[发明专利]一种船舶与海洋结构物牺牲阳极尺寸设计方法

说明书

本发明公开了一种船舶与海洋结构物牺牲阳极尺寸设计方法，用在船舶与海洋结构物防腐蚀设计领域。牺牲阳极通常由长条形阳极材料和支撑铁芯组成，阳极材料大多为铝合金、锌合金等，其尺寸可表征为两个量：r—阳极横截面等量半径和L—阳极长度，二者取值会影响船舶与海洋结构物的阳极总用量及阳极总块数。本发明通过确定上述r和L的合理值，从而设计出合理的牺牲阳极尺寸，使全船或海洋平台牺牲阳极总用量保持在最小水平附近的同时总块数最少。总用量最小可以节约阳极材料，从而节约成本；总块数最少可以节省安装成本和工期。

技术领域

本发明涉及一种船舶与海洋结构物的设计，具体说，涉及牺牲阳极尺寸设计方法。

背景技术

牺牲阳极以其简便、经济、可靠、实用等优点，广泛应用于船舶与海洋结构物的腐蚀防护。船舶与海洋结构物因长期处在海洋环境中，牺牲阳极用量十分巨大。例如浮式生产储油轮(FPSO)，通常在海上持续作业二十到三十年之久，其牺牲阳极用量往往需要上千吨。因此让牺牲阳极物尽其用，在达到防腐要求的同时，尽量降低牺牲阳极的用量，对于成本控制十分重要。

牺牲阳极通常由长条形阳极材料和支撑铁芯组成，阳极材料大多为铝合金、锌合金等，如图1和图2所示，其尺寸可表征为两个量：r—阳极横截面等量半径和L—阳极长度，二者取值会影响船舶与海洋结构物的阳极总用量及阳极总块数。

船舶与海洋结构物牺牲阳极用量通过求取N_i--初期阳极块数、N_m--平均阳极块数和N_f--末期阳极块数，取三者中的最大值作为最终需要的阳极块数。通常牺牲阳极尺寸按照国家标准GBT4948-2002和GBT4950-2002中推荐的标准尺寸选取。但上述国家标准均为2002年颁布，不能很好的适应船舶与海洋工程目前的发展现状，同时随着牺牲阳极厂家模具制作工艺的革新，模具成本大幅下降。因此，根据项目的实际情况设计牺牲阳极尺寸在目前越来越普遍。

在长期的牺牲阳极尺寸设计中，逐渐得出以下规律：

·由于末期电流需求大于初期电流需求，且末期阳极电阻大于初期阳极电阻，所以末期阳极块数N_f必然大于初期阳极块数N_i，因此最终需要的阳极块数由N_m和N_f决定。

·当N_m大于N_f时，表明阳极尺寸设计的偏小，这样确定出来的阳极块数偏多，会增加安装工作；

·当N_m小于N_f时，表明阳极尺寸设计的偏大，这样确定出来的阳极总重量偏大，会造成资源浪费。

·当N_m与N_f接近时，阳极总重量和阳极块数趋于合理。

通过研究得知，上述N_m和N_f的值，与牺牲阳极自身尺寸关“L—阳极长度”与“r—阳极截面等效半径”有关。

如何使得N_m和N_f值无限接近，从而得到最优的牺牲阳极尺寸，从而牺牲阳极在具有较高的利用率的同时，总块数最少；进而节省牺牲阳极消耗的同时减少施工量，对于牺牲阳极的合理设计，降本增效有重要意义。

发明内容

针对上述内容，本发明通过分析研究，得出一种船舶与海洋结构物牺牲阳极尺寸设计方法；主要原理是通过确定阳极自身尺寸r和L值，使全船(平台)牺牲阳极总用量保持在最小水平附近的同时总块数最少。总用量最小可以节约阳极材料，从而节约成本；总块数最少可以节省安装成本和工期。以达到节省牺牲阳极材料，同时降低安装成本的目的。

为了达到上述目的，本发明一种牺牲阳极尺寸设计方法，所述牺牲阳极为长度L的长条状，横截面以等效半径r方式确定。本发明通过如下公式确定所述牺牲阳极：