(1)海洋油气管道腐蚀监测与防腐系统设计研究
受中海石油北京研究中心委托,承担了国家重大科技专项南海深水油气田开发示范工程中的《荔湾3-1气田腐蚀监测与防腐系统设计》项目的相关研究工作。主要内容包括:掌握先进的基于电阻法的海底管道内壁腐蚀实时监测系统的工作原理和关键技术;研制基于电阻法的海底管道内壁腐蚀实时监测装置,制作相应的原理样机,研制出基于双环结构的可用于实际工程的腐蚀传感器,精度达到1um,同时集成高精度的温度和压力传感器,用于深海1400米水深,内部耐压30Mpa,并开发对应的海底管道内壁腐蚀程度实时评估软件;在此基础上建立具有自主知识产权的海底管道内壁腐蚀实时监测系统,实现实时在线评估海底油气管道的内壁腐蚀状态和安全状态。
自主设计的阵列式双环结构传感器样机
(2)海底管道非接触式外防腐状态检测技术及预防措施研究
外腐蚀是造成海底管道失效的主要原因之一,由于海底管道采取全部埋设的方式,因此常规方法难以对管道外防腐状态进行检测,针对该问题,提出了非接触式外防腐检测技术并对管道腐蚀预防措施进行研究。借助于ROV海底管道检测技术开发平台,开发了海底管道“涂层+牺牲阳极”联合外防腐系统数值模拟计算技术及优化设计计算软件系统;通过超大规模数值模拟计算,获得了“海底管道防腐系统伴生电场-影响因素数据库”;通过灰关联法分析数据库中各个参数间的相关性,结合神经网络,获得了海底管道防腐系统伴生电场与外防腐状态间的映射关系,并以此评估管道外防腐系统诸如阳极状态、涂层状态等关键指标。
此外,承担中海油研究中心委托的《海底管道外腐蚀评估技术及预防措施研究》项目的相关研究工作,重点研究海总运行期海底管道涂层与牺牲阳极联合防腐数值分析方法、试验和完整性评估。在该项研究工作中选取BZ34-1 CEPA至友谊号的8英寸输油管线进行实测,开展了水下立管段电位、电场测量,并完成了立管段外涂层、牺牲阳极完整性评估工作。
非接触式海底管道外防腐系统状态检测技术 – 系统原理图
Teledyne Benthos公司技术人员参与测试ROV
(3)导管架平台防腐系统研究
针对导管架外加电流阴极保护技术在实际工程应用中遇到的问题,一直致力于研究新型导管架外加电流阴极保护技术,可以显著提高导管架平台腐蚀控制水平,并能够降低维护成本、延长有效寿命,提高整个海洋平台全寿命期的综合经济效益。
阴极保护系统数值模拟计算技术研究。该数值模拟计算技术可以设计出确保电位分布合理的阴极保护方案:确定辅助阳极尺寸、数量、布置、保护范围;导管架整体电位电流分布;跟踪平台服役期间的腐蚀防护状态;确立全寿命期的阴极保护系统方案;并为外加电流阴极保护系统样机的研制提供控制参数和重要参考。
外加电流控制系统样机研究。该外加电流阴极保护系统样机能够实现平台电位、输出电压和电流的实时、准确测量;针对传感器存在失效的潜在可能,开发冗余算法,保证整体系统的正常工作;构建控制系统网络拓扑,实现外加电流腐蚀控制系统的远程监测和控制。
外围部件研究。研制了导管架外加电流阴极保护系统电缆系统安装技术、长寿命辅助阳极接头和屏蔽设备,以及筛选了长寿命辅助阳极和长寿命大容量电源。
实验室模型及实海测试模型
(4)船舶与海洋工程结构疲劳损伤研究
先后承担了多项国家863、973、海军预研和重大专项项目中与结构疲劳强度相关的课题,开展了多轴疲劳、结构断裂、腐蚀疲劳、腐蚀断裂等科研课题的研究。围绕“结构疲劳与断裂”方向,基于裂纹最大张口位移,提出了简便地评估裂尖应力强度因子、裂尖塑性区尺寸和裂尖张开位移的工程化计算方法;基于应力自平衡特性提出等效热点应力法,建立了考虑焊接残余应力的多轴疲劳寿命模型;基于微动磨损理论和腐蚀模型,提出了锚链节点接触面累积腐蚀、磨损耦合损伤的工程化评价模型;基于腐蚀与载荷之间的耦合作用,提出了考虑腐蚀影响的结构疲劳寿命的计算方法等研究成果,基于这些研究成果申请到两项国家自然科学基金面上基金和一项国家自然科学基金青年基金,在国内外期刊上发表30多篇学术论文,其中SCI论文近10篇,EI论文20余篇。
自升式平台桩靴的强框架疲劳分析
锚链磨损腐蚀分析