探究外加單一電流陰極保護（Impressed Current Catholic Protection，ICCP）系統(tǒng)、單一犧牲陽極保護（Sacrificial Anode Cathodic Protection，SACP）系統(tǒng)以及 SACP 與 ICCP 系統(tǒng)聯(lián)合保護 3 種工況下對海上風(fēng)電基礎(chǔ)的優(yōu)秀保護方案。通過對 3 種工況進(jìn)行數(shù)值模擬計算，對比不同工況下陰極保護系統(tǒng)對風(fēng)電基礎(chǔ)的保護效果。確定優(yōu)秀工況后，構(gòu)建大比尺模型對優(yōu)秀工況進(jìn)行該工況下的實海測試實驗。

關(guān)鍵詞：海上風(fēng)電基礎(chǔ)；犧牲陽極陰極保護；外加電流陰極保護；數(shù)值模擬；耦合作用；實海測試

論文配圖

大比尺風(fēng)電基礎(chǔ)模型結(jié)構(gòu)

大比尺風(fēng)電基礎(chǔ)模型網(wǎng)格

輔助陽極與參比電極位置布置

大比尺風(fēng)電基礎(chǔ)僅犧牲陽極保護模型電位云圖

大比尺風(fēng)電基礎(chǔ)僅陰極保護模型電位云圖

大比尺風(fēng)電基礎(chǔ)模型在耦合工況下的電位云圖

實海實測時各參比電極監(jiān)測的保護電位

結(jié)論

1）3 種工況均能為風(fēng)電基礎(chǔ)提供陰極保護。其中，單一 SACP 保護電位偏低，單一的 ICCP 系統(tǒng)保護電位不夠均勻，而耦合工況在三者中所需電流最少，保護效果好。在 ICCP 系統(tǒng)中，隨著保護電流增大，保護電位發(fā)生負(fù)移。

2）當(dāng)啟用 SACP 與 ICCP 系統(tǒng)聯(lián)合保護后，得到的數(shù)值軟件模擬結(jié)果與實海實驗結(jié)果基本一致。該套系統(tǒng)為風(fēng)電單樁基礎(chǔ)的腐蝕控制提供了良好的解決方案，對日后海上風(fēng)電基礎(chǔ)的陰極保護發(fā)展具有重要的參考價值。

引用格式

和一帆, 金曦, 秦鐵男, 等. 海上風(fēng)電基礎(chǔ)陰極保護技術(shù)研究[J]. 裝備環(huán)境工程, 2024, 21(1): 89-95.

HE Yifan, JIN Xi, QIN Tienan, et al. Cathodic Protection Technology for Offshore Wind Power Foundation[J]. Equipment Environmental Engineering, 2024, 21(1): 89-95.

根據(jù) XX 艙外設(shè)備箱體實際服役環(huán)境剖面、腐蝕損傷狀況，制定含海水模擬、濕熱、維護保養(yǎng)及檢查階段等 3 個模塊的實驗室模擬海洋大氣環(huán)境加速譜，運用外觀、掃描電鏡（SEM）、金相顯微鏡、X 射線能譜（EDS）等表征技術(shù)，研究設(shè)備箱體在 12 個循環(huán)周期的宏微觀形貌和腐蝕產(chǎn)物元素含量分布，并對標(biāo)準(zhǔn)金屬鋁和鋼的同步實驗室試驗與 XX 近海戶外自然環(huán)境下的腐蝕效應(yīng)進(jìn)行對比。

關(guān)鍵詞：艙外設(shè)備箱體；模擬海洋大氣環(huán)境；腐蝕損傷；加速性

箱體底座腐蝕檢查位置

試驗結(jié)束后箱體底座形貌

試驗結(jié)束后箱體背面底座形貌（去除腐蝕產(chǎn)物）

1號位置腐蝕微觀形貌

2號位置腐蝕微觀形貌

3號位置腐蝕微觀形貌

1號位置灰色腐蝕產(chǎn)物 X 射線能譜

1號位置棕黃色腐蝕產(chǎn)物 X 射線能譜

2號位置棕黃色腐蝕產(chǎn)物 X 射線能譜

3號位置灰色腐蝕產(chǎn)物 X 射線能譜

3號位置棕黃色腐蝕產(chǎn)物 X 射線能譜

結(jié)論

1）加速試驗后鋁合金呈現(xiàn)明顯的晶間腐蝕，鋁合金腐蝕嚴(yán)重，并產(chǎn)生大量腐蝕產(chǎn)物。

2）加速試驗后的設(shè)備箱體底座形貌與實際服役5 a 的底座形貌相似，底座涂層大部分發(fā)生破壞。

3）通過對比鋁、鋼 2 種標(biāo)準(zhǔn)金屬在本加速試驗和 XX 近海大氣環(huán)境中的腐蝕深度，鋁、鋼加速試驗120 d 的腐蝕效應(yīng)分別等效 XX 近海大氣試驗 4.65 a和 10.57 a，說明該加速試驗譜的制定能夠滿足實際運行 3~5 a 的加速倍率要求。

引用格式

朱玉琴, 李佳蒙, 代璐, 等. 艙外設(shè)備箱體模擬海洋大氣環(huán)境中的加速腐蝕試驗與結(jié)果分析[J]. 裝備環(huán)境工程, 2024, 21(1): 96-104.

ZHU Yuqin, LI Jiameng, DAI Lu, et al. Accelerated Corrosion Test and Result Analysis of Extracurricular Equipment Box in Simulated Marine Atmospheric Environment[J]. Equipment Environmental Engineering, 2024, 21(1): 96-104.

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