海洋平臺

  油氣開采用的生產(chǎn)平臺通常計劃使用幾十年。全世界現(xiàn)有大約6000座這樣的構(gòu)筑物只能靠潛水員或潛水設(shè)備對它們就地檢查與監(jiān)測。世界上現(xiàn)有大約500座在用的半潛式動平臺和鉆機，它們可以像艦船一樣進行處理(見第17章)，因為它們可以移動，可以在船塢里維護保養(yǎng)和修理。這些裝置進塢保養(yǎng)周期正常為5年，在設(shè)計中必須充分考慮到這一點。鋁陽極幾乎是惟一使用的犧牲陽極，因為它們的質(zhì)量比較輕，鍍鉑鈦和鍍鉑鈮也用作強制電流的輔助陽極(見7.2.2節(jié))。在設(shè)計階段，鋼的負極限臨界電位 U、是特別重要的，因為人們越來越多采用屈服強度超過800MPa的高強度鋼材制造海洋平臺支柱和浮體(見16.1.1節(jié))

  因為鋼構(gòu)筑物的壽命比涂料的壽命還長，只有在特殊情況下或者為了進行某項調(diào)研16.2.1 鋼構(gòu)筑物生產(chǎn)平臺才用覆蓋層。因此，在設(shè)計陰極保護時，只需要考慮鋼的保護電位U。這些構(gòu)筑物采用極限抗拉強度達到 350N.mm-2的鋼材，甚至很厚的鋼板也能夠焊接起來，焊接在一起的材料硬度能夠保持在HV350(見2.3.4節(jié)[2,10])。相比之下，具有相同保護效果和壽命的鋁陽極質(zhì)量輕得多，對于要保護的無覆蓋層的表面而言，這是非常重要的優(yōu)點。如果鋼平臺位于較深的水域，那么需要用幾千噸鋁陽極，所以必須考慮它們?nèi)绾问┕ひ约叭绾伟阉鼈冞\輸?shù)桨惭b現(xiàn)場。

在工地上，要將陽極安裝架焊接到搭接接頭上，陽極安裝位置離構(gòu)筑物的最小距離30cm，這樣使電流能夠更均勻地分配[1~3]。但是，即使是這樣的距離，電位分布仍然不太均勻。

  需要特別關(guān)注海洋鋼平臺連接節(jié)點的防腐。因此，必須按圖16-4所示把陽極安裝在這些節(jié)點附近。間隔距離必須足夠大，要使這些焊接接縫避開搭接縫區(qū)域。人們要花很大的精力進行計算才有望達到以最輕的陽極質(zhì)量達到最佳的電流分布，并且只有用計算機程序才能測算出陽極的合理分布方案[111。

這些生產(chǎn)平臺裝有許多生產(chǎn)油管和立管，它們連接出油管線。這些設(shè)施必須采取特別可靠的防腐措施，因為它們的損壞會導致漏油漏氣，造成人員傷亡事故和嚴重的環(huán)境污染。這些管子通常采用加厚防腐層，在飛濺區(qū)，覆蓋層厚度超過10mm，這些覆蓋層必須能夠承受住陰極極化作用(見5.2.1節(jié)和17.3節(jié))。在選擇犧牲陽極時，必須考慮到輸送介質(zhì)的溫度。在某些海域，按照國家技術(shù)規(guī)范，假如采用不同的保護系統(tǒng)，例如在海洋平臺本身采用強制電流保護而立管采用犧牲陽極保護時，立管就必須(與海洋平臺)實現(xiàn)電絕緣。由于維護與修理比較困難的問題，至今，只有大約10座固定式平臺采用強制電流保護。在水下部位，特別是必須通過受到高度應(yīng)力作用的飛濺區(qū)進行作業(yè)時，要重新連接

固定陽極的電纜幾乎是不可能的。參考文獻[9]中介紹了在Nordsee研究平臺上進行這些作業(yè)時遇到的種種困難。在Murchison平臺上，因為要運輸?shù)呢摵闪渴艿搅讼拗?，所以把強制電流保護與犧牲陽極方法結(jié)合起來[12。在建造工地上，事先把陽極安裝在平臺上，并連接好電纜。安裝時留有一定的冗余量，這樣在使用中萬一個別陽極破損時也不必進行修理。通常平臺的下部直到飛濺區(qū)安置在指定位置一年后才安裝甲板上的構(gòu)筑物，所以無法在平臺剛開始就位后就使強制電流保護設(shè)施投人運行，在此階段就需要采用犧牲陽極保護，這也說明強制電流保護

比犧牲陽極法費用更貴。圖16-5所示是開發(fā)的新型陽極和試驗情況，它們改進了維護和修理的可能性，可以把它們提升到作業(yè)船上進行修理，連接電纜也是可以更換的。在淺水海域，必須精確計算錨泊力，因為在波濤洶涌的海面，平臺會受到巨大的動態(tài)應(yīng)力作用，海底必須適合平臺長期錨泊，不允許任何供應(yīng)船在平臺周圍水域里錨泊。但是，這項要求常常妨礙了強制電流保護的安裝，因為操作工不愿意也不能使自己受到這樣的工作條件的限制，構(gòu)筑物與固定的強制電流輔助陽極之間的距離是個重要的因素。陽極數(shù)量必須少一些，所以，單件陽極的質(zhì)量就要很大，假如這個距離不夠大，會造成過負的電位。規(guī)定最

  小距離是1.5m[1~8]，但在實際施工中要達到這樣的要求非常困難，因為波濤洶涌的海面影響太大。除了對安裝強制電流裝置的限制外，還規(guī)定正在進行潛水作業(yè)時，要關(guān)斷防保護系統(tǒng)(I4，這條規(guī)定并非無可非議:只要天氣允許，在生產(chǎn)平臺的水下區(qū)域可以連續(xù)進行作業(yè)，但是，假如每次必須關(guān)斷保護系統(tǒng)，那么強制電流保護的作用就非常有限了,保護電流設(shè)備必須安裝在甲板上，這樣就需要相當長的電纜和相應(yīng)的導線橫截面。只應(yīng)采用像艦船上用的那種電位控制的保護電流設(shè)備，因為波濤洶涌的海面的不斷變化使必要的電流密度也不斷發(fā)生改變(見圖16-2和圖16-3)。

24016.2.2 凝土構(gòu)筑物在北海與波羅的海已經(jīng)建造了許多鋼筋混凝土平臺。在水下部位采用60mm的混凝土覆蓋層加強薄弱部位，在預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件上采用 75mm的混凝土覆蓋層，而在飛濺區(qū)采用 100mm 的混凝土覆蓋層來防止加強鋼筋的腐蝕[15]。在這些構(gòu)筑物上總是嵌裝或階裝有大量鋼部件，對于這些附著部件，鈍態(tài)的加強鋼筋起到外部陰極結(jié)構(gòu)的作用，因此必須對它們實施陰極保護。在設(shè)計犧牲陽極保護時，必須允許按照表16-3和導電性加強鋼筋附近的表面積，提供每平方米混凝土表面大約5mA的電流密度。圖16-6所示是用犧牲陽極保護的管道的連接管件，用直立附裝的大型陽極保護鋼套管壁，它一直打進海底。用扁鋼將陽極連接到管壁上。