海上风电基础阴极保护技术研究/舱外设备箱体模拟海洋大气环境中的加速腐蚀试验与结果分析

        探究外加单一电流阴极保护（Impressed Current Catholic Protection，ICCP）系统、单一牺牲阳极保护（Sacrificial Anode Cathodic Protection，SACP）系统以及 SACP 与 ICCP 系统联合保护 3 种工况下对海上风电基础的优秀保护方案。通过对 3 种工况进行数值模拟计算，对比不同工况下阴极保护系统对风电基础的保护效果。确定优秀工况后，构建大比尺模型对优秀工况进行该工况下的实海测试实验。

关键词：海上风电基础；牺牲阳极阴极保护；外加电流阴极保护；数值模拟；耦合作用；实海测试

论文配图

 大比尺风电基础模型结构

大比尺风电基础模型网格

 辅助阳极与参比电极位置布置

大比尺风电基础仅牺牲阳极保护模型电位云图

大比尺风电基础仅阴极保护模型电位云图

大比尺风电基础模型在耦合工况下的电位云图

               实海实测时各参比电极监测的保护电位

结论

       1）3 种工况均能为风电基础提供阴极保护。其中，单一 SACP 保护电位偏低，单一的 ICCP 系统保护电位不够均匀，而耦合工况在三者中所需电流最少，保护效果好。在 ICCP 系统中，随着保护电流增大，保护电位发生负移。

       2）当启用 SACP 与 ICCP 系统联合保护后，得到的数值软件模拟结果与实海实验结果基本一致。该套系统为风电单桩基础的腐蚀控制提供了良好的解决方案，对日后海上风电基础的阴极保护发展具有重要的参考价值。

引用格式

和一帆, 金曦, 秦铁男, 等. 海上风电基础阴极保护技术研究[J]. 装备环境工程, 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.

       根据 XX 舱外设备箱体实际服役环境剖面、腐蚀损伤状况，制定含海水模拟、湿热、维护保养及检查阶段等 3 个模块的实验室模拟海洋大气环境加速谱，运用外观、扫描电镜（SEM）、金相显微镜、X 射线能谱（EDS）等表征技术，研究设备箱体在 12 个循环周期的宏微观形貌和腐蚀产物元素含量分布，并对标准金属铝和钢的同步实验室试验与 XX 近海户外自然环境下的腐蚀效应进行对比。

关键词：舱外设备箱体；模拟海洋大气环境；腐蚀损伤；加速性

论文配图

箱体底座腐蚀检查位置

试验结束后箱体底座形貌

试验结束后箱体背面底座形貌（去除腐蚀产物）

1号位置腐蚀微观形貌

2号位置腐蚀微观形貌

3号位置腐蚀微观形貌

1号位置灰色腐蚀产物 X 射线能谱

1号位置棕黄色腐蚀产物 X 射线能谱

2号位置棕黄色腐蚀产物 X 射线能谱

3号位置灰色腐蚀产物 X 射线能谱

3号位置棕黄色腐蚀产物 X 射线能谱

结论

       1）加速试验后铝合金呈现明显的晶间腐蚀，铝合金腐蚀严重，并产生大量腐蚀产物。

       2）加速试验后的设备箱体底座形貌与实际服役5 a 的底座形貌相似，底座涂层大部分发生破坏。

       3）通过对比铝、钢 2 种标准金属在本加速试验和 XX 近海大气环境中的腐蚀深度，铝、钢加速试验120 d 的腐蚀效应分别等效 XX 近海大气试验 4.65 a和 10.57 a，说明该加速试验谱的制定能够满足实际运行 3~5 a 的加速倍率要求。

引用格式

朱玉琴, 李佳蒙, 代璐, 等. 舱外设备箱体模拟海洋大气环境中的加速腐蚀试验与结果分析[J]. 装备环境工程, 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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