海上移動式平臺犧牲陽極設計及參數標準分析

0 引言

海上移動式平臺擁有特殊的船體結構和防腐機構，能夠對海洋石油進行開采和運輸，能夠對海洋石油進行合理的開采和運輸，從而減輕能源危機帶來的負面影響。而海上移動式平臺的防腐能夠保證海上移動式平臺船體結構完好，合理配置防腐裝置減少船體結構腐蝕，提高海上移動式平臺的使用壽命，提升石油開采的經濟效率。但是，在定期進行平臺防腐裝置更換時，常常發現防腐結構設計配備不合理，防腐鋅塊過快消耗，導致船體結構腐蝕嚴重，或者防腐鋅塊沒有消耗，而船體結構反而被腐蝕，面對種種情況技術人員缺少必要的專業知識來判斷具體問題產生的原因，在采購防腐犧牲陽極時也缺少相應的參考依據，造成技術人員的困擾。因此，有必要對海上移動式平臺的防腐結構設計進行研究和分析。

1 海上移動式平臺結構的相關論述

1.1 海上移動式平臺防腐概述

海上移動式平臺是海上眾多類型平臺的一種，鉆井平臺是一種海上石油鉆井裝置，擁有特殊的船體結構，能夠對海上的石油進行安全開采，減少石油開采的海洋污染。因為石油開采對移動式平臺的高技術設備要求和高標準操作要求，其維護成本和投資相對巨大，因為海上作業環境惡虐，海水腐蝕對移動是平臺船體結構造成嚴重安全威脅，工業上預防鋼結構腐蝕方法有三種：金屬材料調整法、表層隔離防護法、電化學防護法，其中電化學防止金屬腐蝕方法包括：外加電流方法、犧牲陽極方法。安裝有效的防腐結構能夠保障海上平臺船體結構處于完好狀態，提高海上移動式平臺的使用壽命。本文重點闡述犧牲陽極保護法在海上移動鉆井平臺的應用。

1.2 犧牲陽極設計概述

犧牲陽極方法通常用于有液體腐蝕介質存在的環境中，犧牲陽極方法的具體原理：選用失去電子能力強的金屬材料作為保護極，將其與需要保護的鋼結構固定連接，當發生電化學腐蝕時，失去電子能力較強的犧牲陽極發生氧化反應被消耗，被保護的鋼結構作以正極受到電化學反應避免被氧化，起到防護作用。因此，作為陽極（電解質反應的負極）的金屬材料被腐蝕，保護了作為陰極（電解質反應的正極）的船體結構，這種方法叫做犧牲陽極保護法。犧牲陽極防腐方法通常是比較簡單、經濟，被廣泛應用于有保護土壤或水電流源的電阻較小的大型高層建筑物或鋼結構設施上，在缺乏電源要求時更富有使用價值。

按照行業標準，犧牲陽極產品原材料不同區別主要有：鎂合金材料、鋁合金材料、鋅合金材料、鎂帶材料、鋅帶材料等產品。鎂合金材料適用的電阻率環境高，鋅合金材料適用的電阻率環境低。在海洋作業的平臺一般選用鋅合金和鋁合金材料犧牲陽極，但是如果海水溫度高于攝氏54度，鋅陽極的電化學性能發生強烈變化，反而陰極被保護，造成鋼結構腐蝕加速，因此，鋅陽極材料的犧牲陽極僅適用于溫度低于攝氏49度。

1.2.1 犧牲陽極應滿足的條件

①電位必須要滿足相關要求，必須要有相應的負極范圍，必須要在相應的負極范圍內，防止發生吸氫反應，影響其效果。②陽極的極化率要小，必須要控制陽極的極化率，努力減少陽極的極化率，使其符合相應的標準；而且輸出的電位必須要穩定，必須要達到犧牲陽極保護法的標準。③陽極材料的電容量要大，海上移動式平臺的規模較大,防腐的面積較大，需要的陽極材料也較大，而且陽極材料的電容量必須要大，只有這樣才能滿足海上移動式平臺的防腐需求。④必須有高的電流效率，不能因為輸送、化學反應等因素影響電流的效率，從而造成防腐成本的增加。⑤使用的陽極材料價格低廉，陽極材料的來源比較多，使陽極材料的消耗成本低，減少海上移動式平臺的防腐成本。⑥在海上移動式平臺防腐過程中，溶解均勻，容易脫落，其產生的腐蝕產物應是無毒無害，不能污染海洋和大氣環境，符合綠色發展的觀念。

