항만 터미널에 음극 보호 기술 적용

음극 보호(CP) 기술은 항만 및 부두 산업에서 중요한 부식 방지 기술로, 주로 강철 파일, 강철 파이프 파일, 강철 시트 파일, 강철 게이트, 송유관 및 교차하는 해상 교량 기초와 같은 금속 구조물을 해수, 조석대 및 토양 환경의 전기화학적 부식으로부터 보호하는 데 사용됩니다. 항만 시설은 높은 염도, 습도, 습윤-건조 조건이 반복적으로 발생하고 생물 오손이 발생하는 복잡한 부식 환경에 만성적으로 노출되어 있습니다. 부식 방지 코팅과 결합된 음극 방식은-구조적 서비스 수명을 크게 연장합니다(일반적으로 50년 이상 설계).

1. 부식 구역

항구와 부두의 부식 환경은 위치에 따라 다음과 같은 구역으로 구분됩니다.

• 침수 구역: 용존 산소, 염분, 온도 및 해양 생물의 영향을 받아 부식 속도가 영구적인 해수 침수입니다.
• 조수대: 습한-건식 조건이 교대로 발생하여 산소 농도 셀 부식을 일으키며 부식 속도가 가장 높습니다(최대 0.5mm/년).
• 스플래시 존(Splash Zone): 반복되는 파도와 물보라 충격으로 조석대 다음으로 부식률이 두 번째로 높은- 현상입니다.
• 대기 지대: 염무 및 UV 방사선은 코팅 저하 및 박리를 가속화합니다.

2. 1차 부식 형태

• 전기화학적 부식: 금속-전해질(해수/토양) 접촉으로 인해 부식 셀이 형성됩니다.
• 틈새 부식: 강철 파일, 펜더 및 볼트 사이의 연결부에 부식성 매체가 축적되는 것입니다.
• 미생물 영향 부식(MIC): 황산-환원 박테리아(SRB)가 국부 부식을 가속화합니다.
• 표류 전류 부식: 항만 전력 시스템이나 선박의 전기 간섭.

두 가지 주요 CP 방법은 항구와 부두에서 사용되며 구조 유형, 환경 조건 및 비용 효율성을 기준으로 선택됩니다.-

1. 희생양극 CP(SACP)

신청:

• 강관 파일/시트 파일: 양극은 파일 표면에 직접 용접되거나 볼트로 고정됩니다.
• 강철 게이트/펜더: 게이트 양쪽 또는 펜더 내부 표면에 양극이 고르게 분포되어 있습니다.
• 소형부두/임시구조물 : 외부전원 없이 설치가 용이합니다.

양극 재료:

• 알루미늄 합금 양극: 높은 전류 효율(85%~90%) 및 용량으로 해수에 적합합니다.
• 아연 합금 양극: 해수/퇴적물에서 전류 효율이 90%~95%로 안정적인 성능을 발휘합니다.

디자인 고려사항:

에이. 보호 전류 밀도:

• 침수 구역: 80-120mA/m²
• 조석대: 150-200mA/m²(양극 밀도 증가 필요)
• 심토대: 20-25mA/m²

비. 양극 레이아웃:

• 조석대와 진흙선 아래에 초점을 맞춘 말뚝의 원주 분포.
• Segmented arrangement for long piles (>30m) 전류 분포의 균형을 유지합니다.

2. 인상된 현재 CP(ICCP)

신청:

• 대형 터미널(예: LNG/컨테이너 터미널): 광범위한 적용 범위에 대한 현재 수요가 높습니다.
• 복잡한 구조물(예: 교차-해교 말뚝, 파이프라인): 동적 전류 조정이 필요합니다.
• 저항력이 높은-환경(예: 모래 토양 또는 담수 지역)

시스템 구성요소:

에이. 양극 재료:

• Mixed Metal Oxide (MMO) anodes: Current density up to 600 A/m², >수명은 25년.
• 귀금속 양극(Pt/Nb): 부식성이 높은 환경에 적합하지만 가격이 엄청나게 비쌉니다.

비. 전원 공급 장치:

• 변압기 정류기: 출력을 자동으로 조정하여 -0.80~-1.10V(Ag/AgCl 대비)를 유지합니다.
• 통합 원격 모니터링: 클라우드/로컬 제어 센터로의 실시간 데이터 전송(변압기 정류기 출력 전류, 출력 전압, 음극 보호 전위, 장비 작동 상태 및 오류 경보)을 위해 유선/무선/RS485/모바일 네트워크를 지원합니다.{1}} 스마트 정류기를 통해 원격 작동/파라미터 조정이 가능합니다.

기음. 기준 전극:

• 해수: 실시간 모니터링을 위한 Ag/AgCl 또는 Zn 전극-

디자인 고려사항:

에이. 양극층 배치:

• 해양 양극층: 터미널 전면 근처의 해저에 배치됩니다.

