Ochrona katodowa nóg platformy "Baltic Beta"

• Autorzy: Żakowski, K.

Warianty tytułu

EN

Cathodic protection of the "Baltic Beta" platforms legs

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Konstrukcje morskie wymagają skutecznej i niezawodnej ochrony przeciwkorozyjnej, bez której degradacja materiału doprowadzić może do awarii, a nawet katastrof. Obecnie stosuje się łącznie zabezpieczenia powłokowe oraz ochronę katodową. Ochrona katodowa konstrukcji morskich jest problemem złożonym. Nie istnieją uniwersalne rozwiązania systemów ochronnych. Każda konstrukcja wymaga indywidualnego opracowania koncepcji realizacji ochrony oraz indywidualnego projektu technicznego. Wymaga to od projektantów nie tylko wiedzy teoretycznej, ale także doświadczenia praktycznego. W niniejszej pracy przedstawiono opracowanie ochrony katodowej nóg platformy wydobywczej ropy naftowej i gazu ziemnego pracującej na Morzu Bałtyckim. Opisano badania przedprojektowe, koncepcję realizacji ochrony, projekt techniczny, rozruch instalacji i badania skuteczności wdrożonego opracowania. Zagadnienia te poprzedzono omówieniem problematyki korozji i ochrony katodowej konstrukcji morskich. Do prawidłowego zaprojektowania ochrony katodowej konieczne jest rozpoznanie zagrożenia korozyjnego obiektu i określenie wielkości zapotrzebowania na prąd ochronny. Dlatego bardzo ważnym etapem są badania i pomiary przedprojektowe. W pracy opisano przeprowadzone badania profili potencjałowych nóg platformy, próbną polaryzację katodową, detekcję interferencji stałych i zmiennych pól elektrycznych. W badaniach wykorzystano metodę analizy czasowo-częstotliwościowej rejestrów potencjałów, którą opracowano na potrzeby oceny zagrożenia korozyjnego konstrukcji przemysłowych. Do ochrony katodowej nóg platformy "Baltic Bela" opracowano nowatorską koncepcję zastosowania układów anod galwanicznych umieszczonych na dnie morskim. Takie rozwiązanie nie było dotychczas w Polsce stosowane do ochrony katodowej konstrukcji dalekomorskich. Rozwiązanie techniczne instalacji przedstawione w niniejszej pracy dostosowano do specyfiki obiektu i technicznych możliwości wykonawczych na pełnym morzu. Zapewniono mobilność układu, gdyby zaistniała taka potrzeba (możliwość przeniesienia układów anodowych na inne miejsce). Badania skuteczności wdrożonego systemu ochrony katodowej potwierdziły efektywność opracowanego rozwiązania.

EN

Marine structures require efficient and reliable corrosion protection, without which the material degradation can lead to failure, sometimes crash. At present protective coatings and cathodic protection arę applied together. Cathodic protection of marine structures is a complex issue. There are no universal solutions of protective systems. Each structure requires an individual concept of protection and individual design. This requires that the designers have not only theoretical knowledge but also practical experience. This paper presents the development of cathodic protection of offshore oil platform operating on the Baltic Sea. The pre-design studies, the concept of protection implementation, technical design, installation commissioning and the effectiveness testing of the implemented elaboration are described. These topics arę preceded by a discussion of the problems of corrosion and cathodic protection of marine structures. For the proper design of cathodic protection it is necessary to recognize the risk of corrosion of the object and determine the protection current demand. Therefore, the research and pre-design measurements are very important steps. The paper describes the platform legs potential-profile studies, a test cathodic polarization, interference detection of constant and variable electric fields. In the study the method of time-frequency analysis of potential records was used, which has been developed for corrosion risk assessment of industrial structure. A new innovative concept of application of the galvanic anode systems placed on the seabed has been developed for the cathodic protection of "Baltic Beta" platform legs. Such a solution has not been applied in Poland for the cathodic protection of offshore structures yet. The technical solution presented in this work was adapted to the specificity of the structure and to the technical feasibility of implementing at sea. A system mobility was assured, if there was such a need (the necessity of transfer to another place). Study of the effectiveness of the implemented cathodic protection system has confirmed the effectiveness of the developed solution.