在對海上移動式平臺防腐犧牲陽極的設計過程中，必須要對犧牲陽極的消耗量進行計算，從而能夠根據消耗量和成本選擇合適的陽極材料，也能夠計算出陽極材料更換的時間，有利于對海上移動式平臺的陽極材料進行更換，能夠滿足海上移動式防腐犧牲陽極的設計要求。計算方法可參考船級社《船舶結構防腐蝕檢驗指南》附錄C公式計算。

式中,pair和rinf分別為環境氣壓和此時的爆轟產物半徑。聯立式(21)--式(23)，可求出碎片第3階段的速度增量vi：

犧牲陽極保護系統的設計包括：犧牲陽極保護設計計算書；犧牲陽極安裝分部圖。

填制采購訂單、生成采購到貨單、生成入庫單、生成采購專用發票、采購結算、審核采購專用發票并制單，生成憑證如下：

I：電流的輸出量（Amps）；T：使用壽命（yrs）；U：電流效率；Z：總電容量；Q：使用率（一般情況下，陽極的使用率為百分之85）；W：總重量（kg）。

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2 設計要求和相應的參數標準

根據標準：GB/T 4948-2002，該標準明確了鋁-鋅-銦系犧牲陽極的型號的命名方法、規格型號，犧牲陽極生產廠家按照國家標準的要求規范生產，方便準確下單采購。（圖1）

更為復雜的政經邏輯隱藏其中，而這些邏輯和與之相配的操作路徑，在未來，還將繼續影響一個企業的產業路徑與一個球隊的競技氣質。

錫純度應不低于GB/T 728-1998中Sn99.95的規定；

2.1 犧牲陽極固定固定安裝要求

在制定了陰極的防護要求以后，還必須考慮與這些被保護表面相連接的無涂料表面的影響。鋁合金材料的犧牲陽極也可以在貨油艙以及相鄰的加液艙中采用，但僅限于位能不大于28kgm的部位。而陽極的重量則取決于安裝時的整體重量，包括襯墊和安裝設施。

標準GB/T 4948-2002規定了犧牲陽極鐵腳應當遵循的規則，按照標準對犧牲陽極極鐵腳電阻是重要的參數之一。

1.3觀察指標 治療前及治療2個月后,患者均接受PANSS[1]評分對其治療效果進行評價,PANSS量表主要包括陽性癥狀量表、陰性癥狀量表及一般精神病理學癥狀量表等方面,分值越高表明患者臨床癥狀越嚴重。并觀察兩組患者用藥期間不良反應發生情況。

2.2 犧牲陽極的型號表示方法

鋁合金犧牲陽極適用于海水環境的金屬結構或原油儲罐的防腐保護，在船舶建造、海洋工程設施、海港設施建造以及海底管道、海底電纜等設施中廣泛應用。常用的鋁合金材質犧牲陽極產品，由鋁、鋅、銦等金屬鑄造，其中的三種元素：鋁、鋅、銦是有機結合的整體。通常銦元素材料的含量和均勻分布的Al－Zn－In系犧牲陽極電流效率相當好，數值達80%以上。

2.3 犧牲陽極型號規格和結構型式標準

上述3種軌跡曲線都涉及e和d兩個幾何參數，這兩個參數的取值影響軌跡的形狀和長短，進而影響PPO的性能，因此以兩種能耗指標分別對軌跡進行參數優化，確定最優軌跡的參數。

②壓載水艙用犧牲陽極型號和參數對照標準GB/T 4948-2002規定表4，結構形式見圖4。

2.4 犧牲陽極原材料的純度制造標準

鋁純度應不低于GB/T 1196-1993中Al99.80的規定；

鋅純度應不低于GB/T 470-1997中Zn99.99的規定；

銦純度應不低于YS/T 257-1998中In-1的規定；

鎘純度應不低于YS/T 72-1994中Cd99.99的規定；

標準GB4948－2002《鋁－鋅－銦系合金犧牲陽極》，該標準對犧牲陽極材料、尺寸、參數進行規范，為生產和使用提供了依據。海洋自升式平臺的樁腿、樁靴因為在海水中長期作業受到電化學腐蝕損壞嚴重，為了控制鋼結構腐蝕，鉆井平臺在設計時，除了采用常規的油漆隔離防護外，另外加裝了防腐犧牲陽極結構，對受海水腐蝕到的部位進行防護。目前，各種尺寸的鉆井平臺樁腿和樁靴鋼結構防腐防護廣泛采用本標準系列的犧牲陽極。

