Cymhwyso Technoleg Amddiffyn Cathodig mewn Terfynellau Porthladdoedd

Mae technoleg Diogelu Cathodig (CP) yn dechneg gwrth-cyrydiad hanfodol yn y diwydiant porthladdoedd a glanfeydd, a ddefnyddir yn bennaf i amddiffyn strwythurau metel megis pentyrrau dur, pentyrrau pibellau dur, pentyrrau dalennau dur, gatiau dur, piblinellau olew, a sylfeini pontydd môr rhag cyrydiad electrocemegol mewn dŵr môr, parthau llanw, ac amgylcheddau pridd. Mae cyfleusterau porthladd yn agored yn gronig i amgylcheddau cyrydol cymhleth a nodweddir gan halltedd uchel, lleithder, amodau gwlyb bob yn ail, a biobaeddu. Mae amddiffyniad cathodig, ynghyd â haenau gwrth-cyrydiad, yn ymestyn bywyd gwasanaeth strwythurol yn sylweddol (wedi'i ddylunio fel arfer ers dros 50 mlynedd).

1. Parthau Cyrydiad

Rhennir yr amgylcheddau cyrydol mewn porthladdoedd a glanfeydd i'r parthau canlynol yn seiliedig ar leoliad:

• Parth Tanddwr: Trochi dŵr môr parhaol gyda chyfraddau cyrydiad wedi'u dylanwadu gan ocsigen toddedig, halltedd, tymheredd ac organebau morol.
• Parth Llanw: Amodau gwlyb am yn ail-sy'n achosi cyrydiad celloedd crynodiad ocsigen, gyda'r gyfradd cyrydiad uchaf (hyd at 0.5 mm y flwyddyn).
• Parth Sblash: Effaith tonnau a chwistrell dro ar ôl tro, sy'n dangos yr ail gyfradd cyrydiad uchaf ar ôl parth y llanw.
• Parth Atmosfferig: Niwl halen ac ymbelydredd UV yn cyflymu diraddio a phlicio cotio.

2. Ffurflenni Cyrydiad Cynradd

• Cyrydiad electrocemegol: Cyswllt metel-electrolyte (dŵr môr/pridd) yn ffurfio celloedd cyrydiad.
• Cyrydiad Agen: Crynhoad o gyfryngau cyrydol mewn cysylltiadau rhwng pentyrrau dur, fenders a bolltau.
• Cyrydiad dan ddylanwad microbiolegol (MIC): sylffad-lleihau bacteria (SRB) yn cyflymu cyrydiad lleol.
• Cyrydiad Cerrynt Crwydr: Ymyrraeth drydanol o systemau pŵer porthladd neu lestri.

Mae dau brif ddull CP yn cael eu defnyddio mewn porthladdoedd a glanfeydd, wedi'u dewis yn seiliedig ar y math o strwythur, amodau amgylcheddol ac effeithiolrwydd cost:

1. Anod Aberthol CP (SACP)

Ceisiadau:

• Pentyrrau pibellau dur / pentyrrau dalennau: Anodau wedi'u weldio neu eu bolltio'n uniongyrchol ar arwynebau pentyrrau.
• Gatiau/ffenders dur: Anodau wedi'u dosbarthu'n gyfartal ar ddwy ochr gatiau neu arwynebau ffender mewnol.
• Glanfeydd bach / strwythurau dros dro: Gosodiad hawdd heb bŵer allanol.

Deunyddiau Anod:

• Anodau aloi alwminiwm: Effeithlonrwydd cerrynt uchel (85% ~ 90%) a chynhwysedd, sy'n addas ar gyfer dŵr môr.
• Anodau aloi sinc: Perfformiad sefydlog gyda 90% ~ 95% o effeithlonrwydd cyfredol mewn dŵr môr / gwaddod.

Ystyriaethau Dylunio:

a. Dwysedd presennol amddiffyn:

• Parth tanddwr: 80-120 mA/m²
• Parth llanw: 150-200 mA/m² (angen mwy o ddwysedd anod)
• Parth isbridd: 20-25 mA/m²

b. Cynllun anod:

• Dosbarthiad amgylchol ar bentyrrau, gan ganolbwyntio ar barthau llanw ac islaw llinellau llaid.
• Segmented arrangement for long piles (>30m) i gydbwyso'r dosbarthiad presennol.

