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对海底管道外表面阴极保护数值模拟计算具有较高的实际工程应用价值

  海底管道是海洋油气资源开发生产中最重要的油气产品输送方式之一,其工程投资成本巨大,服役时间长。海洋环境腐蚀条件苛刻,海底管道外表面在下水安装后将自然地呈现腐蚀倾向。资料显示,在海底管道结构损伤案例中,由腐蚀问题导致的结构失效约占35%,可见对海底管道的腐蚀防护至关重要。

  海底管道的腐蚀损伤源于两个方面:管道内腐蚀和管道外腐蚀。在实际工程中,作为海底管道外表面的防腐措施,多采用防腐涂层结合牺牲阳极阴极保护的复合防腐技术。海底管道外表面阴极保护系统利用电化学手段,由手镯状阳极向管道外表面提供充分的保护电流,以使管道外表面上的电位充分负移,从而达到防腐的目的。海底管道外表面全寿命期的安全性和可靠性对阴极保护系统的设计水平提出了越来越严格的要求。国内的阴极保护系统设计采用的是传统的基于规范的设计方法,无法实现对海底管道外表面全寿命期防腐系统状态演变的动态描述。目前,数值模拟计算技术在阴极保护系统设计中的作用已越来越重要。

  传统的基于规范的设计方法无法对应于被保护对象表面上保护电流分布的不均匀性及保护电流随时间变化的本来特性,因此,无法实现在被保护对象全寿命期内可靠的阴极保护设计,需要采用数值模拟计算技术实现精细化设计。

  在进行海底管道外表面阴极保护工程系统输入、输出参数相关性分析的基础上,通过大规模的数值模拟计算,获得了具有代表性的“海底管道外表面阴极保护系统优化设计数据库”,可以满足实际工程中海底管道外表面阴极保护系统优化设计的需要。建立了两级人工神经网络模型,基于L-M算法,通过大规模样本训练,获得的输入、输出映射关系精度较高、收敛性良好,为海底管道外表面阴极保护系统优化设计提供了可靠的算法工具,具有较高的实际工程应用价值。

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