鎂純度應不低于GB/T 3499-1995中Mg99.95的規定；

①船體用犧牲陽極型號參數對照標準GB/T 4948-2002規定附表1-3，結構形式見圖1-3。

鋁硅合金成分應不低于GB/T 8734-2000的規定；

鈦純度應不低于GB/T 2524-1981中2級鈦的規定。

2.5 犧牲陽極的化成分標準對照標準GB/T 4948-2002規定要求（表1）

當用戶有要求時，可以對化學成分適當調整，但性能和質量應符合標準。

2.6 犧牲陽極的電化學性能標準對照標準GB/T 4948-2002規定要求（表2）

3 犧牲陽極的消耗量計算

1.2.2 犧牲陽極設計的基本內容

犧牲陽極設計計算書包括：防腐保護方法選擇；需保護結構部位的面積；設計電位大小、設計電流密度大??；如果選擇犧牲陽極防腐方法，需要確定犧牲陽極的材料、規格、固定形式、規格大小、電容量大小、使用壽命和具體數量等。

在設計過程中，必須要對其進行相應的實驗，計算出陽極材料的使用壽命。在實驗中，必須要以相應的設計要求來模擬實際情況，對實驗必須要12小時測量一次，從而能夠計算出陽極的消耗量，計算出陽極的使用壽命，從而能夠更好地滿足設計的要求。

3) 病害調查。于煙葉采收末期分別調查根結線蟲病發生情況，按照GB/T 23222—2008的方法進行病害分級，并計算病情指數和防治效果。

以海洋石油自升式鉆井平臺為例，鉆井平臺犧牲陽極設計參照相關的標準依據，在嚴重受侵蝕的位置和數量是在設計階段完成，以下是設計計算的具體內容：①列出采用犧牲陽極的參數；②計算樁靴樁腿的表面積；③計算單個樁腿所需犧牲陽極的數量；④計算單個樁靴內部所需犧牲陽極的數量；⑤計算單個樁靴外部所需犧牲陽極的數量；⑥最后匯總計算出單個樁腿包括樁靴所需犧牲陽極的總數量。相關設計參數的選用是參考相關設計領域的經驗值。數值選用的依據和標準：所設計或維修的平臺船齡越長，海況海水環境較惡劣，所選擇的參數越偏重于保護性更強的參數。

4 犧牲陽極安裝、維護要求

4.1 犧牲陽極的安裝注意事項

在產品設計使用過程中，必須要對犧牲陽極的整體安裝結構進行嚴格要求，設計中必須要有相應的安裝圖紙和安裝方法。對于用固定螺栓錨固的海水陽極，必須特別要注意保證其錨固螺栓完全密封，沒有任何空隙，防止因錨固螺栓被海水腐蝕，而直接影響到或犧牲陽極管的安裝及其結構的安全穩定性。在安裝過程中，必須要保證犧牲陽極裝置的穩定性，防止該裝置被腐蝕。鋼芯以具有足夠連接尺寸的連續連接焊與每個結構部件連接，而且在每個連接螺栓支座上必須至少使用應有2只能連帶一個防松保護螺母的連接螺栓支座來接以確保連接螺栓支座不會發生松動和被氣體腐蝕，從而提高其結構的穩定性。而且在設計中，對于更換陽極的裝置不能采用焊接等方法，一旦使用焊接等方法難以固定，焊接犧牲陽極可能會影響或損壞相鄰艙室時，一般采用螺栓連接，以便減少或避免對相鄰艙室的影響。在對犧牲陽極裝置進行焊接時，可能會面臨著焊接支座不對稱的現象，影響該裝置的穩定性。因此，在對其進行焊接時，必須要使用的支座焊縫應與其末端腹板焊縫連接，且支座焊縫連接距離與腹板末端邊緣的焊接距離至少25mm。而且在設計時，必須要盡可能地避免不對稱焊接現象的方式。在設計時，也要考慮實際的犧牲陽極裝置安裝和更換的情況，必須要將設計簡單化，方便對裝置進行安裝和對犧牲陽極進行更換。在設計時，保證安裝結構的穩定，從而能夠使海上移動平臺的犧牲陽極裝置發揮出最大作用，使其裝置能夠更好的防腐。

