Notkun kaþódískrar verndartækni í hafnarstöðvum

Cathodic Protection (CP) tækni er mikilvæg and-tæringartækni í hafnar- og bryggjuiðnaði, fyrst og fremst notuð til að vernda málmvirki eins og stálhauga, stálpípuhauga, stálþynnuhauga, stálhlið, olíuleiðslur og þver-sjávarbrúarundirstöður gegn rafefnafræðilegri tæringu í sjó, sjávarfallaumhverfi og jarðvegssvæðum. Hafnarmannvirki eru langvarandi útsett fyrir flóknu ætandi umhverfi sem einkennist af mikilli seltu, rakastigi, blautum-þurrum skilyrðum til skiptis og lífrænni gróu. Kaþódisk vörn, ásamt-tæringarvörn, lengir endingartíma burðarvirkisins verulega (venjulega hannað í yfir 50 ár).

1. Tæringarsvæði

Ætandi umhverfi í höfnum og bryggjum er skipt í eftirfarandi svæði eftir staðsetningu:

• Á kafi: Varanleg sjódýfing með tæringarhraða undir áhrifum af uppleystu súrefni, seltu, hitastigi og sjávarlífverum.
• Sjávarfallasvæði: Blautt-þurr skilyrði til skiptis sem valda tæringu súrefnisþéttni frumna, með hæsta tæringarhraða (allt að 0,5 mm/ári).
• Skvettasvæði: Endurtekin öldu- og úðaáhrif, sem sýnir næst-hæsta tæringarhraða á eftir sjávarfallasvæðinu.
• Andrúmsloftssvæði: Saltþoka og UV geislun flýta fyrir niðurbroti og flögnun húðunar.

2. Aðal tæringarform

• Rafefnafræðileg tæring: málm-rafsalta (sjór/jarðvegur) sem myndar tæringarfrumur.
• Sprungutæring: Uppsöfnun ætandi miðla við tengingar milli stálhauga, skjálfta og bolta.
• Örverufræðileg áhrif tæring (MIC): Súlfat-minnkandi bakteríur (SRB) sem flýta fyrir staðbundinni tæringu.
• Flækingsstraumtæring: Rafmagnstruflanir frá raforkukerfum hafna eða skipum.

Tvær aðal CP-aðferðir eru notaðar í höfnum og bryggjum, valdar út frá gerð mannvirkis, umhverfisaðstæðum og kostnaðar-hagkvæmni:

1. Sacrificial Anode CP (SACP)

Umsóknir:

• Stálpípuhaugar/skífur: Rafskautar soðnar eða boltaðar beint á flöt á staurum.
• Stálhlið/fenders: Rafskaut sem dreift er jafnt á báðar hliðar hliðar eða innri fleti.
• Litlar bryggjur/tímabundin mannvirki: Auðveld uppsetning án utanaðkomandi rafmagns.

Rafskautsefni:

• Forskaut úr áli: Mikil straumnýting (85% ~ 90%) og afkastageta, hentugur fyrir sjó.
• Sinkblendiskaut: Stöðug frammistaða með 90% ~ 95% straumnýtni í sjó/seti.

Hönnunarsjónarmið:

a. Verndunarstraumþéttleiki:

• Vatnssvæði: 80-120 mA/m²
• Sjávarfallasvæði: 150-200 mA/m² (þarfnast aukins rafskautsþéttleika)
• Jarðvegssvæði: 20-25 mA/m²

b. Skautauppsetning:

• Ummálsdreifing á hrúgum, með áherslu á sjávarfallasvæði og neðan leðjulínur.
• Segmented arrangement for long piles (>30m) til að jafna straumdreifingu.

2. Sýndur núverandi CP (ICCP)

Umsóknir:

• Stórar útstöðvar (td LNG/gámastöðvar): Mikil straumþörf eftir víðtækri þekju.
• Flókin mannvirki (td þver-sjóbrúarhrúgur, leiðslur): Krefst kraftmikillar straumstillingar.
• Umhverfi með mikla-viðnám (td sandur jarðvegur eða ferskvatnssvæði).

Kerfishlutir:

a. Rafskautsefni:

• Mixed Metal Oxide (MMO) anodes: Current density up to 600 A/m², >25 ára líftími.
• Skautskaut úr eðalmálmi (Pt/Nb): Fyrir mjög ætandi umhverfi en óheyrilega dýrt.

b. Aflgjafi:

• Transformer afriðlar: Stilla úttak sjálfkrafa til að viðhalda -0,80~-1,10 V (á móti Ag/AgCl).
• Innbyggt fjarvöktun: Styður hlerunarbúnað/þráðlaust/RS485/farsímakerfi fyrir-rauntíma gagnaflutning (úttaksstraumur afriðbreytibúnaðar, útspennu, bakskautsverndarmöguleika, rekstrarstöðu búnaðar og bilunarviðvörun.) til skýja/staðbundinna stjórnstöðva. Snjallir afriðlar gera fjarstýringu/stillingu á færibreytum kleift.

c. Viðmiðunar rafskaut:

• Sjór: Ag/AgCl eða Zn rafskaut til að fylgjast með-rauntíma.

