Katodinės apsaugos technologijos taikymas uosto terminaluose

Katodinės apsaugos (CP) technologija yra labai svarbus antikorozinis metodas uostų ir prieplaukų pramonėje, pirmiausia naudojamas metalinėms konstrukcijoms, tokioms kaip plieniniai poliai, plieno vamzdžių poliai, plieno lakštų poliai, plieniniai vartai, naftotiekiai ir kryžminiai-jūros tiltų pamatai, apsaugoti nuo elektrocheminės korozijos jūros vandenyje, potvynių ir potvynių zonose ir dirvožemio aplinkoje. Uosto įrenginius nuolat veikia sudėtinga korozinė aplinka, kuriai būdingas didelis druskingumas, drėgmė, kintančios drėgnos{3}sausos sąlygos ir biologinis užsiteršimas. Katodinė apsauga kartu su antikorozinėmis dangomis žymiai pailgina konstrukcijos tarnavimo laiką (paprastai sukurta daugiau nei 50 metų).

1. Korozijos zonos

Korozinė aplinka uostuose ir prieplaukose pagal vietą skirstoma į šias zonas:

• Panardinta zona: nuolatinis panardinimas į jūros vandenį, o korozijos greitis priklauso nuo ištirpusio deguonies, druskingumo, temperatūros ir jūros organizmų.
• Potvynių zona: kintamos drėgnos{0}}sausos sąlygos, sukeliančios deguonies koncentracijos ląstelių koroziją ir didžiausią korozijos greitį (iki 0,5 mm per metus).
• Purslų zona: pasikartojančios bangos ir purslų smūgiai, kurių korozijos greitis yra antras{0}}didžiausias po potvynio zonos.
• Atmosferos zona: druskos rūkas ir UV spinduliuotė pagreitina dangos skilimą ir lupimąsi.

2. Pirminės korozijos formos

• Elektrocheminė korozija: metalo{0}}elektrolito (jūros vandens/dirvožemio) kontaktas, formuojantis korozijos elementus.
• Plyšių korozija: korozinių medžiagų susikaupimas jungtyse tarp plieninių polių, sparnų ir varžtų.
• Mikrobiologiškai paveikta korozija (MIC): sulfatus{0}}redukuojančios bakterijos (SRB), spartinančios vietinę koroziją.
• Klaidžiojančios srovės korozija: elektros trukdžiai iš uosto elektros sistemų arba laivų.

Du pagrindiniai CP metodai naudojami uostuose ir prieplaukose, parenkami atsižvelgiant į konstrukcijos tipą, aplinkos sąlygas ir ekonomiškumą{0}}:

1. Sacrificial Anode CP (SACP)

Programos:

• Plieninių vamzdžių poliai / lakštų poliai: anodai suvirinami arba tvirtinami varžtais tiesiai ant polių paviršių.
• Plieniniai vartai/sparnai: anodai tolygiai paskirstyti abiejose vartų pusėse arba vidiniuose sparnų paviršiuose.
• Mažos prieplaukos / laikinos konstrukcijos: Lengvas montavimas be išorinio maitinimo.

Anodo medžiagos:

• Aliuminio lydinio anodai: didelis srovės efektyvumas (85% ~ 90%) ir talpa, tinka jūros vandeniui.
• Cinko lydinio anodai: stabilus veikimas su 90% ~ 95% srovės efektyvumu jūros vandenyje / nuosėdose.

Dizaino svarstymai:

a. Apsaugos srovės tankis:

• Povandeninė zona: 80-120 mA/m²
• Potvynių zona: 150-200 mA/m² (reikalingas didesnis anodo tankis)
• Podirvio zona: 20-25 mA/m²

b. Anodo išdėstymas:

• Apvalus pasiskirstymas ant polių, sutelkiant dėmesį į potvynių zonas ir žemiau purvo linijų.
• Segmented arrangement for long piles (>30 m), kad subalansuotų srovės pasiskirstymą.

2. Įspūdingas dabartinis CP (ICCP)

Programos:

• Dideli terminalai (pvz., SGD / konteinerių terminalai): didelė dabartinė didelės aprėpties paklausa.
• Sudėtingos konstrukcijos (pvz., kryžminiai-jūros tiltų poliai, vamzdynai): reikalingas dinaminis srovės reguliavimas.
• Didelės varžos{0}}aplinka (pvz., smėlio dirvožemis ar gėlo vandens plotai).

Sistemos komponentai:

a. Anodo medžiagos:

• Mixed Metal Oxide (MMO) anodes: Current density up to 600 A/m², >25 metų gyvenimo trukmė.
• Tauriųjų metalų anodai (Pt/Nb): skirti labai korozinei aplinkai, bet pernelyg brangūs.

b. Maitinimas:

• Transformatorių lygintuvai: automatiškai sureguliuokite išėjimą, kad išlaikytumėte -0,80–1,10 V (palyginti su Ag/AgCl).
• Integruotas nuotolinis stebėjimas: palaiko laidinius / belaidžius / RS485 / mobiliuosius tinklus, skirtus duomenų perdavimui realiuoju laiku (transformatoriaus lygintuvo išėjimo srovė, išėjimo įtampa, katodinės apsaugos potencialas, įrangos veikimo būsena ir gedimo signalas.) į debesies / vietinius valdymo centrus. Išmanieji lygintuvai leidžia valdyti nuotoliniu būdu / reguliuoti parametrus.

c. Etaloniniai elektrodai:

• Jūros vanduo: Ag/AgCl arba Zn elektrodai, skirti stebėti{0}}realiu laiku.