2. CP Cyfredol Argraff (ICCP)

Ceisiadau:

• Terfynellau mawr (ee, terfynellau LNG/cynhwysydd): Galw cyfredol uchel am sylw helaeth.
• Strwythurau cymhleth (ee, pentyrrau pont fôr, piblinellau): Mae angen addasiad cerrynt deinamig.
• Amgylcheddau-gwrthedd uchel (ee, priddoedd tywodlyd neu ardaloedd dŵr croyw).

Cydrannau System:

a. Deunyddiau anod:

• Mixed Metal Oxide (MMO) anodes: Current density up to 600 A/m², >Hyd oes 25 mlynedd.
• Anodau metel nobl (Pt/Nb): Ar gyfer amgylcheddau cyrydol iawn ond yn rhy ddrud.

b. Cyflenwad pŵer:

• Cywiryddion trawsnewidyddion: Addasu'r allbwn yn awtomatig i gynnal -0.80 ~ -1.10 V (vs. Ag/AgCl).
• Monitro o bell integredig: Yn cefnogi rhwydweithiau gwifrau/diwifr/RS485/symudol ar gyfer trosglwyddo data amser real (Cerrynt allbwn cywirydd trawsnewidydd, foltedd allbwn, potensial amddiffyn cathodig, statws gweithredu offer, a larwm nam.) i ganolfannau rheoli cwmwl/lleol. Mae cywirwyr craff yn galluogi gweithredu o bell / addasu paramedr.

c. Electrodau cyfeirio:

• Dŵr môr: electrodau Ag/AgCl neu Zn ar gyfer-monitro amser real.

Ystyriaethau Dylunio:

a. Cynllun gwely anod:

• Gwelyau anod alltraeth: Wedi'u lleoli ar wely'r môr ger blaenau terfynol.

b. Optimeiddio dosbarthiad cyfredol:

• Anodes wedi'u dosbarthu (ee, sleds MMO) i ddileu parthau dall.
• Meddalwedd Dull Elfennau Ffiniol (BEM) i efelychu dosbarthiad cerrynt trydanol. (ee, Beasy, COMSOL).

1. Safonau Rhyngwladol a Chenedlaethol

Rhyngwladol:

• ISO 15589-2-2012 Diwydiannau petrolewm, petrocemegol a nwy naturiol - Diogelu systemau cludo piblinellau yn cathodig Rhan 2: Piblinellau alltraeth
• NACE SP 0169 Rheoli Cyrydiad Allanol ar Systemau Pibellau Metelaidd Tanddaearol neu Danddwr
• NACE SP0176-2007 Rheoli Cyrydiad Ardaloedd Tanddwr o Strwythurau Dur ar y Môr wedi'u Gosod yn Barhaol sy'n Gysylltiedig â Chynhyrchu Petroliwm
• DNV{0}}RP-B401-2021 Dyluniad amddiffyn cathodig
• DNVGL{0}}RP-F103-2016 Amddiffyn Piblinellau Tanfor Cathodig gan Galvanic Anodes

Safonau Tsieineaidd:

• GB/T 35988-2018 Diwydiannau Petroliwm a Nwy Naturiol - Diogelu Cathodig Piblinellau Tanfor
• JTS 153-3-2007 Cod Technegol ar gyfer Gwrth-Cydu Strwythurau Dur mewn Peirianneg Porthladdoedd
• JTS 153-2015 Safon ar gyfer Dylunio Gwydnwch Strwythurau Peirianneg Cludiant Dŵr
• GJB 156A-2008 Dylunio a Gosod Amddiffyniad Anod Aberthol ar gyfer Cyfleusterau Porthladd
• GB/T 17005-2019 Gofynion Cyffredinol ar gyfer Systemau Amddiffyn Cathodig Presennol Strwythurau Arfordirol Argraff

2. Dyluniad Diogelu Cyfunol

Cotio + synergedd CP:

• Coatings (e.g., epoxy glass flake, polyurethane) as primary defense (>95% o sylw).
• Mae CP yn amddiffyn diffygion cotio (tyllau pin, difrod adeiladu).

