基于COMSOL 的钻井平台模拟海水腐蚀仿真分析开题报告

全文总字数：2594字

1. 研究目的与意义

因为钻井平台长期暴露在海水中，其金属主体结构受海水腐蚀严重，逐渐丧失其稳定的相关物理性能，会造成安全隐患。因此人们盼望能够生产出相对耐蚀的材料或者能有其他显著缓蚀的方法。但市面上比较典型的几种常规金属对缝隙腐蚀和孔腐蚀的耐蚀性都不是很好。其中部分金属还有相当严重的副作用，例如铜在海水中特别是硫化物较多的海水区易生成硫化铜;金属铝铝在海水中易受氯离子影响产生一定的局部腐蚀与孔腐蚀。相对近些年来，通过表面镀保护金属来减缓腐蚀，牺牲外部的保护金属，来使内部的承重金属保持较好的力学性能这一方法被广泛使用。综合比较，通过外加廉价保护金属形成一个牺牲阳极的阴极保护的缓蚀方法不仅经济而且是目前应用最广泛的，所以对在海水中金属结构的牺牲阳极的阴极保护的过程的研究是一项有重要意义的工作。

2. 国内外研究现状分析

碳钢是海水中应用最广泛的材料之一，它在各海域的腐蚀数据和海水腐蚀性已成为世界各国基本的腐蚀数据资料.为积累材料在我国海域的腐蚀数据、调查海水的腐蚀性，1982年开始，科技部和国家自然科学基金委组织全国海水腐蚀试验网站进行70余种材料5个周期16a的腐蚀试验和研究，已取得8一10a的腐蚀结果^[2]。主要的方法有：

1.挂片试验法与极化曲线试验法。采用静态挂片试验、动电位极化曲线试验研究了碳钢在模拟海水中的腐蚀行为。结果表明，c1-时腐性的影响最大，且腐蚀速度随着cl一浓度的增大先增大后减小，腐蚀形式主要为孔蚀;电极过程表现为阳极的极化率较小，阴极腐蚀过程的速度由氧的扩散过程所拉制，腐蚀主要是氧的去极化所致[3]。

2.失重法与电化学法。失重法(包括电阻法)是口前最直接最可靠的腐蚀速度测量方法，但测量周期长，信息少，耗费人力和时间，且不适合用于现场腐蚀监测相比之下，腐蚀电化学方法测试速度快，获得的信息更多，能够实现自动现场快速检测和监测，已经成为各种环境中广泛使用的测试金属腐蚀行为的重要方法。但是，与失重法相比，腐蚀电化学方法仍然是一种非直接腐蚀速度测量方法，需要在明确腐蚀机理的条件下，使用相适应的方法根据测定结果计算腐蚀速度参数因此，在解析锈层下金属腐蚀电化学数据时仍存在一定困难腐蚀电化学方法测定光洁表而钢铁腐蚀速度可获得与失重法一致的结果，但测定的带锈钢铁腐蚀速度却偏离失重法测定结果。且偏差随锈层增加而增大很多研究人员发现用sterneary方程训一算出来的锈层下腐蚀速度与失重法相比偏高，锈层厚度增加偏差增大andrade^[4]等ci发现用线性极化法测定钢筋在混凝土中腐蚀速度偏大很多flis等^[5]。czl认为钢筋经过长时间腐蚀后，r，减小，这主要是因为高价态的腐蚀产物被还原videm 737用多种电化学方法测量了钢在碱性溶液中的腐蚀速度，发现各种电化学方法测得的结果之间有很大分歧，主要原因是腐蚀产物的氧化还原活性影响了电化学测试过程novirk等cal也发现腐蚀产物的还原反应对带锈碳钢的腐蚀行为产生很大的影响事实上，锈层下金属的阴极过程不仅包含氧还原过程，也包含锈层高价态氧化物的还原过程，锈层也改变了氧传质过程锈层的存在增加了电化学方法测定腐蚀行为的复杂性。

3. 研究的基本内容与计划

1~2周(2.20~3.6)：查阅文献并了解金属腐蚀实验的相关参数要求和实验流程，准备好相关的试验用品的相关参数细节（做先期的参数准备）；

3~5周(3.6~3.20)：熟悉comsol软件的使用，并用comsol软件练习建立模型；

5~11周(3.21~4.27)：查阅资料独立完成论文并用comsol完成仿真与模拟并根据仿真结果提出一些建议；

4. 研究创新点

由于软件的特殊便捷性，通过色域的显示，可以很明显的看出不同区域的腐蚀状态。对于维护人员，通过该模型的模拟过程，可以直观的了解石油钢架不同区域的腐蚀程度，从而采取应有的保护措施。