 地层砂在筛管外堆积,造成筛管堵塞,形成高压差,高速注入水冲击筛管外的堆积砂,形成含砂流体在筛管外表面附近区域的紊流,对筛管局部反向冲击形成含砂流体冲刷腐蚀,从而造成局部冲蚀破坏穿孔。为有效解决冲蚀损伤问题,建议后续采取砾石充填防砂方式。     

高强不锈钢在海水环境中的阴极保护行为研究

目的 研究不同阴极极化电位下高强不锈钢的极化行为,确定某高强不锈钢合理的阴极保护电位区间。方法 通过动电位极化测试以及电化学阻抗测试等电化学测试手段,研究此种高强不锈钢在海水中的阴极反应过程,通过不同极化电位下的恒电位极化测试,结合扫描电子显微镜和能谱仪,观察分析试样表面的腐蚀产物,研究阴极极化电位对高强不锈钢表面阴极产物膜的影响规律,以及对高强不锈钢在海水中的阴极保护效果。结果 动电位极化测试表明,在‒0.50~‒0.90 V,只需要施加很小的阴极电流,就可使极化电位发生显著变化。电化学阻抗谱测试及拟合结果表明,极化电位在‒0.70 V时,电极反应的电荷转移电阻最大,此时腐蚀被完全抑制。恒电位极化测试发现,随着电位负移,极化电流密度整体上呈现先减小、后增大的趋势。用能谱仪分析其表面产物发现,钙镁沉积层的致密度呈现先增加、后降低的趋势。结论 此种高强不锈钢在海水环境中施加阴极电位为‒0.50~‒1.00 V时,可以得到有效保护。     

海洋环境钢结构焊接接头腐蚀与防护工艺研究进展

介绍了海洋腐蚀环境的特点,分析了钢结构焊接接头的腐蚀特性。在此基础上,总结了国内外学者关于焊接接头在海洋环境下的腐蚀机制和影响因素等研究成果,明确了焊接接头以电偶腐蚀、应力腐蚀和腐蚀疲劳为主导的电化学腐蚀行为。针对钢结构焊接接头的海洋腐蚀防护要求,总结了当前主要的腐蚀防护方案,如添加合金元素、焊接工艺优化、热处理、表面强化和防腐涂层等。最后,综合当前钢结构焊接接头海洋腐蚀与防护研究现状,提出了在海洋实际工况验证和防护手段不足等方面的问题。     

锌合金高温阳极在FPSO工艺水舱的性能研究

目的 研究船东指定型号的锌合金牺牲阳极在模拟工艺水舱环境中的电化学性能。方法 参照NACE TM 0190—2012中的电化学测试方法,测试该锌合金阳极在不同模拟环境下的工作电位、电化学容量等,结合舱壁材料的动电位极化测试,评估该阳极在工艺水舱环境中的电化学性能,以及是否满足舱壁阴极保护的要求。结果 在55 ℃模拟溶液中,阳极的工作电位、电化学容量等测试结果均比较满意,所有指标均达到了NACE标准中对锌合金阳极在常温环境中的要求。测试温度为80 ℃时,试样的电化学容量略有下降,工作电位明显正移。环境温度对舱壁材料也产生了明显影响,高温下舱壁试样的自腐蚀电位负移,同时自腐蚀电流增加。结论 在55 ℃的工艺水舱环境下,该锌合金高温阳极满足舱壁的阴极保护需求,但在80 ℃的舱室极限高温下,该阳极不宜长期服役,有欠保护的风险。此外,在实际中,建议定期监测涂层状态和阴极保护电位。     

某型直升机机体结构关键件涂层耐久性评估

目的 评估某型直升机机体典型结构关键件涂层在内陆温和地区的耐久性,支撑机体总日历寿命延寿工作。方法 对某型直升机大修周期机体结构关键件涂层进行目视检查、涂层光泽度检查和电化学交流阻抗检测,对比分析检测数据,分析机体结构关键件涂层耐久性的影响因素,判定涂层的耐久性。结果 某型直升机机体结构关键件涂层的耐久性较好。失光率检测中,平均失光率为37.8%,整体失光率较小。电化学阻抗检测中,平均电化学阻抗模值为5.58×10⁷ Ω.cm²,未失效,涂层能够有效保护机体结构关键件免于腐蚀环境破坏。结论 大修周期内,某型直升机机体结构关键件涂层的耐久性好,少数区域涂层因光照、磕碰等,耐久性部分程度受到影响,机体结构关键件涂层受温度、湿度、盐雾浓度等的影响较小。     

