[發(fā)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

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• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112538632A
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發(fā)明（設計）人: 關蕾;蔡建敏;王冠;張永康
• 申請（專利權）人: 廣東工業(yè)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

本發(fā)明公開了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，通過對實際結構區(qū)域劃分來實現(xiàn)不同區(qū)域的適應性陰極保護，使得復雜的結構也能得到有效保護。另外，根據(jù)受保護區(qū)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來判斷犧牲陽極的失效時間，來預測犧牲陽極塊的有效壽命，為犧牲陽極塊更換提供指導，使得最大限度地降低保護成本的同時也能保證海洋結構物在犧牲陽極塊全壽命階段受到有效保護。

技術領域

本發(fā)明涉及海洋結構物保護的技術領域，尤其涉及到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。

背景技術

犧牲陽極的保護法是一種防止金屬腐蝕的一種經(jīng)濟、可靠的好辦法，是一項廣泛應用的技術，尤其對海洋結構物的保護中起著重要作用，如海上風力發(fā)電平臺，船舶等。

目前犧牲陽極材料有鋅基、鋁基、鎂基三大合金材料，在實現(xiàn)陰極保護過程中，工程師通過相關標準和設計手冊確定犧牲陽極的用量及尺寸，在適當?shù)奈恢眠M行安裝，一般同一工程中陽極塊的尺寸是相同的，而陽極塊一般總體設計按布置執(zhí)行，由于海洋構筑物的復雜性，在某些交匯處可能導致保護效果不好或過保護，這在傳統(tǒng)陰極保護設計中是個明顯的不足，同時無法直觀了解保護結構的全體保護電位分布狀態(tài)。隨著保護時間的延長，在復雜的海洋環(huán)境中設計壽命可能與實際壽命不符，犧牲陽極塊的有效性無法準確判斷。目前對海洋結構物陰極系統(tǒng)的陽極塊有效性判斷沒有明確的標準，在實際的工程中，陽極塊的更換往往是根據(jù)其目測形貌或經(jīng)驗來進行，這就帶來了不確定性，陽極塊更換過早提高保護成本或過晚導致保護結構受損。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供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，使得最大限度地降低保護成本的同時也能保證海洋結構物在犧牲陽極塊全壽命階段受到有效保護。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術方案為：

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，先對受保護結構進行區(qū)域劃分，再對劃分后的每個區(qū)域進行陰極保護設計；利用設計后的犧牲陽極塊參數(shù)結合環(huán)境因子進行數(shù)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(shù)值模擬，驗證整體保護效果。

進一步地，上述保護方法包括以下具體步驟：

S1、對受保護的海洋結構物進行保護區(qū)域劃分；

S2、對其中單個區(qū)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(nèi)的參數(shù)；

S3、根據(jù)劃分的保護區(qū)域和犧牲陽極塊，利用專業(yè)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(zhì)的環(huán)境因子，對此區(qū)域犧牲陽極塊的壽命進行陰極保護數(shù)值模擬預測；

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

進一步地，所述步驟S1根據(jù)結構特征進行，避免某個區(qū)域中出現(xiàn)復雜結構；在劃分區(qū)域后，避免最大區(qū)域面積S_max大于3倍的最小區(qū)域面積S_mix。

進一步地，所述步驟S2中，單個劃分區(qū)域內(nèi)只安裝一塊犧牲陽極塊。

進一步地，單個劃分區(qū)域內(nèi)的犧牲陽極塊根據(jù)其發(fā)生電流按相關手冊中的陽極型號規(guī)格確定犧牲陽極塊的材料和尺寸(不同區(qū)域的陽極塊大小可能是不同的)。

進一步地，所述步驟S3的具體過程如下：

S3-1、利用專業(yè)電化學軟件對劃分后的區(qū)域建立模型，包括受保護區(qū)域、犧牲陽極塊、電解質(zhì)；輸入各部分電極邊界條件：電解質(zhì)中導入相關環(huán)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(shù)；