CN208362465U - 深海工程系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种深海工程系统。该深海工程系统包括：深海工程装置；阴极保护装置，设置在深海工程装置的表面上，阴极保护装置包括至少三个牺牲阳极，各牺牲阳极设置在深海工程装置的表面上，且各牺牲阳极的中心的连线形成立体图形或者封闭的平面图形。该深海工程系统中，阴极保护装置中包括至少三个牺牲阳极，且各牺牲阳极的中心的连线形成立体图形或者封闭的平面图形，这样使得牺牲阳极分布较均匀，能够更好地对深海工程装置进行防腐保护，延长了深海工程装置的寿命。并且，该阴极保护装置的结构简单，且成本较低，为深海工程装置所面临的腐蚀问题提供了方便可行、经济性高的保护。

Description

深海工程系统

技术领域

本申请涉及防腐技术领域，具体而言，涉及一种深海工程系统。

背景技术

对于处在深水、高温、高压以及高腐蚀等应用工况条件下的深海工程装置，为了保证其具有一定的寿命，需要对其进行防腐保护。

一般地，阴极保护分为强制电流阴极保护和牺牲阳极保护两种方法。牺牲阳极法是将一种电位更负(即更活泼)的金属(如镁、铝或锌等)或合金与被保护的金属结构进行电性连接，通过电负性金属或合金的不断溶解消耗，向被保护物提供保护电流，使金属结构获得保护。牺牲阳极的优点在于：(1)不需要外部电源；(2)对邻近构筑物无干扰或很小；(3)投产调试后可不需管理；(4)保护电流分布均匀且利用率高。

深海工程装置为多部件(含活动部件)、多材质结构的复合体，处于深海环境中，电阻率低，确保其长期服役条件下腐蚀防护安全性的最有效方法是采用牺牲阳极。

但是目前，牺牲阳极形成的阴极保护装置的防腐蚀效果较差。

实用新型内容

本申请的主要目的在于提供一种深海工程系统，以解决现有技术中的阴极保护装置的防腐效果较差的问题。

为了实现上述目的，本申请提供了一种深海工程系统，该深海工程系统包括：深海工程装置；阴极保护装置，设置在上述深海工程装置的表面上，上述阴极保护装置包括至少三个牺牲阳极，各上述牺牲阳极设置在上述深海工程装置的表面上，且各上述牺牲阳极的中心的连线形成立体图形或者封闭的平面图形。

进一步地，上述深海工程装置包括相对设置的第一表面和第二表面，上述第一表面靠近海底设置，上述第二表面靠近海表面设置，上述深海工程装置还包括多个支撑柱，各上述支撑柱设置在上述第一表面和上述第二表面之间。

进一步地，至少一个上述牺牲阳极设置在上述支撑柱上。

进一步地，至少一个上述牺牲阳极设置在上述第一表面或上述第二表面上。

进一步地，上述棱柱为三棱柱，上述三棱柱的一个侧面为牺牲侧面，至少四个上述牺牲阳极的中心的连线形成上述牺牲侧面，形成上述牺牲侧面的至少四个上述牺牲阳极设置在上述第一表面上或者上述第二表面上。

进一步地，上述三棱柱中，除形成上述牺牲侧面的上述牺牲阳极之外，其它的至少两个上述牺牲阳极设置在上述支撑柱上。

进一步地，上述深海工程装置的材料为高强度钢，上述牺牲阳极的材料为铝合金。

进一步地，各上述牺牲阳极的重量在25～45kg之间。

进一步地，单位面积的上述深海工程装置上，上述牺牲阳极的材料的重量在0.6～20kg之间。

应用本申请的技术方案，上述深海工程系统中，阴极保护装置中包括至少三个牺牲阳极，且各牺牲阳极的中心的连线形成立体图形或者封闭的平面图形，这样使得牺牲阳极分布较均匀，能够更好地对深海工程装置进行防腐保护，延长了深海工程装置的寿命。并且，该阴极保护装置的结构简单，且成本较低，为深海工程装置所面临的腐蚀问题提供了方便可行、经济性高的保护。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本申请的一种实施例的阴极保护装置中牺牲阳极的排布示意图；以及

图2至图7分别示出了六个实施例中的阴极保护装置中牺牲阳极的排布示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、牺牲阳极；20、牺牲侧面。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中的阴极保护装置的防腐效果较差，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种深海工程系统。

本申请的一种典型的实施方式中，提供了一种深海工程系统，该深海工程系统包括深海工程装置和阴极保护装置，其中，深海工程装置为应用在深海中的各种设备，比如海洋石油天然气存储设备、海洋石油天然气钻井开采平台等；阴极保护装置设置在上述深海工程装置的表面上，上述阴极保护装置包括至少三个牺牲阳极10，各上述牺牲阳极10设置在上述深海工程装置的表面上，且各上述牺牲阳极10的中心的连线形成立体图形或者封闭的平面图形，就是说，阴极保护装置中所有的牺牲阳极的中心的连线形成立体图形或者封闭的平面图形。