民用飞机实验室APU开车高温尾气排放影响因素分析

目的 对民用飞机APU在气候实验室内开展极端气候环境下的起动和工作试验,建立一种APU高温尾气安全排放方法。方法 用CFD仿真手段对采用排气管道将APU高温尾气排出气候实验室的可行性及影响因素(包括管道直径、距离、背压等)进行系统性分析研究。结果 气管道入口距离APU管道出口过近时,将有利于APU排气,引射比ε与排气管道出口压力Pex及排气管道直径D线性相关,排放温度tex与管道直径D成反比。在排气管道入口设置平滑收敛段,利于消除涡流,减轻负压程度,并在一定范围内提高引射比。结论 采用管道被动排气是可行的,合适的排气管道设计为D/d=2.0,L/d=1.5,并在管道入口设置平滑收敛段。     

Al-Zn-Sn-Ce牺牲阳极干湿交替环境电化学性能研究

目的 为满足高强钢装备的阴极保护要求,开展新型干湿交替环境牺牲阳极电化学性能测试,评价材料的阴极保护效果。方法 采用高温熔炼方法,制备Al-Zn-Sn-Ce低电位牺牲阳极试样,进行不同浸水率下(干湿态环境时间比为1:1、3:1和7:1)的干湿交替环境牺牲阳极电化学性能试验、电化学表征测试及腐蚀微观形貌表征,通过对比试验数据和材料形貌表征结果,综合分析铝合金牺牲阳极在干湿交替环境下的电化学性能,探究干湿交替环境因素对阳极溶解行为的影响。结果 Al-Zn-Sn-Ce牺牲阳极在多种试验环境下的工作电位为‒0.70~‒0.81 V(vs. SCE),符合高强钢阴极保护电位需求,阳极表面溶解形貌相对均匀,表面阴阳极电化学微区分布均匀。随着干湿态试验环境时间比的增加,阳极工作电位出现正移,干态环境下表面腐蚀产物的沉积和结壳导致阳极活化溶解能力下降,而干湿态环境时间比最大时,阳极自腐蚀反应得到一定的抑制,阳极电流效率均保持在75%以上。结论 随着干湿态试验环境时间比的增加,牺牲阳极在干湿交替试验环境中的工作电位出现正移。由于干态环境下表面腐蚀产物的沉积和结壳,导致阳极活化溶解能力下降,但自腐蚀反应得到抑制。Al-0.7Zn-0.1Sn-0.1Ce低电位牺牲阳极在复杂干湿交替环境中表现出良好的阴极保护性能。     

微弧氧化溶液pH值对ZM5膜层性能研究

目的 扩大镁合金的应用范围,增强其耐蚀性。方法 取镁合金ZM5为研究对象,利用微弧氧化技术对其表面进行改性处理。首先,对ZM5合金基体进行前处理;然后,在不同pH值的电解质溶液中,通过微弧氧化的方式在ZM5表面原位生长一层微弧氧化陶瓷膜层;最后,利用扫描电镜、X射线衍射、电化学测试等表征技术,系统研究微弧氧化处理对ZM5合金表面形貌、元素组成、微观结构及性能的影响规律。结果 通过调节溶液的pH,能够有效制备出表面连续而且完整的微弧氧化膜层,在pH=11条件下,制备的膜层具有较好的耐蚀性,能显著降低其腐蚀电流密度,膜层的厚度达到35.1 μm,微弧氧化表面处理技术能够显著提高镁合金的表面硬度,硬度最大为582HV。结论 改变溶液pH能够使膜层具有较高的耐蚀性和有效提高表面硬度,为进一步扩大镁合金在军用装备上的应用提供可能性。     

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。     

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。     

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。     

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...     

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。