Primjena tehnologije katodne zaštite u lučkim terminalima

Tehnologija katodne zaštite (CP) je kritična tehnika protiv korozije u lučkoj i pristanskoj industriji, koja se prvenstveno koristi za zaštitu metalnih konstrukcija kao što su čelični šipovi, čelični šipovi, čelični šipovi, čelične kapije, naftovodi i temelji mostova preko-od elektrohemijske korozije u morskoj vodi, zonama plime i oseke i tla. Lučki objekti su hronično izloženi složenim korozivnim sredinama koje karakteriziraju visoki salinitet, vlažnost, naizmjenični vlažni-suhi uslovi i bioobraštanje. Katodna zaštita, u kombinaciji sa antikorozivnim premazima, značajno produžava vek trajanja konstrukcije (obično projektovan za preko 50 godina).

1. Zone korozije

Korozivna okruženja u lukama i pristaništima podijeljena su u sljedeće zone na osnovu lokacije:

• Potopljena zona: Trajno uranjanje u morsku vodu sa stopama korozije pod utjecajem otopljenog kisika, saliniteta, temperature i morskih organizama.
• Zona plime i oseke: naizmjenični vlažni-suhi uslovi koji uzrokuju koroziju ćelija koncentracije kiseonika, sa najvećom stopom korozije (do 0,5 mm/godišnje).
• Zona prskanja: Ponovljeni udari talasa i prskanja, pokazujući drugu-najveću stopu korozije nakon zone plime i oseke.
• Atmosferska zona: Slana magla i UV zračenje ubrzavaju degradaciju i ljuštenje premaza.

2. Primarni oblici korozije

• Elektrohemijska korozija: kontakt metala-elektrolita (morska voda/tlo) stvara ćelije korozije.
• Korozija pukotina: Nakupljanje korozivnog medija na spojevima između čeličnih šipova, blatobrana i vijaka.
• Korozija pod mikrobiološkim utjecajem (MIC): Bakterije{0}}reducirajuće sulfate (SRB) ubrzavaju lokaliziranu koroziju.
• Korozija lutajućih struja: Električne smetnje od lučkih energetskih sistema ili plovila.

Dvije primarne CP metode se koriste u lukama i pristaništima, koje se biraju na osnovu tipa strukture, uslova okoline i isplativosti{0}}:

1. Žrtvena anoda CP (SACP)

Prijave:

• Šipovi čeličnih cijevi/šipovi: anode zavarene ili pričvršćene direktno na površine šipova.
• Čelične kapije/brabobrani: Anode ravnomjerno raspoređene na obje strane kapija ili na unutrašnjim površinama blatobrana.
• Mali pristaništa/privremeni objekti: Jednostavna instalacija bez vanjskog napajanja.

Materijali anode:

• Anode od aluminijumske legure: Visoka strujna efikasnost (85%~90%) i kapacitet, pogodne za morsku vodu.
• Anode od legure cinka: Stabilne performanse sa 90%~95% trenutne efikasnosti u morskoj vodi/sedimentu.

Razmatranje dizajna:

a. Gustina struje zaštite:

• Potopljena zona: 80-120 mA/m²
• Zona plime i oseke: 150-200 mA/m² (zahteva povećanu gustinu anode)
• Podzemna zona: 20-25 mA/m²

b. Raspored anode:

• Raspodjela po obodu na gomilama, fokusirajući se na zone plime i oseke i ispod blatnih linija.
• Segmented arrangement for long piles (>30m) za uravnoteženje distribucije struje.

2. Impresionirani trenutni CP (ICCP)

Prijave:

• Veliki terminali (npr. LNG/kontejnerski terminali): Visoka trenutna potražnja za širokom pokrivenošću.
• Složene konstrukcije (npr. poprečni-morski mostovi, cjevovodi): Zahtijeva dinamičko prilagođavanje struje.
• Okruženje visoke{0}}otpornosti (npr. pješčana tla ili slatkovodna područja).

Sistemske komponente:

a. Anodni materijali:

• Mixed Metal Oxide (MMO) anodes: Current density up to 600 A/m², >25-godišnji životni vijek.
• Anode od plemenitih metala (Pt/Nb): Za visoko korozivna okruženja, ali su pretjerano skupe.

b. Napajanje:

• Transformatorski ispravljači: Automatski podesite izlaz za održavanje -0,80~-1,10 V (u odnosu na Ag/AgCl).
• Integrirani daljinski nadzor: Podržava žičane/bežične/RS485/mobilne mreže za prijenos podataka u stvarnom-vremenu (izlazna struja ispravljača transformatora, izlazni napon, potencijal katodne zaštite, radni status opreme i alarm kvara.) do cloud/lokalnih kontrolnih centara. Pametni ispravljači omogućavaju daljinsko upravljanje/podešavanje parametara.

c. Referentne elektrode:

• Morska voda: Ag/AgCl ili Zn elektrode za praćenje-u realnom vremenu.