上述深海工程系统中，阴极保护装置中包括至少三个牺牲阳极，且各牺牲阳极的中心的连线形成立体图形或者封闭的平面图形，这样使得牺牲阳极分布较均匀，能够更好地对深海工程装置的各个部件进行防腐保护，延长了深海工程装置的整体寿命。并且，该阴极保护装置的结构简单，且成本较低，为深海工程装置所面临的腐蚀问题提供了方便可行且经济性高的保护。

上述的“封闭的平面图形”就是指平面的且封闭的图形，比如图1的三角形、图2的平行四边形、圆形或椭圆等，本申请中对牺牲阳极的中心的连线形成的具体的图形形状不作限定，本领域技术人员可以根据实际情况将多个牺牲阳极设置在合适的位置上，以使得多个中心的连线形成合适的封闭的平面图形。

上述的立体图形可以为任何立体图形，比如，图3的八棱锥、图4的四棱锥、图5的立方体、图6的五棱柱或图7的三棱柱等等。本领域技术人员可以根据实际情况将牺牲阳极设置在合适的位置上，以使得各牺牲阳极的中心的连线形成合适的立体图形。

图1至图7中，一个圆球表示一个牺牲阳极10，需要说明的是，这里圆球只是示意一个牺牲阳极，其并不代表牺牲阳极实际的形状，牺牲阳极的形状可以根据实际情况设置为合适的形状，比如各种柱体，具体可以是横截面为“D”字形的柱体，还可以是横截面为梯形的柱体，还可以是长方体。另外，还需要说明的是，在各图中的两个牺牲阳极10的连线上，还可能存在未示出的牺牲阳极，所以，各个图中的牺牲阳极的个数并不一定等于示出的个数。

本申请的一种实施例中，上述深海工程装置包括相对设置的第一表面和第二表面，上述第一表面靠近海底设置，上述第二表面靠近海表面设置，即第一表面与海底的距离小于第二表面与海底的距离，第一表面更靠近海底设置，上述深海工程装置还包括多个支撑柱，各上述支撑柱设置在上述第一表面和上述第二表面之间。这样的深海工程装置更加牢固，可靠性更高。

为了进一步避免深海工程装置被腐蚀，从而更好地保护深海工程装置，本申请的一种实施例中，至少一个上述牺牲阳极10设置在上述支撑柱上，即至少一个牺牲阳极设置在第一表面和第二表面之间，这样使得牺牲阳极的分布更加均匀，从而更好地防止深海工程装置被腐蚀。

上述的“至少一个上述牺牲阳极10设置在上述支撑柱上”，可以只有一个牺牲阳极设置在支撑柱上，也可以有多个牺牲阳极设置在支撑柱上，还可以是所有的牺牲阳极都设置在支撑柱上，本领域技术人员根据实际情况将部分或者全部的牺牲阳极设置在支撑柱上。

本申请的另一种实施例中，至少一个上述牺牲阳极10设置在上述第一表面或上述第二表面上，即所有的牺牲阳极中，部分的牺牲阳极设置在支撑柱上，部分的牺牲阳极设置在第一表面上或第二表面上。具体的情况包括三种：第一种，所有的牺牲阳极中，部分的牺牲阳极设置在支撑柱上，部分的牺牲阳极设置在第一表面上，如图4的四棱锥中，顶点的牺牲阳极10设置在第一表面上，底面的至少四个牺牲阳极10设置在支撑柱上；第二种：所有的牺牲阳极中，部分的牺牲阳极设置在支撑柱上，部分的牺牲阳极设置在第二表面上，将图4的四棱锥旋转180°，顶点的牺牲阳极10设置在第二表面上，底面的至少四个牺牲阳极10设置在支撑柱上；第三种：所有的牺牲阳极中，部分的牺牲阳极设置在支撑柱上，部分的牺牲阳极设置在第一表面上，部分的牺牲阳极设置在第二表面上，如图3的八棱锥，两个顶点上的牺牲阳极10分别设置在第一表面上和第二表面上，底面的至少四个牺牲阳极10设置在支撑柱上。这样使得牺牲阳极分布得更加均匀，从而更好地对深海工程装置进行保护。

为了更好地保护深海工程装置，本申请的一种实施例中，各上述牺牲阳极10的中心的连线形成棱柱。可以是图4的四棱锥，图5的立方体，图6的五棱柱，图7的三棱柱等等。还可以是本申请的图中未示出的棱柱。

本申请的再一种实施例中，上述棱柱为三棱柱，如图7所示，上述三棱柱的一个侧面为牺牲侧面20，且至少四个上述牺牲阳极10的中心的连线形成上述牺牲侧面20，形成上述牺牲侧面20的至少四个上述牺牲阳极10设置在上述第一表面上或者上述第二表面上。这样使得深海工程装置的各个结构的保护电位基本都处于最佳阴极保护电位范围内(比如，钢的最佳阴极保护电位范围为-0.8～-1.0V)。

