發(fā)布時(shí)間：2020-10-31 01:47

　　 隨著人們對(duì)能源需求的不斷增加,深海海洋油氣開發(fā)已引起了人們?cè)絹?lái)越大的興趣,隨之而來(lái)的是對(duì)海洋構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)和防護(hù)提出了更高的要求。由于在傳統(tǒng)的陰極保護(hù)工程設(shè)計(jì)中,大多采用實(shí)際測(cè)量或經(jīng)驗(yàn)估計(jì)的方法來(lái)掌握電位分布規(guī)律,很難真實(shí)的反映構(gòu)筑物的實(shí)際狀態(tài),為了確保安全,往往采用較大的安全系數(shù),不但會(huì)造成金屬材料的浪費(fèi),而且還會(huì)在構(gòu)筑物的局部造成保護(hù)不足或過(guò)保護(hù)。 本文研究了邊界元方法(BEM)利用數(shù)值仿真技術(shù)對(duì)陰極保護(hù)狀態(tài)下的海洋構(gòu)筑物的保護(hù)狀態(tài)進(jìn)行模擬,從而獲得陰極保護(hù)狀態(tài)下的金屬材料的電位分布。采用常數(shù)單元對(duì)于二維問(wèn)題進(jìn)行了研究,推導(dǎo)出了邊界積分方程的離散化形式,并結(jié)合陰極保護(hù)環(huán)境下的陽(yáng)極和陰極的極化曲線作為邊界條件,建立了線性方程組。采用Newton-Raphson迭代法和分段擬線性化的方法對(duì)邊界條件做了線性化處理,應(yīng)用FORTRAN語(yǔ)言開發(fā)出陰極保護(hù)的邊界元仿真求解程序CPBEM,并利用該程序選擇合適的算例進(jìn)行了驗(yàn)證,結(jié)果表明該程序是有效和可行的。 通過(guò)管線鋼在不同溫度海泥埋片的腐蝕失重實(shí)驗(yàn),證明了如果有充足的氧的供給的情況下,溫度每增加10oC,腐蝕速度便增加一倍。陰極保護(hù)系統(tǒng)數(shù)值仿真的精確度最主要的影響因素就是陰極和陽(yáng)極的極化曲線。而金屬材料的極化曲線往往受到多種環(huán)境因素的影響,本文系統(tǒng)的討論了在海泥介質(zhì)中兩種管線鋼的腐蝕行為,對(duì)管線鋼極化行為產(chǎn)生影響的各種環(huán)境因素,以及這些因素與金屬的腐蝕速度之間的關(guān)系。首次將灰關(guān)聯(lián)分析的手段運(yùn)用到海泥介質(zhì)的腐蝕,研究了環(huán)境因素對(duì)于ERW,SML兩種管線鋼在海泥中的腐蝕速率的影響。
【學(xué)位單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院（海洋研究所）
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2005
【中圖分類】：P75
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 腐蝕與陰極保護(hù)
        1.1.1 腐蝕原理和防護(hù)
        1.1.2 陰極保護(hù)的原理和應(yīng)用
    1.2 研究工作進(jìn)展
        1.2.1 數(shù)值方法產(chǎn)生的背景
        1.2.2 有限差分法
        1.2.3 有限元法
        1.2.4 邊界元法
        1.2.5 應(yīng)用對(duì)比
    1.3 研究背景和內(nèi)容
第二章 腐蝕電化學(xué)場(chǎng)模型
    2.1 邊界元原理
        2.1.1 邊界元的求解
        2.1.2 求解的邊界條件
        2.1.3 拐角問(wèn)題的處理
    2.2 腐蝕控制方程
    2.3 陰極保護(hù)數(shù)學(xué)模型
        2.3.1 邊界條件
        2.3.2 數(shù)學(xué)模型
        2.3.3 非線性條件的處理
    2.4 本章小結(jié)
第三章 邊界元仿真程序設(shè)計(jì)
    3.1 程序設(shè)計(jì)框架
        3.1.1 程序構(gòu)成
            主程序CPBEM
            子程序INPUTPC
            子程序GHMATPC
            子程序SLNPD
            子程序INTER
            子程序OUTPT
    3.2 程序計(jì)算算例
        3.2.1 算例1：牛頓法模擬電偶腐蝕
        3.2.2 算例2：海泥中帶有犧牲陽(yáng)極的管線
    3.3 本章小結(jié)
第四章 管線鋼在海泥中的腐蝕行為
    4.1 管線鋼在海泥中的埋片實(shí)驗(yàn)
        4.1.1 引言
        4.1.2 實(shí)驗(yàn)材料
        4.1.3 實(shí)驗(yàn)條件及操作
        4.1.4 結(jié)果與討論
        4.1.5 腐蝕成因探討
    4.2 環(huán)境參數(shù)測(cè)量
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)操作
        4.2.2 結(jié)果與討論
    4.3 運(yùn)用灰關(guān)聯(lián)分析研究環(huán)境因子對(duì)管線鋼腐蝕的影響
        4.3.1 引言
        4.3.2 環(huán)境因子、腐蝕參數(shù)及灰關(guān)聯(lián)度的獲取
        4.3.3 結(jié)果與討論
    4.4 管線鋼在海泥中的極化行為
        4.4.1 引言
        4.4.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程
        4.4.3 結(jié)果與討論
    4.5 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)論
參考文獻(xiàn)
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致謝

【引證文獻(xiàn)】

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2 郝宏娜;李自力;王太源;丁延鵬;衣華磊;;陰極保護(hù)數(shù)值模擬計(jì)算邊界條件的確定[J];油氣儲(chǔ)運(yùn);2011年07期

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本文編號(hào)：2863290