Słowa kluczowe

PL

Baltic Beta; układy anod galwanicznych; ochrona katodowa

EN

Baltic Beta; cathodic protection; galvanic anode systems

• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Politechniki Gdańskiej. Chemia
• Rocznik: 2011
• Tom: Nr 68(619)
• Strony: 3-53
• Opis fizyczny: Bibliogr. 71 poz., rys.

Twórcy

autor

Żakowski, K.

• Katedra Elektrochemii, Korozji i Inżynierii Materiałowej

Bibliografia

• [1] Garverick L.: Corrosion in the petrochemical industry, ASM International 1994.
• [2] Żakowski K., Darowicki K.: Stray currents and pollution of the environment, Polish Journal of Environmental Studies, 8 (4), 209-212 (1999).
• [3] Wranglen G.: Podstawy korozji i ochrony metali. Warszawa, WNT 1985.
• [4] Ochrona elektrochemiczna przed korozją. Teoria i praktyka, red. J. Ostaszewicz. Warszawa, WNT 1991.
• [5] DN V Recommended Practice B401:2005. Cathodic protection design.
• [6] Ahmad Z.: Principles of Corrosion Engineering and Corrosion Control, Elsevier Ltd. 2006.
• [7] PN-EN-13174:2005. Ochrona katodowa instalacji portowych.
• [8] Little B. J., Lee J. S.: Microbiologically Influenced Corrosion, ed. R. W. Revie, Wiley Series in Corrosion. New Jersey, John Wiley and Sons Inc. 2007.
• [9] ASM Handbook Volume 13A. Corrosion: Fundamentals, Testing, and Protection, ASM International 2003.
• [10] Esaklul K. A., Ahmed T. M.: Prevention of failures of high strength fasteners in use in offshore and subsea applications, Engineering Failure Analysis, 16, 1195-1202 (2009).
• [11] Melchers R. E.: The effect of corrosion on the structural reliability of steel offshore structures, Corrosion Science, 47, 2391-2410 (2005).
• [12] PN-EN-12473:2005. Ogólne zasady ochrony katodowej w wodzie morskiej.
• [13] PN-EN-13173:2007. Ochrona katodowa stalowych przybrzeżnych konstrukcji pływających.
• [14] Żakowski K., Darowicki K.: Ochrona katodowa. Gdańsk, Wydaw. Politechniki Gdańskiej 2011.
• [15] Lernieux H., Hartt W. H.: Galvanic anode current and structure current demand determination methods for offshore structures, Corrosion, 62 (2), 162-173 (2006).
• [16] Hartt W. H., Zhang X., Chu W.: Issues associated with expiration of galvanic anodes on marine structures, Corrosion, 61 (11), 1035-1040 (2005).
• [17] Morgan J.: Cathodic protection, NACH International 1987.
• [18] Jeffrey R., Melchers R. I7/.: Bacteriological influence in the development of iron sulphidc species in marine immersion environments, Corrosion Science, 45 (4), 693 714 (2003).
• [19] Little B. J., Lec J. S., Ray R. l.: The influence of marine biofilms on corrosion: A concise review, Electrochimica Acta, 54 (1), 2-7 (2008).
• [20] Britton J.: Offshore pipeline cathodic protection retrofit strategies, NACE CORROSION/2002, Paper no. 02018(2002).
• [21] Khazraei M. A.: Short history of cathodic protection for fixed offshore structures, Journal of Corrosion Science and Engineering, 9(14), (2005).
• [22] Jelinck J., Heifjord U. O., Blakset T. J., Morton D.: Current density surveys for optimizing offshore anode retrofit design, Materials Performance, 35 (4), 19-23 (1996).
• [23] Norway NORSOK. Standard M-503:2007. Cathodic protection.
• [24] Li Y., Liu J., Duan J., Hou B.: Thermally sprayed aluminum and zinc coatings for tidal zone cathodic protection of offshore platform pile legs, Materials Performance, 45 (12), 16—20 (2006).
• [25] Żakowski K.., Darowicki K.: Evaluation and characterisation of the condition of individual components of cathodic protection systems, Anti-Corrosion Methods and Materials, 51 (4), 253-258 (2004).
• [26] Żakowski K., Darowicki K.: Diagnozowanie systemów ochrony katodowej techniką spektroskopii impedancyjnej, Ochrona przed Korozją, 45, 186-189 (2002).
