基于外加電流陰極保護法的FPSO保護方案

封加全，張學輝，宋世德，黃一

（1.大連理工大學，遼寧 大連 116024；2.上海外高橋造船有限公司，上海 200137）

FPSO船體遠離海岸作業，不能像其他船舶一樣可以定期進入船塢維修、保養，其長期處于海水和鹽霧環境中，受到周圍介質的作用會產生長期的腐蝕。腐蝕會降低FPSO結構的力學性能，縮短其使用壽命。因此，對FPSO進行腐蝕防護顯得十分重要。

目前，通常采用涂層和陰極保護并用的復合防護措施對FPSO進行腐蝕防護。犧牲陽極（SACP）和外加電流（ICCP）是陰極保護的2種方法。上述2種方法都是基于電化學腐蝕的防腐手段，其中外加電流陰極保護是國內外公認的防止鋼質結構物腐蝕最環保、經濟、有效的防腐措施。

在利用外加電流陰極保護系統對FPSO進行陰極保護時，FPSO水下結構表面電位的分布是評判陰極保護效果的重要指標。外加電流陰極保護系統中，對FPSO水下結構表面保護電位分布起決定性作用的參數有：輔助陽極數量、位置以及輸出電流。為了實現目標FPSO保護效果好、后續運作成本低的目的，需借助計算機軟件數值模擬技術來確定上述參數。

1 數學模型

1.1 控制方程

在海水環境中，FPSO上外加電流陰極保護系統產生電場的電位和電流密度滿足式（1）：

式中：表示電流密度矢量；表示電位；表示海水電阻率。

電解質電場中微小體積元（ddd）各個方向上法向電流密度如圖1所示。

圖1 各方向電流密度Fig.1 Schematic diagram of current density in all directions

在任意時刻，微小體積元中的電流變化量為：

當外加電流陰極保護系統產生的電場達到平衡狀態時，電流變化量=0。……