船舶壓載水艙通常在防腐涂層的基礎(chǔ)上施加陰極保護以提升腐蝕防護效果。出于安全因素的考慮,犧牲陽極的陰極保護系統(tǒng)更加適用于壓載水艙。由于壓載水艙經(jīng)常處于嚴苛的環(huán)境條件中,干濕交替的工作特性以及復(fù)雜結(jié)構(gòu)帶來的屏蔽效應(yīng)都對其陰極保護系統(tǒng)提出了更高的要求。壓載水艙服役后期內(nèi)部犧牲陽極消耗過快,常出現(xiàn)局部保護不足的現(xiàn)象,引發(fā)安全隱患,所以對于壓載水艙的全壽命期腐蝕防護狀態(tài)監(jiān)測顯得尤為重要。本文通過設(shè)計壓載水艙的犧牲陽極陰極保護系統(tǒng),研究了壓載水艙在全壽命期內(nèi)的腐蝕防護狀態(tài)變化。提出了一種通過在線監(jiān)測評估犧牲陽極消耗狀態(tài)和壽命的方法;通過數(shù)值模擬軟件做出了全壽命期保護效果預(yù)測;開展了壓載水艙縮比模型實海試驗,驗證數(shù)值模擬預(yù)測結(jié)果的準確性,驗證犧牲陽極消耗狀態(tài)評估方法的準確性,研究了不同壽命階段的陽極電流和保護電位的變化規(guī)律。首先,本文介紹了腐蝕監(jiān)測的現(xiàn)狀和常用方法。介紹了本文中使用的基于電流監(jiān)測數(shù)據(jù)的犧牲陽極消耗狀態(tài)評估方法,該方法通過法拉第定律計算犧牲陽極消耗質(zhì)量,通過平均消耗率評估犧牲陽極的剩余壽命;介紹了陰極保護狀態(tài)監(jiān)測及考慮涂層退化的評估方法,通過測量涂層低頻阻抗值計算涂層當(dāng)前的浸泡破損率,結(jié)合人工破損率共同對結(jié)構(gòu)的保護電位進行評價。其次,以壓載水艙為研究對象,結(jié)合DnV規(guī)范和數(shù)值模擬結(jié)果,確定了犧牲陽極的安裝位置和數(shù)量,得到了其全壽命期優(yōu)化的犧牲陽極布置結(jié)果。根據(jù)布置方案設(shè)計了大尺度縮比模型的實海試驗,對實海試驗的各部分進行了詳細的準備,包括:縮比模型設(shè)計和加工建造、表面涂層體系設(shè)計和檢驗、犧牲陽極絕緣安裝設(shè)計、電位測量裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計、涂層試驗掛片和輔助設(shè)備等。最后,開展了壓載水艙縮比模型實海試驗。通過人工破損和浸泡加速涂層老化,模擬其全壽命周期內(nèi)的腐蝕防護狀態(tài)。對結(jié)構(gòu)陰極保護電位,犧牲陽極電流進行監(jiān)測,探究了其在全壽命期內(nèi)的變化規(guī)律。
【學(xué)位單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：U672
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 海水中的金屬腐蝕
    1.3 犧牲陽極消耗狀態(tài)檢測國內(nèi)外發(fā)展
    1.4 防腐蝕監(jiān)檢測方法
        1.4.1 腐蝕狀況監(jiān)測方法
        1.4.2 適用于在線監(jiān)測的方法
    1.5 本文結(jié)構(gòu)安排
2 壓載水艙腐蝕防護狀態(tài)監(jiān)測方法
    2.1 犧牲陽極電流監(jiān)測和消耗狀態(tài)評估方法
        2.1.1 犧牲陽極電流監(jiān)測原理
        2.1.2 犧牲陽極消耗狀態(tài)和剩余壽命評估方法
    2.2 陰極保護狀態(tài)監(jiān)測及考慮涂層退化的評估方法
        2.2.1 電位監(jiān)測原理
        2.2.2 涂層破損率評估
    2.3 本章小結(jié)
3 壓載水艙模型陰極保護設(shè)計
    3.1 陰極保護方案規(guī)范設(shè)計
        3.1.1 設(shè)計規(guī)范
        3.1.2 計算參數(shù)確定
    3.2 數(shù)值模擬
        3.2.1 數(shù)值計算邊界條件
        3.2.2 全壽命期犧牲陽極優(yōu)化布置
    3.3 本章小結(jié)
4 壓載水艙縮比模型實海試驗準備工作
    4.1 模型設(shè)計
        4.1.1 主尺度
        4.1.2 強度校核
    4.2 縮比模型涂層體系設(shè)計
        4.2.1 涂層規(guī)范
        4.2.2 涂層施工工藝
        4.2.3 涂層檢驗檢測
    4.3 電流監(jiān)測設(shè)備安裝方式
    4.4 電位監(jiān)測設(shè)備安裝方式
    4.5 輔助設(shè)備
        4.5.1 加熱器及溫控系統(tǒng)
        4.5.2 其他輔助設(shè)備
    4.6 本章小結(jié)
5 壓載水艙縮比模型實海試驗
    5.1 試驗?zāi)康?br>    5.2 試驗安排
        5.2.1 試驗環(huán)境
        5.2.2 試驗流程
        5.2.3 試驗日期安排
    5.3 考慮涂層破損率的陰極保護效果評價與數(shù)值計算結(jié)果對比
        5.3.1 涂層狀態(tài)評估
        5.3.2 評估結(jié)果分析
    5.4 基于電流監(jiān)測的犧牲陽極消耗狀態(tài)和剩余壽命評估
        5.4.1 犧牲陽極全壽命期電流監(jiān)測
        5.4.2 犧牲陽極剩余壽命評估
    5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝

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本文編號：2893394