비. 현재 분포 최적화:

• 사각지대를 제거하기 위한 분산 양극(예: MMO 슬레드).
• 전류 분포를 시뮬레이션하는 BEM(경계 요소 방법) 소프트웨어입니다. (예: Beasy, COMSOL).

1. 국제 및 국내 표준

국제적인:

• ISO 15589-2-2012 석유, 석유화학 및 천연가스 산업 - 파이프라인 운송 시스템의 음극 보호 2부: 해양 파이프라인
• NACE SP 0169 지하 또는 수중 금속 배관 시스템의 외부 부식 제어
• NACE SP0176-2007 석유 생산과 관련된 영구 설치된 강철 해양 구조물의 침수 구역 부식 제어
• DNV-RP-B401-2021 음극 보호 설계
• DNVGL-RP-F103-2016 갈바닉 양극을 통한 해저 파이프라인의 음극 보호

중국 표준:

• GB/T 35988-2018 석유 및 천연가스 산업-해저 파이프라인 음극 방식
• JTS 153-3-2007 항만 엔지니어링의 강철 구조물 부식 방지 기술 코드
• JTS 153-2015 수상 운송 공학 구조물의 내구성 설계 표준
• GJB 156A-2008 항만 시설을 위한 희생 양극 보호 설계 및 설치
• GB/T 17005-2019 해안 구조물의 전류 음극 보호 시스템에 대한 일반 요구 사항

2. 복합 보호 설계

코팅 + CP 시너지 효과:

• Coatings (e.g., epoxy glass flake, polyurethane) as primary defense (>95% 적용 범위).
• CP는 코팅 결함(핀홀, 건축 손상)을 보호합니다.

잠재적인 호환성:

• 과도한-보호를 피하세요(<-1.10 V) causing coating disbondment/hydrogen embrittlement.

3. 표류 전류 완화

배수 조치:

• 영향을 받는 지역에 배수 장치를 설치하십시오.
• 단열 플랜지를 사용하여 항만-육로 파이프라인을 격리합니다.

• 나이지리아 LNG(NLNG) T7 터미널 CP 프로젝트
• BASF (광동) 통합 프로젝트 벌크 액체 터미널
• Zhoushan LNG 수용 터미널 및 충전소 부두 프로젝트(절강)
• Zhejiang Petrochemical 40 Mtpa(연간 백만 톤) 정유-화학 통합 1단계 액체 화학 부두
• 홍콩 LNG 터미널 CP & RMS 모니터링 시스템
• 마타바리 석탄-화력 발전소 석탄 부두(방글라데시)
• 복주항 삼도항구 청아오서구 1선석 설치

1. 기존 방법

잠재적인 측정:

• 수중: 휴대용 기준 전극을 갖춘 다이버.
• 조수대: 고정 전극 또는 드론- 장착 센서.

양극 소비:

• 남은 수명에 대해 정기적으로 계량하거나 전기화학적 임피던스 분광법(EIS)을 사용합니다.

2. 스마트 모니터링 시스템

원격 플랫폼:

• 클라우드 서버 또는 제어 센터에 원격 전송하여 정류기 출력(전류, 전압, CP 전위) 및 양극 성능(전류, 전위, 온도)을 실시간으로 모니터링합니다.
• 양극 수명 예측 및 부식 경고를 위한 AI 알고리즘.

ROV(원격조종차량):

• 심층수 양극/코팅 육안 검사-

1. 기술적 과제

환경적 복잡성:

• 양극 전류 차폐를 유발하는 슬러지 범위(부유 양극/펄스 전류 필요)
• 코팅 열화를 가속화하는 열대 항구 조건.

비용-효율성:

• 대형 터미널의 경우 ICCP 초기 비용이 높습니다(총 부식 방지 예산의 20-30%).

2. 혁신

친환경-양극:

• Cd{0}}가 없는 Zn 합금, 용해도가 낮은- Al 합금으로 해양 오염을 줄입니다.

재생 가능 에너지:

• 태양광/풍력-전력을 사용하는 ICCP(예: 칭다오 동자커우항 파일럿).

스마트 코팅:

• CP와 시너지 효과를 발휘하는 자가-코팅(마이크로캡슐 기술)

CP 기술은 통합 부식 분석, 재료 과학 및 스마트 모니터링이 필요한 항만 인프라 안전에 여전히 중요합니다. 향후 개발은 심해 터미널과 친환경 항구에 대한 수요를 충족하기 위해 친환경 소재, 지능형 시스템 및 재생 에너지 통합에 중점을 두고 글로벌 항구 엔지니어링을 고효율, 저탄소 및 수명 연장 방향으로 추진할 것입니다.