Dizaino svarstymai:

a. Anodo lovos išdėstymas:

• Jūros anodo dugnai: išdėstyti jūros dugne netoli terminalų frontų.

b. Dabartinis platinimo optimizavimas:

• Paskirstyti anodai (pvz., MMO rogės) akloms zonoms pašalinti.
• Ribinių elementų metodo (BEM) programinė įranga, skirta elektros srovės pasiskirstymui imituoti. (pvz., Beasy, COMSOL).

1. Tarptautiniai ir nacionaliniai standartai

Tarptautinė:

• ISO 15589-2-2012 Naftos, naftos chemijos ir gamtinių dujų pramonė. Vamzdynų transportavimo sistemų katodinė apsauga 2 dalis. Jūros vamzdynai
• NACE SP 0169 Požeminių arba povandeninių metalinių vamzdynų sistemų išorinės korozijos kontrolė
• NACE SP0176-2007 stacionariai įrengtų plieninių atviroje jūroje konstrukcijų, susijusių su naftos gamyba, panardintų teritorijų korozijos kontrolė
• DNV-RP-B401-2021 katodinės apsaugos dizainas
• DNVGL-RP-F103-2016 katodinė povandeninių vamzdynų apsauga galvaniniais anodais

Kinijos standartai:

• GB/T 35988-2018 m. naftos ir gamtinių dujų pramonė – povandeninių vamzdynų katodinė apsauga
• JTS 153-3-2007 Uosto inžinerijos plieno konstrukcijų antikorozinis techninis kodeksas
• JTS 153-2015 Vandens transporto inžinerinių konstrukcijų ilgaamžiškumo projektavimo standartas
• GJB 156A-2008 Uosto įrenginių apsaugos nuo anodo projektavimas ir įrengimas
• GB/T 17005-2019 Bendrieji pakrančių konstrukcijų įspūdingos srovės katodinės apsaugos sistemų reikalavimai

2. Kombinuotas apsaugos dizainas

Danga + CP sinergija:

• Coatings (e.g., epoxy glass flake, polyurethane) as primary defense (>95 % aprėptis).
• CP apsaugo nuo dangos defektų (smeigtukų, konstrukcijos pažeidimų).

Galimas suderinamumas:

• Venkite per{0}}apsaugos (<-1.10 V) causing coating disbondment/hydrogen embrittlement.

3. Klaidžiojančios srovės mažinimas

Drenažo priemonės:

• Sumontuokite drenažo įrenginius paveiktose vietose.
• Atskirkite uosto{0}}žemės vamzdynus naudodami izoliacinius flanšus.

• Nigerijos SGD (NLNG) T7 terminalo CP projektas
• BASF (Guangdong) integruoto projekto masinių skysčių terminalas
• Zhoushan SGD priėmimo terminalo ir degalų stoties prieplaukos projektas (Džedziangas)
• Zhejiang Petrochemical 40 Mtpa (milijonai tonų per metus) rafinavimas-cheminės integracijos I fazės skystųjų cheminių medžiagų prieplauka
• Honkongo SGD terminalo CP ir RMS stebėjimo sistema
• Matabario anglis-kūrenamos elektrinės anglies prieplauka (Bangladešas)
• Fudžou uosto Sandu'ao uosto rajonas Cheng'ao Vakarų zonos 1 krantinės įrengimas

1. Tradiciniai metodai

Potencialo matavimas:

• Panardintas: narai su nešiojamaisiais etaloniniais elektrodais.
• Potvynių zona: fiksuoti elektrodai arba drone{0}}montuojami jutikliai.

Anodo suvartojimas:

• Reguliarus svėrimas arba elektrocheminės varžos spektroskopija (EIS) likusiam eksploatavimo laikui.

2. Išmaniosios stebėjimo sistemos

Nuotolinės platformos:

• Realiuoju laiku{0}}stebėkite lygintuvo išėjimus (srovę, įtampą, cp potencialą) ir anodo veikimą (srovę, potencialą, temperatūrą) nuotoliniu būdu perduodant į debesies serverį arba valdymo centrą.
• AI algoritmai anodo eksploatavimo trukmės prognozavimui ir įspėjimams apie koroziją.

ROV(Nuotoliniu būdu valdoma transporto priemonė):

• Vizuali giluminių{0}}anodų / dangų apžiūra.

1. Techniniai iššūkiai

Aplinkos sudėtingumas:

• Dumblo danga, sukelianti anodo srovės ekraną (reikia pakabinamų anodų / impulsinės srovės).
• Atogrąžų uosto sąlygos pagreitina dangos irimą.

Ekonominis{0}}efektyvumas:

• Didelės ICCP pradinės išlaidos (20-30 % viso antikorozinio biudžeto) dideliems terminalams.

2. Inovacijos

Ekologiški{0}}anodai:

• Cd{0}}be Zn lydiniai, mažo-tirpimo Al lydiniai, siekiant sumažinti jūros taršą.

Atsinaujinanti energija:

• Saulės / vėjo{0}}maitinamas ICCP (pvz., Qingdao Dongjiakou uosto pilotas).

Išmaniosios dangos:

• Savaime{0}}gyjančios dangos (mikrokapsulių technologija), sujungtos su CP.

CP technologija išlieka gyvybiškai svarbi uosto infrastruktūros saugai, todėl reikalinga integruota korozijos analizė, medžiagų mokslas ir išmanus stebėjimas. Ateityje daugiausia dėmesio bus skiriama ekologiškoms-medžiagoms, pažangiosioms sistemoms ir atsinaujinančios energijos integravimui, siekiant patenkinti giliavandenių-terminalų ir ekologiškų-uostų poreikius, skatinant pasaulinę uostų inžineriją siekiant didelio efektyvumo, mažai anglies dioksido į aplinką išskiriančių medžiagų ir pailginant jo ilgaamžiškumą.