Razmatranje dizajna:

a. Raspored anodnog kreveta:

• Anodni slojevi na moru: raspoređeni na morskom dnu u blizini frontova terminala.

b. Trenutna optimizacija distribucije:

• Distribuirane anode (npr. MMO sanke) za uklanjanje slijepih zona.
• Softver Boundary Element Method (BEM) za simulaciju distribucije električne struje. (npr. Beasy, COMSOL).

1. Međunarodni i nacionalni standardi

međunarodni:

• ISO 15589-2-2012 Industrija nafte, petrohemije i prirodnog gasa - Katodna zaštita sistema cevovodnog transporta Dio 2: Priobalni cjevovodi
• NACE SP 0169 Kontrola vanjske korozije na podzemnim ili potopljenim metalnim cevovodnim sistemima
• NACE SP0176-2007 Kontrola korozije potopljenih područja trajno instaliranih čeličnih priobalnih konstrukcija povezanih s proizvodnjom nafte
• DNV-RP-B401-2021 dizajn katodne zaštite
• DNVGL-RP-F103-2016 Katodna zaštita podmorskih cjevovoda galvanskim anodama

Kineski standardi:

• GB/T 35988-2018. Industrija nafte i prirodnog plina-Katodna zaštita podmorskih cjevovoda
• JTS 153-3-2007 Tehnički kod za zaštitu od korozije čeličnih konstrukcija u lučkom inženjerstvu
• JTS 153-2015 Standard za dugotrajno projektovanje inženjerskih konstrukcija za vodni transport
• GJB 156A-2008 Projektovanje i ugradnja žrtvene anodne zaštite za lučke objekte
• GB/T 17005-2019 Opći zahtjevi za sisteme katodne zaštite obalnih građevina sa impresivnom strujom

2. Kombinovani dizajn zaštite

Premaz + CP sinergija:

• Coatings (e.g., epoxy glass flake, polyurethane) as primary defense (>95% pokrivenosti).
• CP štiti nedostatke premaza (rupe, oštećenja konstrukcije).

Potencijalna kompatibilnost:

• Izbjegavajte preko-zaštitu (<-1.10 V) causing coating disbondment/hydrogen embrittlement.

3. Ublažavanje lutajuće struje

Mjere odvodnje:

• Postavite drenažne uređaje na pogođenim područjima.
• Izolirajte{0}}kopnene cjevovode pomoću izolacijskih prirubnica.

• Nigerija LNG (NLNG) T7 terminal CP projekat
• BASF (Guangdong) Integrirani projekt Bulk Liquid Terminal
• Zhoushan LNG prijemni terminal i projekt Wharf Station (Zhejiang)
• Zhejiang Petrochemical 40 Mtpa (miliona tona godišnje) Rafiniranje-Kemijska integracija faza I Liquid Chemical Wharf
• Hong Kong LNG terminal CP & RMS nadzorni sistem
• Matabari Coal-Elektrana na ugljen pristanište (Bangladeš)
• Fuzhou Luka Područje luke Sandu'ao Područje luke Cheng'ao West Zone Vez 1 Instalacija

1. Konvencionalne metode

Mjerenje potencijala:

• Potopljeni: Ronioci sa prenosivim referentnim elektrodama.
• Zona plime i oseke: fiksne elektrode ili senzori{0}}montirani na dron.

Potrošnja anode:

• Redovno vaganje ili spektroskopija elektrohemijske impedanse (EIS) za preostali vijek trajanja.

2. Smart Monitoring Systems

Udaljene platforme:

• Praćenje-u realnom vremenu izlaza ispravljača (struja, napon, cp potencijal) i performansi anode (struja, potencijal, temperatura) sa daljinskim prijenosom na cloud server ili kontrolni centar.
• AI algoritmi za predviđanje životnog vijeka anode i upozorenja o koroziji.

ROVs(Vozilo na daljinsko upravljanje):

• Vizuelna inspekcija duboko-vodenih anoda/premaza.

1. Tehnički izazovi

Složenost životne sredine:

• Pokrivenost muljem koja uzrokuje zaštitu anodne struje (zahteva suspendirane anode/pulsnu struju).
• Uvjeti tropske luke ubrzavaju degradaciju premaza.

Isplativost{0}:

• Visoki početni troškovi ICCP-a (20-30% ukupnog budžeta za zaštitu od korozije) za velike terminale.

2. Inovacije

Ekološki{0}}anode:

• Legure cinka bez Cd-a, legure Al niske{1}}otapanja za smanjenje zagađenja mora.

Obnovljiva energija:

• ICCP na solarni/vjetar{0}}(npr. pilot luke Qingdao Dongjiakou).

Pametni premazi:

• Samozacjeljujuće obloge (tehnologija mikrokapsula) u sinergiji sa CP.

CP tehnologija ostaje vitalna za sigurnost lučke infrastrukture, zahtijevajući integriranu analizu korozije, nauku o materijalima i pametno praćenje. Budući razvoj će se fokusirati na eko-materijale, inteligentne sisteme i integraciju obnovljive energije kako bi se zadovoljili zahtjevi za dubinskim-pomorskim terminalima i ekološki{3}}prijateljskim lukama, pokrećući globalni lučki inženjering ka visokoj efikasnosti, niskim emisijama ugljika i produženju njegovog vijeka trajanja.