Hönnunarsjónarmið:

a. Uppsetning rafskautsrúms:

• Úthafsskautarúm: Sett á hafsbotn nálægt stöðvum.

b. Núverandi dreifingarhagræðing:

• Dreifð rafskaut (td MMO sleðar) til að útrýma blindum svæðum.
• Boundary Element Method (BEM) hugbúnaður til að líkja eftir dreifingu rafstraums. (td Beasy, COMSOL).

1. Alþjóðlegir og innlendir staðlar

Alþjóðlegt:

• ISO 15589-2-2012 Jarðolíu-, jarðolíu- og jarðgasiðnaður - Kaþódísk vernd leiðsluflutningskerfa Part 2: Úthafsleiðslur
• NACE SP 0169 Eftirlit með ytri tæringu á lagnakerfum neðanjarðar eða í kafi
• NACE SP0176-2007 Tæringarvarnir á kafsvæðum varanlega uppsettra stálvirkja á hafi úti sem tengist olíuvinnslu
• DNV-RP-B401-2021 Kaþódisk verndarhönnun
• DNVGL-RP-F103-2016 kaþódísk vernd kafbátaleiðslna með galvanískum rafskautum

Kínverskir staðlar:

• GB/T 35988-2018 Jarðolíu- og jarðgasiðnaður-Kaþódisk vernd kafbátaleiðsla
• JTS 153-3-2007 Tæknikóði fyrir tæringarvörn stálvirkja í hafnarverkfræði
• JTS 153-2015 staðall fyrir endingarhönnun vatnsflutningaverkfræðimannvirkja
• GJB 156A-2008 Hönnun og uppsetning fórnarskautaverndar fyrir hafnaraðstöðu
• GB/T 17005-2019 Almennar kröfur um hrifin núverandi kaþódísk verndarkerfi strandmannvirkja

2. Samsett verndarhönnun

Húðun + CP samvirkni:

• Coatings (e.g., epoxy glass flake, polyurethane) as primary defense (>95% þekju).
• CP verndar galla í húðun (gat, byggingarskemmdir).

Hugsanlegt eindrægni:

• Forðastu of-vernd (<-1.10 V) causing coating disbondment/hydrogen embrittlement.

3. Mótvægi vegna straumstraums

Frárennslisráðstafanir:

• Settu upp frárennslisbúnað á viðkomandi svæðum.
• Einangraðu hafnar-landleiðslur með einangrandi flönsum.

• Nígería LNG (NLNG) T7 Terminal CP verkefnið
• BASF (Guangdong) Integrated Project Bulk Liquid Terminal
• Zhoushan LNG móttökustöð og eldsneytisstöð bryggjuverkefnið (Zhejiang)
• Zhejiang Petrochemical 40 Mtpa (milljón tonn á ári) hreinsun-Efnasamþættingaráfangi I Liquid Chemical Wharf
• Hong Kong LNG Terminal CP & RMS eftirlitskerfi
• Matabari Coal-Coal Wharf með brunaorkuveri (Bangladesh)
• Fuzhou höfn Sandu'ao hafnarsvæði Cheng'ao vestursvæði bryggju 1 Uppsetning

1. Hefðbundnar aðferðir

Möguleg mæling:

• Í kafi: Kafarar með færanleg viðmiðunarrafskaut.
• Sjávarfallasvæði: Föst rafskaut eða-drónaskynjarar.

Rafskautsnotkun:

• Regluleg vigtun eða rafefnafræðileg viðnám litrófsgreining (EIS) fyrir eftirstandandi líftíma.

2. Snjöll eftirlitskerfi

Fjarstýrðir pallar:

• Raun-vöktun á afriðunarútgangi (straumur, spenna, cp möguleiki) og rafskautafköst (straumur, möguleiki, hitastig) með fjarsendingu til skýjaþjóns eða stjórnstöðvar.
• AI reiknirit fyrir spá um líftíma rafskauta og tæringarviðvaranir.

ROV(Fjarstýrt ökutæki):

• Sjónræn skoðun á djúpum-vatnsskautum/húðum.

1. Tæknilegar áskoranir

Umhverfisflækjustig:

• Eðjuþekju sem veldur hlífðarvörn rafskautsstraums (þarfnast upphengdra rafskauta/púlsstraums).
• Suðrænar hafnaraðstæður sem flýta fyrir niðurbroti húðunar.

Kostnaðar-hagkvæmni:

• Hár ICCP stofnkostnaður (20-30% af heildar kostnaðarhámarki gegn tæringu) fyrir stórar útstöðvar.

2. Nýjungar

Vistvæn-skaut:

• Cd-lausar Zn málmblöndur, lág-upplausn Al málmblöndur til að draga úr sjávarmengun.

Endurnýjanleg orka:

• Sól/vind-knúið ICCP (td Qingdao Dongjiakou Port flugmaður).

Smart húðun:

• Sjálf-græðandi húðun (microcapsule tækni) samvirkt með CP.

CP tæknin er enn mikilvæg fyrir öryggi hafnarmannvirkja, sem krefst samþættrar tæringargreiningar, efnisfræði og snjallt eftirlits. Framtíðarþróun mun einbeita sér að vistvænum-efnum, snjöllum kerfum og endurnýjanlegri orkusamþættingu til að mæta kröfum um djúp-hafstöðvar og vistvænar -hafnir, sem knýr alþjóðlega hafnartækni í átt að mikilli skilvirkni, lágu kolefnisgildi og lengir endingartíma hennar.