为了进一步保证深海工程装置的各个结构的保护电位都处于最佳阴极保护电位范围内(比如钢的最佳阴极保护电位范围为-0.8～-1.0V)，本申请的一种实施例中，如图7所示，上述三棱柱中，除形成上述牺牲侧面20的上述牺牲阳极10之外，其它的至少两个上述牺牲阳极10设置在上述支撑柱上。

本申请的再一种实施例中，上述深海工程装置的材料为高强度钢，上述牺牲阳极的材料为铝合金。高强度钢更能进一步保证深海工程装置的使用可靠性，铝合金牺牲阳极和其他的牺牲阳极材料相比，在海水中具有更好的电化学性能。

当然，本申请的牺牲阳极的材料并不限于上述的铝合金，还可以是其他的金属或者金属合金，比如锌合金或镁合金的牺牲阳极。同样地，上述深海工程装置的材料并不限于高强度钢，还可以是其他符合使用需求的材料。本领域技术人员可以根据实际情况选择合适的材料形成对应的设备。

高强度钢的强度越高，氢脆敏感性也越高。阴极保护过程中，高强钢表面发生吸氧或析氢反应，或二者同时发生。阴极保护电位越负，越容易发生析氢反应，材料发生氢脆断裂的风险越高。因此，对高强钢阴极保护电位范围应进行严格控制。目前，国内外尚无高强钢在深海条件下的阴极保护电位判据标准，但相关研究表明，当阴极保护电位负于一定值后，材料伸长率、断裂时间均随阴极保护电位负移而减小，钢的最佳阴极保护电位范围为-0.8～-1.0V。

为了使得牺牲阳极能够更好地缓解或者避免深海工程装置的腐蚀，本申请的一种实施例中，各上述牺牲阳极10的重量在25～45kg之间。

本申请的再一种实施例中，单位面积的上述深海工程装置上，上述牺牲阳极10的材料的重量在0.6～20kg之间，即每单位面积对应的牺牲阳极的材料的重量在0.6～20kg之间，这样可以使得牺牲阳极可以更好地对深海工程装置进行保护。

为了使深海工程装置达到最佳阴极保护电位范围(比如钢的最佳阴极保护电位范围为-0.8～-1.0V)，并考虑深海压力以及海水流速对阴极保护电流密度的影响，对于海水深度>300m的深海工程装置，本申请的一种实施例中，上述阴极保护装置的平均电流密度在0.06～0.22A/m²之间。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

本申请的深海工程系统中，阴极保护装置中包括至少三个牺牲阳极，且各牺牲阳极的中心的连线形成立体图形或者封闭的平面图形，这样使得牺牲阳极分布较均匀，能够更好地对深海工程装置进行防腐保护，延长了深海工程装置的寿命。并且，该阴极保护装置的结构简单，且成本较低，为深海工程装置所面临的腐蚀问题提供了方便可行、经济性高的保护。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种深海工程系统，其特征在于，所述深海工程系统包括：

深海工程装置；以及

阴极保护装置，设置在所述深海工程装置的表面上，所述阴极保护装置包括至少三个牺牲阳极(10)，各所述牺牲阳极(10)设置在所述深海工程装置的表面上，且各所述牺牲阳极(10)的中心的连线形成立体图形或者封闭的平面图形，所述深海工程装置包括相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面靠近海底设置，所述第二表面靠近海表面设置，所述深海工程装置还包括多个支撑柱，各所述支撑柱设置在所述第一表面和所述第二表面之间。

2.根据权利要求1所述的深海工程系统，其特征在于，至少一个所述牺牲阳极(10)设置在所述支撑柱上。

3.根据权利要求2所述的深海工程系统，其特征在于，至少一个所述牺牲阳极(10)设置在所述第一表面或所述第二表面上。

4.根据权利要求1所述的深海工程系统，其特征在于，各所述牺牲阳极(10)的中心的连线形成棱柱。

5.根据权利要求4所述的深海工程系统，其特征在于，所述棱柱为三棱柱，所述三棱柱的一个侧面为牺牲侧面(20)，至少四个所述牺牲阳极(10)的中心的连线形成所述牺牲侧面(20)，形成所述牺牲侧面(20)的至少四个所述牺牲阳极(10)设置在所述第一表面上或者所述第二表面上。

6.根据权利要求5所述的深海工程系统，其特征在于，所述三棱柱中，除形成所述牺牲侧面(20)的所述牺牲阳极(10)之外，其它的至少两个所述牺牲阳极(10)设置在所述支撑柱上。

7.根据权利要求1所述的深海工程系统，其特征在于，所述深海工程装置的材料为高强度钢，所述牺牲阳极(10)的材料为铝合金。

8.根据权利要求7所述的深海工程系统，其特征在于，各所述牺牲阳极(10)的重量在25～45kg之间。

9.根据权利要求7所述的深海工程系统，其特征在于，单位面积的所述深海工程装置上，所述牺牲阳极(10)的材料的重量在0.6～20kg之间。