牺牲阳极阴极保护设计缺乏针对单块阳极形状尺寸和整体方案的优化方法。为解决此问题,首先引入细长系数和扁平系数的概念;然后基于规范推导无涂层时牺牲阳极形状尺寸与所需牺牲阳极总数量和总质量之间的关系;接着利用结构物的极化要求和牺牲阳极材料的消耗要求等确定牺牲阳极形状尺寸的可行域;最后结合经济性指标建立完整的优化问题模型并给出求解方法。此优化设计方法能够确定牺牲阳极形状尺寸和获得经济性最优的整体方案。

针对张力腿平台下浮体的防腐设计,进行阴极保护方面的研究:首先分析了外加电流阴极保护方法和牺牲阳极阴极保护方法的特点,选择后者作为保护措施;然后结合牺牲阳极阴极保护机理,比对国标和DNV等规范提供的相关阴极保护设计方法的异同,选择后者作为设计准则;最后以某张力腿平台为例进行基于DNV RP B401规范的牺牲阳极阴极保护设计。研究表明:牺牲阳极阴极保护技术成熟,DNV RP B401规范设计过程较为周详,能应用于张力腿平台下浮体的阴极保护设计。

海洋工程领域常用的牺牲阳极阴极保护设计法可能存在过度设计的问题。针对此问题,文章介绍了适用于无涂层结构物的DESIGN SLOPE牺牲阳极阴极保护设计法。首先,简述了阴极保护下结构物表面生成钙镁沉积层的机理,分析了结构物表面极化特性在设计寿命期内的变化情况;然后,结合牺牲阳极阴极保护系统等效电路,引出DESIGN SLOPE的概念,说明该设计方法的基本理论;最后,应用DESIGN SLOPE设计法完成某平台牺牲阳极阴极保护设计工作。该法能够避免牺牲阳极阴极保护过度设计,从而提高设计方案的经济性。