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专题报告 阴极保护进入数值模拟时代.ppt

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阴极保护进入数值模拟时代;前言;概况;有限差分法〔FDM〕;有限元法〔FEM〕;边界元法〔BEM〕;三种计算方法的组合使用;阴极保护设计专用软件;BEASY优化过程的流程图;优化过程的流程图;BEASY设计可视用户界面

能够选择和修改阳极数量和特性;数值模拟的主要用途;管道阴极保护系统

设计优化;边界元模型显示两条互相交叉的管道;第一条管道埋于10m深度,对600m长的管段建立了模型。它与全长700m的第二条管道交叉成30°角。

第二条管道埋于5m深度,对500m长的管段建立了模型。在其两端,第二条管道与第三条管道交叉成45°角。

两条管道交叉点的坐标为x=0与y=0。每根管道的外径为1m,管道防腐层厚度6.0x10-4m。

每个分开的管道阴极保护系统安排了一系列远地阳极地床,它们沿着管道长度成一定间距交错布置。

选用的阳极是高硅铸铁阳极。阳极长2.133m,直径0.67m,横截面积0.46m2,标称发生电量为3.5A至5.0A。;第一条管道阴极保护的初始设计;第一条管道阴极保护的优化方案;第一条管道的优化函数的演化;可视用户界面显示整个设计过程

包括优化函数的演化、纵向组分和每支阳极的电流密度;沿着第一条管道的电位分布

优化前〔蓝〕与优化后〔红〕的不同;第一条管道布置的阳极

初始位置〇与最终位置×的比较;第二条管道阴极保护初始设计;第二条管道阴极保护设计的优化;第二条管道的优化函数的演化;可视用户界面显示第二条管道设计过程

包括优化函数的演化、纵向组分和每支阳极的电流密度;沿着第二条管道的电位分布

优化前〔蓝〕与优化后〔红〕的不同;第二条管道布置的阳极

初始位置〇与最终位置×的比较;两条管道设计的综合优化;两条管道的综合优化函数的演化;可视用户界面显示第一条管道优化设计过程

包括优化函数的演化、纵向组分和每支阳极的电流密度;可视用户界面显示第二条管道优化设计过程

包括优化函数的演化、纵向组分和每支阳极的电流密度;两条管道阴极保护系统一并重新设计

沿着第一条管道的电位分布

优化前〔蓝〕与优化后〔红〕的不同;两条管道阴极保护系统一并重新设计

沿着第二条管道的电位分布

优化前〔蓝〕与优化后〔红〕的不同;两条管道阴极保护系统一并重新设计后

两条管道布置的阳极

第一条管道初始位置〇与最终位置

第二条管道初始位置□与最终位置×;两条管道上电位分布的例如;莫桑比克Pinda管道网络

阴极保护设计的优化;现场收集的各种数据;设计阶段的所有步骤;计算出的整个管道网络的断电电位;实测的断电电位和

计算出的断电电位的比较;预测阴极保护干扰;通常设计阴极保护系统时,先估算需要的保护电流总量,再设计阳极的组合形式,使构筑物得到充分的保护。在很大程度上,阴极保护系统的性能取决于腐蚀专家的经验和水平。

由于地下根底设施越来越复杂,这些传统设计方法显得越来越不靠谱。在越来越复杂的地下根底设施中,源自其他方面的杂散电流〔如与地下构筑物平行或者横跨的管道、工业装置、城市电气化轨道交通设施〕能够与地下钢构筑物接触。

这些杂散电流不仅降低了阴极保护系统减缓腐蚀的能力,而且,在有些情况下,使阴极保护发生相反的作用,反而会加快地下构筑物部件的腐蚀。;过去,为确保那些不相关的构筑物不被损坏,减缓有害的阴极保护干扰,需要采用非常保守的设计,同时要大范围实施运行调试方案,测量不相关的构筑物上电位的变换。而依照电位变换规定阴极保护干扰的标准是充满危险的。

评价阴极保护干扰最好方法是确定阴极保护系统在不相关的构筑物上引起的电流密度的变化。电流密度是评价阴极保护干扰更可靠的参数,因为它与金属损失量成正比。

现在应用腐蚀与阴极保护软件可以预测阴极保护对埋地构筑物的干扰程度,优化阴极保护的设计,从而最大程度减小阴极保护干扰。;这两条管道外径1.8m,有厚度为6.0x10-4m的防腐层,管子埋深3.0m。两条管道相隔仅0.6m,一条管道在中途成45°角转向。

两条管道各有自己单独的阴极保护系统,沿管道相隔一定距离交错安置一系列远地阳极地床。阳极长18.3m,直径0.3m。模型中,阳极处于土壤外表下方79.2m处,这样远的距离可以认为阳极处于远地了。;管道网格管子单元〔左〕和外表单元;有不同防腐层质量的

两条管道的电位分布;弯管对直管的电位分布的影响〔高土壤电阻率为1x103Ωm〕;弯管对直管的电位分布的影响〔低土壤电阻率为5x102Ωm〕;直管段防腐层漏涂点

对弯管电位分布的影响;在弯管位置受直管道防腐层漏涂点影响最大

〔土壤电阻率1为1x103Ωm;土壤电阻率2为5x102Ωm〕;在很小的面积上电流密度到达负值

说明这个部位呈现阳极特性;两条电连通的管子的电位分布

其中直管段防腐层有漏涂点;两条电连通的

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