• [27] Żakowski K.: EIS in diagnostic of cathodic protection systems, Physicochemical Mechanics of Materials, sp. is. 3, vol. l, 403-408 (2002).
• [28] Żakowski K., Darowicki K.: Diagnosis of reference electrodes in cathodic protection systems by electrochemical impedance spectroscopy, Corrosion Reviews, 20 (4-5), 391-401 (2002).
• [29] Modelling of cathodic protection systems, ed. R. Adey. Southampton UK, WIT Press, 2006.
• [30] Santana Diaz E., Adcy R.: Optimising the location of anodes in cathodic protection systems to smooth potential distribution, Advances in Engineering Software, 36 , 591-598 (2005).
• [31] Miyata Y., Akira Y., Wakabayashi T., Mochizuki N.: Estimating anode consumption in sea-water from cathodic potential, Materials Performance, 47 (2), 32-35 (2008).
• [32] Żakowski K., Darowicki K.: Przegląd metod oceny zagrożenia korozyjnego wywoływanego przez prądy błądzące, Ochrona przed Korozją, 42 (l s), 112-116(1999).
• [33] Żakowski K., Darowicki K.: Methods of evaluation of the corrosion hazard caused by stray currents to metal structures containing aggressive media, Polish Journal of Environmental Studies, 9 (4), 237-241 (2000).
• [34] DAQ Card E Series User Manual, Part Number 321138A-01, National Instruments Corporation 1996.
• [35] Żakowski K., Darowicki K.: Sources of stray currents and their effect on corrosion processes, Solution of Corrosion Problems in Advanced Technologies, ed. G. Schmitt, M. Schuetze, DECHEMA Aachen, Germany 1999.
• [36] Peabody A. W.: Control of Pipeline Corrosion, MACE International 2001.
• [37] Freiman L. L: Stray-current corrosion criteria for underground steel pipelines, Protection of Metals, 39 (2), 172-176 (2003).
• [38] Żakowski K., Darowicki K.: Potential changes in an electric field and electrolytic Corrosion, Anti-Corrosion Methods and Materials, 50 (1), 25-33 (2003).
• [39] Żakowski K., Darowicki K.: Non-stationary analysis of stray currents, ISE Meeting Electrochemistryat the Turn of the Millennium, Warsaw, Paper No. 561 (2000).
• [40] Żakowski K., Darowicki K.: Some aspects of potential measurements in a stray current field, Corrosion Reviews, 19 (1), 55-67 (2001).
• [41] Darowicki K., Żakowski K.: New time-frequency method of detection of stray currents interference on metal structures, Corrosion Science, 46 (5), 1061-1070 (2004).
• [42] Żakowski K., Darowicki K.: Detection of stray current field interference on metal constructions using STFT, Key Engineering Materials, 293-294, 785-792 (2005).
• [43] Żakowski K.: A time-frequency method for detection of electromagnetic field interference on metal constructions, Industrial heat exchanger problems ~ NDT inspection, EFC task force 2 workshop, 276 (2004).
• [44] Żakowski K., Darowicki K.: Czasowo-częstotliwościowa metoda badania interferencji pola prądów błądzących na konstrukcje podziemne, Inżynieria Powierzchni, Nr 2A, 221-226 (2005).
• [45] Żakowski K., Darowicki K.: Evaluation of electric fields influence on hydrotechnical constructions using STFT, Polish Journal of Environmental Studies, 14, 192-195 (2005).
• [46] Quian S., Chen D.: Join time-frequency analysis. Methods and Applications, Prentice Hall PTR, Upper Saddle River, NJ 2006.
• [47] Ramirez R.: The FFT Fundamentals and Concepts, Tektronix Inc., Englewood Cliffs, NJ 1985.
• [48] Allen R. L,.,Mills D. W.: Signal analysis. Time, frequency, scale, and structure, Wiley-Interscience, IEEE Press 2004.
• [49] Carmona R., Hwang W-L., Torresani H.: Wavelet Analysis and its Applications. Practical Time-Frequency Analysis, Academic Press, NY 1998.
• [50] Żakowski K.: Detection and time/frequency analysis of electric fields in the ground, Anti-Corrosion Methods and Materials, 54 (5), 294-300 (2007).