根據語言輸入與輸出理論，英語學習者必須要在獲得大量可理解的語言輸入（聽與讀）的前提下，經過知識的內化過程才能進行有效的語言輸出（讀與寫）。在以教師的講授為中心、以課堂教學為唯一授課途徑的傳統英語教學模式下，教師在有限的課堂教學時間內主要通過講解知識點的方式完成知識的傳授，學生在課后缺乏教師指導的鞏固知識的過程也是知識內化的過程，這種單一的教學模式由于缺乏足夠量的語言輸入與輸出量，導致了英語教學出現費時低效的局面，無法適應社會對學生提出的人才標準要求。

4.2 防腐陽極日常維護要求

在對海上移動式平臺犧牲陽極裝置設計過程中，也要對相應的維護措施進行設計，從而能夠方便養護，能夠使裝置達到相應的防護標準。為方便防腐蝕系統的維護和修理，在設計過程中，必須要對犧牲陽極裝置的安裝方法進行研究，必須要簡化相應的裝置和安裝方法，為后期的修理和檢查提供方便。海上移動平臺的防腐陽極維護管理應當注意以下事項：

①犧牲陽極訂貨格書中至少應當包括犧牲陽極的外形尺寸、化學成分、電化學性能和最大接觸電阻等。②訂購的犧牲陽極必須提供符合要求的產品證書，同時還必須以每30塊犧牲陽極抽樣，取一樣品進行電化學性能試驗。平臺驗收人員最好親自參加這個電化學性能試驗。③日常巡檢關注水線附近犧牲陽極的消耗情況和樁靴樁腿水下部分是否有銹蝕情況（拖航時檢查），犧牲陽極消耗過多和過少都屬于不正常現象。④塢修樁腿噴砂刷漆前應當對鋅塊做好防護工作以免油漆噴濺到鋅塊上影響鋅塊的氧化反應。

1.4 統計學方法 數據處理采用SPSS 19.0統計學軟件，計量資料用（）表示，兩組間比較用 t檢驗，多組間比較用方差分析，組間兩兩比較采用Dunnett-t檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。

4.3 犧牲陽極出廠質量保證書

詳盡準確的質量保證書信息，以便后期維修管控和質量問題追蹤。為此，犧牲陽極出廠證書應包括：①生產廠家名稱；②產品信息和型號；③出廠編號；④重量和數量；⑤分析檢驗報告信息；⑥生產日期；⑦產品標符合標準信息。

4.4 防腐陽極參數標準查驗分析

在海上移動式平臺的犧牲陽極在應用到實際中后，必須要對應用的實際參數進行相應的分析，讓實際的參數與標準參數進行比較，從而能夠更準確、更及時地發現其存在的問題。也要對陰極保護的效果應進行定期檢查。相應的分析標準或要求如下：①對犧牲陽極系統性能進行試驗檢查，對機械元件損傷處理情況等因素進行一個相應的試驗檢查，讓檢查的數據符合設計的標準，也要及時地對犧牲陽極進行更換。②對犧牲陽極的狀況進行全面檢查，使檢測的參數與設計的標準參數進行比較，從而能夠更加準確、及時地發現其存在的問題，保障犧牲陽極裝置正常、穩定發揮防腐保護性能。③在用戶進行對比參數表與標準零件對比時，必須對所有犧牲陽極進行定期檢查，當用戶發現其發生脫落或者嚴重損壞后，必須按需要重新選用進行更換安裝，從而能夠確保犧牲陽極裝置能夠正常、穩定的工作。犧牲陽極已測量超過國家規定陽極使用壽命年限時，必須及時更換。也要建立海上移動式平臺防腐檢測機制，能夠對海上移動式平臺的防腐效果和影響進行實時監測，防止海上移動式平臺受到較大的腐蝕，影響其工作效率。

5 結束語

綜上所述，海上移動式平臺的犧牲陽極設計對于海上移動式平臺的正常、穩定運行和使用壽命具有重要的作用。因此，必須要加強對海上移動式平臺的犧牲陽極設計要求和參數標準進行分析，從而能夠保證海上移動式平臺能夠正常、穩定的工作，能夠提高海上移動式平臺的使用壽命，促進海上油氣資源的高效開發。

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