我国海上风电场中一种导管架阴极保护效果模拟分析研究

曲本文 朱帅帅 陈志强 张 宇

（1. 青岛双瑞海洋环境工程股份有限公司，山东 青岛 266101；2. 中国船舶重工集团公司第七二五研究所 海洋腐蚀与防护重点实验室，山东 青岛 266237）

0 引言

我国目前已经进入海上风电场建设高速发展时期，海上风电场中所使用的钢结构的防腐效果如何一直是各界探讨的关键问题，是否能够在全服役期达到阴极保护要求，急需验证。

我国海上风电元年起于2014年[1]，而国内最早建设的海上风电场是2010年-上海东海大桥风电场[2]，目前还远远未达到最终年限，所有设计方案都是按照相关标准进行计算以及以往经验得来的；而国外风电场的设计方案都会进行仿真模拟分析后再决定最终的设计方案；鉴于此特利用Beasy仿真计算软件，计算国内风电场使用的导管架在服役初期和服役末期的阴极保护电位，以核实是否达到阴极保护电位-780～-1100mV（Vs银氯化银参比电极）[3]要求。

海上风电场钢结构暴露环境分为大气区、浪溅区、全浸区和内部区。[4]阴极保护主要保护浪溅区、全浸区（海水区和海泥区）和内部区（内部混凝土除外）。

1 数值仿真计算原理

在电解质区域内，由欧姆定律知，模型表面电位和电流密度满足方程(1)。

式（1）中，i为电流密度，E为电位、k为环境电导率。由式（1）可知，任意时刻微小立方体积元（dx×dy×dz）中电荷量的变化量为：

当阴极保护系统产生的电场达到平衡状态时，微小体积元中的电量处于恒定状态，即Q=0，则：

由此可知，阴极保护过程的控制方程为拉普拉斯方程。……