Cydnawsedd posibl:

• Osgoi gor-amddiffyn (<-1.10 V) causing coating disbondment/hydrogen embrittlement.

3. Lliniaru Cyfredol Crwydr

Mesurau draenio:

• Gosod dyfeisiau draenio mewn ardaloedd yr effeithir arnynt.
• Piblinellau tir ynysu porthladd gan ddefnyddio fflansau inswleiddio.

• Nigeria LNG (NLNG) T7 Terminal CP Prosiect
• Terfynell Swmp Hylif Prosiect Integredig BASF (Guangdong).
• Terfynell Derbyn Zhoushan LNG a Phrosiect Glanfa Gorsaf Ail-lenwi (Zhejiang)
• Zhejiang Petrocemegol 40 Mtpa (Miliwn Tunnell y Flwyddyn) Mireinio-Integreiddio Cemegol Cam I Glanfa Cemegol Hylif
• Terfynell LNG Hong Kong CP a System Fonitro RMS
• Glo Matabari -Glanfa Lo Gwaith Pŵer Tanio (Bangladesh)
• Fuzhou Port Sandu'ao Port Ardal Cheng'ao Gorllewin Parth Berth 1 Gosod

1. Dulliau Confensiynol

Mesuriad posib:

• Tanddwr: Deifwyr ag electrodau cyfeirio cludadwy.
• Parth llanw: electrodau sefydlog neu synwyryddion wedi'u gosod ar ddrôn.

Defnydd anod:

• Sbectrosgopeg rhwystriant pwyso neu electrocemegol (EIS) rheolaidd ar gyfer bywyd sy'n weddill.

2. Systemau Monitro Clyfar

Llwyfannau anghysbell:

• Monitro amser real o allbynnau unionydd (cerrynt, foltedd, potensial cp) a pherfformiad anod (cyfredol, potensial, tymheredd) gyda thrawsyriant o bell i weinydd cwmwl neu ganolfan reoli.
• Algorithmau AI ar gyfer rhagfynegiad oes anod a rhybuddion cyrydiad.

ROVs(Cerbyd a Weithredir o Bell):

• Archwiliad gweledol o -anodau/haenau dŵr dwfn.

1. Heriau Technegol

Cymhlethdod amgylcheddol:

• Gorchudd llaid sy'n achosi cerrynt anod (mae angen anodau crog/cerrynt pwls).
• Amodau porthladd trofannol yn cyflymu diraddio cotio.

Cost{0}}effeithiolrwydd:

• Costau cychwynnol uchel ICCP (20-30% o gyfanswm y gyllideb gwrth-cyrydu) ar gyfer terfynellau mawr.

2. Arloesi

Anodau-eco-gyfeillgar:

• Cd-Aloeon Zn rhad ac am ddim, aloeon Al diddymiad isel i leihau llygredd morol.

Ynni adnewyddadwy:

• ICCP wedi'i bweru gan ynni'r haul/gwynt (ee, cynllun peilot Porthladd Qingdao Dongjiakou).

Haenau smart:

• Cotiadau hunan-iachau (technoleg microcapsiwl) wedi'u synergeiddio â CP.

Mae technoleg CP yn parhau i fod yn hanfodol ar gyfer diogelwch seilwaith porthladdoedd, sy'n gofyn am ddadansoddiad cyrydiad integredig, gwyddor deunydd, a monitro craff. Bydd datblygiad yn y dyfodol yn canolbwyntio ar ddeunyddiau eco, systemau deallus, ac integreiddio ynni adnewyddadwy i ateb y galw am derfynellau môr dwfn a phorthladdoedd ecogyfeillgar, gan yrru peirianneg porthladdoedd byd-eang tuag at effeithlonrwydd uchel, carbon isel, ac ymestyn ei hirhoedledd.