案例研究

优化海底阴极保护 

理查德·齐本德尔

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Richard在将有限元分析技术应用于广泛的工程问题方面拥有超过13年的经验. 他的主要兴趣在于电磁学和传热问题.

传统腐蚀管理的局限性

传统腐蚀管理方法包括外加电流阴极保护(ICCP)和牺牲阳极阴极保护(SACP)。. 对于这两种方法,出版的指南通常用于设计保护系统.

以……为例 DNV-RP-401阴极保护标准,用于预测牺牲阳极的数量. 该方法通过考虑海底资产的不同表面积来计算所需的阳极质量. 然而, 这种集总方法不能提供关于阳极的最佳安装位置的信息,以确保均匀的保护, 这一因素对大型企业尤为重要, 复杂的结构.

此外, 由于标准对金属表面的恒定电流密度要求,也存在过度保守的问题. 这种方法没有考虑到发生的电化学反应动力学.

                                                                      水下设备表示法

                                                                 水下设备表示法 

我们的海底阴极保护策略

我们已经部署了先进的数字建模工具,例如 有限元分析(FEA),仔细检查水下建筑. 这种方法产生以下具体数据点:

  • 保护的等级和均匀性.
  • 识别可能保护不足的资产部分.
  • 海底阴极保护系统的估计寿命.

数字化建模工作流程

以确保我们的数值预测尽可能具有代表性, 使用设计好的几何图形是至关重要的, 通常来源于客户提供的CAD文件. 我们在处理CAD几何图形方面的丰富经验使我们能够快速地消除这些文件的特征. 此过程保留关键方面,同时删除不相关的项, 简化数值分析.

一旦CAD文件准备好,我们就可以开始阴极保护模拟了. 这些可以使用国际公认的涂层因子和电流密度进行, 或者结合更有代表性的反应动力学, 比如塔菲尔斜坡.

然而, 关于塔菲尔斜坡的信息并不总是很容易在特定材料和涂层的文献中获得. 在im体育APP,我们也可以在不同的本地环境中进行极化研究. 从这些实验中收集的数据可以整合到我们的有限元分析研究中,以获得更准确的结果.

同样重要的是要注意腐蚀速率的强烈温度依赖性. 因此,拥有准确的地表温度数据对于精确预测至关重要. im体育APP 数字工程对海底油气资产进行了大量热流体研究. 这些研究的温度数据对于进行温度依赖性阴极保护研究是非常宝贵的.

                                                           牺牲阳极在海底结构上的默认位置

                                                                      默认的 在海底结构上放置牺牲阳极

 

                                                                   风力涡轮机塔架的机舱

im体育APP数字工程解决方案的积极成果

我们的综合方法为我们的客户提供了显著的好处:

  • 详细了解其现有阳极配置的功效.
  • 最佳阳极放置指南.
  • 在不同使用寿命阶段各种工况下的防护对比分析.
  • 增强海底阴极保护策略, 根据DNV标准和Tafel坡度测量结果.

这些改进延长了水下结构的使用寿命,大大节省了维护成本.

                                                    足够的保护表面

     保护面充分:0表示保护充分,1表示保护不足. 

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