• [51] Żakowski K.: The method of detection of electromagnetic fields in ground, Physicochemical Mechanics of Materials, sp. is. 5, Vol. l, 397-399 (2006).
• [52] Żakowski K.: The determination and identification of stray current source influences on buried pipelines using time/frequency analysis, Anti-Corrosion Methods and Materials, 56 (6), 330-333 (2009).
• [53] Żakowski K., Darowicki K.: Analiza czasowo-częstotliwościowa standaryzowanych sygnałów pól prądów błądzących, Ochrona przed Korozją, lls/A, 377-380 (2007).
• [54] Żakowski K.: Ocena zagrożenia rurociągów podziemnych korozją wywoływaną przez prąd przemienny, Ochrona przed Korozją, 54 (3), 104-106 (2011).
• [55] Chyn Ou K., Kuo Wu J.: EfTect of calcareous deposits formation on the hydrogen absorption of steel, Materials Chemistry and Physics, 48, 52-55 (1997).
• [56] Zamanzade M., Shahrabi T., Yazdian A.: Improvement of corrosion protection propertics of calcarcous deposits on carbon steel by pulse cathodic protection in artificial sea water, Anti-Corrosion Methods and Materials, 54 (2), 74-81 (2007).
• [57] Neyille A. Morizot A. P.: Calcareous scales formed by eathodic protection - an assessment of characteristics and kinetics, Journal of Crystal Growth, 243, 490-502 (2002).
• [58] Deslouis C., Festy D., Gil O., Rius G., Touzain S., Tribollet B.: Characterization of ealcareous deposits in artificial sea water by impedance techniques - Deposit of CaCO3 without Mg(OH)2, Electrochimica A eta, 43(12-13), 1891-1901 (1998).
• [59] Deslouis C., Testy D., Gil O., Rius G,. Touzain S., Tribollet B.: Characterization of ealcareous deposits in artificial sea water by impedance techniques - 3. Deposit of CaCO3 in presence of Mg(ll), Electrochimica Acta, 48 (12), 1645-1654 (2003).
• [60] Neville A., Morizot A. P.: Calcareous scales formed by cathodic protection an assessment of characteristics and kinetics, Journal of Crystal Growth, 243, 490-502 (2002).
• [61] Barchiche Ch., Deslouis C., Gil O., Joiret S., Refait Ph., Tribollet B.: Role of sulphate ions on the formation of ealcareous deposits on steel in artificial seawater; the formation of Green Rust compounds during cathodic protection, Electrochimica Acta, 54 (13), 3580-3588 (2009).
• [62] Benedetti A., Magagnin L., Passaretti F., Chelossi E., Faimali M., Montcsperelli G.: Cathodic protection of carbon steel in natural seawater: Effect of sunlight radiation, Electrochimica Acta, 54 (26), 6472-6478 (2009).
• [63] Binnig G., Quate C. F., Gerber Ch.: Atomic force microscopy, Physical Review Letters, 56 (9), 930-933 (1986).
• [64] Barchiche C., Deslouis C., Gil O., Refait P., Tribollet B.: Charaeterisation of ealcareous deposits by electrochemical mcthods: role of sulphates, calcium concentration and temperature, Electrochimica Acta, 49 (17-18), 2833-2839 (2004).
• [65] Morizot A. P., Neville A., Taylor J. D.: An assessment of the formation of electrodeposited scales using scanning electron and atomic force microscopy, Journal of Crystal Growth, 237— 239,2160-2165(2002).
• [66] Britton J.: Cathodic protection surveys of offshore platforms - a new approach, NACE Corrosion 98, Paper No. 729 (1998).
• [67] von Baeckmann W., Schwenk W., Prinz W.: Handbook of cathodic corrosion protection, Elsevier Science, USA 1997.
• [68] von Baeckmann W., Schwenk W.: Katodowa ochrona metali. Warszawa, WNT 1976.
• [69] Żakowski K.: Modernizacja systemu ochrony katodowej platformy morskiej, Ochrona przed Korozją, 54 (7), 470-471 (2011).
• [70] Żakowski K..: Studying the effectiveness of a modernized cathodic protection system for an offshore platform, Anti-Corrosion Methods and Materials, 58 (4), 167-172 (2011).
• [71] Żakowski K., Darowicki K.: Ochrona katodowa metalowych konstrukcji podziemnych i zanurzonych. Materiały szkoleniowe. Gdańsk, Wydaw. Politechniki Gdańskiej 2011.