[發明專利]一種基于陰極保護及犧牲陽極塊壽命預測的海洋結構物保護方法

在審

• 申請號: 202011296611.7
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112538632A
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 關蕾;蔡建敏;王冠;張永康
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: C23F13/02
• 分類號: C23F13/02;G06F30/20;G06F111/10;G06F119/04
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 孔祥健

1.一種基于陰極保護及犧牲陽極塊壽命預測的海洋結構物保護方法，其特征在于，先對受保護結構進行區域劃分，再對劃分后的每個區域進行陰極保護設計；利用設計后的犧牲陽極塊參數結合環境因子進行數值模擬確定犧牲陽極塊的有效壽命；最后對海洋結構物結構整體陰極保護進行數值模擬，驗證整體保護效果。

2.根據權利要求1所述的一種基于陰極保護及犧牲陽極塊壽命預測的海洋結構物保護方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、對受保護的海洋結構物進行保護區域劃分；

S2、對其中單個區域按照標準或設計手冊進行犧牲陽極的陰極保護設計，確定犧牲陽極塊的材料、尺寸在內的參數；

S3、根據劃分的保護區域和犧牲陽極塊，利用專業電化學仿真軟件建立幾何模型，設置電極邊界條件，輸入電解質的環境因子，對此區域犧牲陽極塊的壽命進行陰極保護數值模擬預測；

S4、在所有劃分區域陰極保護設計后，建立海洋結構物整體模型進行數值模擬，驗證整體陰極的保護效果。

3.根據權利要求2所述的一種基于陰極保護及犧牲陽極塊壽命預測的海洋結構物保護方法，其特征在于，所述步驟S1根據結構特征進行，避免某個區域中出現復雜結構；在劃分區域后，避免最大區域面積S_max大于3倍的最小區域面積S_mix。

4.根據權利要求2所述的一種基于陰極保護及犧牲陽極塊壽命預測的海洋結構物保護方法，其特征在于，所述步驟S2中，單個劃分區域內只安裝一塊犧牲陽極塊。

5.根據權利要求4所述的一種基于陰極保護及犧牲陽極塊壽命預測的海洋結構物保護方法，其特征在于，單個劃分區域內的犧牲陽極塊根據其發生電流按相關手冊中的陽極型號規格確定犧牲陽極塊的材料和尺寸。

6.根據權利要求2所述的一種基于陰極保護及犧牲陽極塊壽命預測的海洋結構物保護方法，其特征在于，所述步驟S3的具體過程如下：

S3-1、利用專業電化學軟件對劃分后的區域建立模型，包括受保護區域、犧牲陽極塊、電解質；輸入各部分電極邊界條件：電解質中導入相關環境因子；電極表面添加相關的電極反應，以及材料的電化學性能參數；

S3-2、進行偏微分方程組的求解，得到陽極輸出電流等整體計算結果，以及各節點的電位和電流密度等，并以云圖或曲線的形式可視化計算結果，根據受保護區域表面上的保護電位分布并結合犧牲陽極塊輸出電流密度變化來判斷陽極的失效時間，來預測犧牲陽極塊的有效壽命。

7.根據權利要求6所述的一種基于陰極保護及犧牲陽極塊壽命預測的海洋結構物保護方法，其特征在于，所述環境因子包括海水流速、溫度以及溶解氧含量。

8.根據權利要求6所述的一種基于陰極保護及犧牲陽極塊壽命預測的海洋結構物保護方法，其特征在于，所述電極邊界條件還包括表面膜阻的變化規律。

9.根據權利要求6所述的一種基于陰極保護及犧牲陽極塊壽命預測的海洋結構物保護方法，其特征在于，所述犧牲陽極塊的失效條件為：1)保護區域電位分布不在有效保護范圍-0.8V～-1.05V內；2)犧牲陽極塊的電流密度小于0.8發生電流密度。