Προσομοίωση καθοδικής προστασίας πλωτής υπεράκτιας κατασκευής πολλαπλών χρήσεων

Γιαννίκιος, Ιωάννης; Giannikios, Ioannis

dc.contributor.author	Γιαννίκιος, Ιωάννης	el
dc.contributor.author	Giannikios, Ioannis	en
dc.date.accessioned	2018-12-17T09:44:36Z
dc.date.available	2018-12-17T09:44:36Z
dc.date.issued	2018-12-17
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/48248
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.16269
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Καθοδική	el
dc.subject	Comsol	en
dc.subject	Προστασία	el
dc.subject	Προσομοίωση	el
dc.subject	Πλωτή	el
dc.subject	Ανεμογεννήτρια	el
dc.subject	Muyltiphysics	en
dc.subject	Cathodic	en
dc.subject	Protection	en
dc.subject	Dissolving	en
dc.subject	Anodes	en
dc.title	Προσομοίωση καθοδικής προστασίας πλωτής υπεράκτιας κατασκευής πολλαπλών χρήσεων	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Corrosion and anti-corrosives--Research	el
heal.classification	Naval architecture	el
heal.classificationURI	http://id.loc.gov/authorities/subjects/sh85033051
heal.classificationURI	http://data.seab.gr/concepts/3a4bc517a0cd15244482ec3fd0b1d350d4ce5b8a
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2018-10-20
heal.abstract	This thesis investigates the cathodic corrosion protection system of a multipurpose floating structure by developing a model (FEM – in Comsol Multiphysics) and applying simulations on the designed floating structure. A Corrosion model for GACP (Galvanic Anode Cathodic Protection) systems is developed which considers seawater conductivity, anodes capacity, environmental conditions and predicts the steel’s potential and current flow. Kinetic expressions, as simulation input, are iteratively fitted to measured potentials until the simulation outcomes match desired potential and current values. The calculated average and maximum protection potential at the structure’s surface is calculated and compared to the requirements that classification society dictates, namely DNV-GL. Salt water and humidity increase corrosion rate on intermittently or completely submerged parts of the structure. But high levels of corrosion decrease the bearable loads by reducing the components’ dimensions and therefore increasing the resolved stress and strain. Hence, it is obligatory to evaluate the corrosion rate and evolution during the structure’s service life and if it is effectively protected against corrosion. To prevent thickness reduction beyond the allowed margins on the structural components, certain regulations instructed from DNV have to be met regarding the potential distribution and the dissolution (thus current) of the structure and the protection system. However, the corrosion rates will vary within the different components of the marine structure, depending on their position relative to the protection means, but also to the state of the protection system (e.g. the current provided in a certain component will be less if the same source sends current to another one). It is therefore necessary to apply calculations on each floating structure before the anodes are installed (especially when new design is made). The examined structure is a result of the thorough research conducted by the Laboratory for Floating Structures and Mooring Systems of National Technical University of Athens. Moreover, it is a multi-purpose floating structure suitable for offshore wind and wave energy sources exploitation. This structure has not been installed yet and the study of the cathodic protection system is vital since its design is groundbreaking and one of the kind. This study showed that the solely use of a GACP system is insufficient to meet the DNV-GL standards and a combination of anti-corrosive methods is needed. In detail, because of the complexity of the platform’s geometry the anodes were incapable to keep the potential below -0.9 Volts (as the classification society dictates) on the surface of the steel structure. As a result the steel’s degradation would initiate at 17 years while at -0.8Volt and will result a loss of 0.4 mm in thickness for some parts of the platform by the end of the design life. Consequently, an alternative of applying cathodic protection by means of GACP combined with the use of coatings on the endangered surfaces has been introduced. In this case the DNV-GL standards were successfully met and the service life of the structure was eventually prolonged to 25 years.	en
heal.abstract	Η παρούσα διπλωματική εργασία έχει ως σκοπό την μελέτη και προσομοίωση του συστήματος καθοδικής προστασίας μίας υπεράκτιας πλωτής κατασκευής πολλαπλών χρήσεων που σχεδιάστηκε από το Εργαστήριο Πλωτών Κα τασκευών και Συστημάτων Αγκύρωσης της σχολής Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών του ΕΜΠ . Αυτό επιτυγχάνεται μέσα από τρία στάδια: εμβάθυνση στις αρχές των μεθόδων καθοδικής προστασίας , ανάλυση και κατανόηση του φαινομένου της διάβρωσης και της προστασίας της , μελέτη της υπό προστασίας κατασκευής και τέλος , προσομοίωση του φαινομένου της καθοδικής προστασίας στο πρόγραμμα Comsol Multiphysics 5.3 . Σ ε πρώτο στάδιο γίνεται αναφορά στη σημασία της καθοδικής προστασίας (ΚΠ) και στις βασικές ηλεκτροχημικές αρχές που την διέπουν. Η ΚΠ αποτελεί τ η ν κυρίαρχη μέθοδο προστασίας για τις πλωτές κατασκευές , όπως οι υπεράκτιες ανεμογεννήτριες ή οι πλατφόρμες εξόρυξης υδρογονανθράκων , συνήθως είναι και η μόνη για τα μέρη της κατασκευής που είναι εκτεθειμένα μονίμως στο θ αλασσινό νερό. Οι δύο βασικοί μέθοδοι καθοδικής προστασίας είναι η τοποθέτηση θυσιαζόμενων ανόδων (GACP) και η εφαρμογή επιβαλλόμενου ρεύματος (ICCP). Και οι δύο μέθοδοι έχουν εφαρμογή στις υπεράκτιες κατασκευές , με την πρώτη όμως να θεωρείται καταλληλό τερη για πλωτές κατασκευές που βρίσκονται σε μεγάλη απόσταση από την ακτή. Η πλωτή κατασκευή πολλαπλών χρήσεων που μελετήθηκε έχει την ιδιαιτερότητα ότι αποτελείται από μία ανεμογεννήτρια και τρει ς συσκευ ές ταλαντευόμενης υδάτινης στήλης (Oscillating Water Column – OWC) . Με αυτή την καινοτομία επιτυγχάνεται η εκμετάλλευση τόσο της αιολικής , όσο και της κυματικής ενέργειας που υπάρχει άφθονη στην περιοχή της εγκατάστασης . Η ανεμογεννήτρια στηρίζεται σε μία πλωτή τριγωνική πλατφόρμα όπου στις γωνίες αυτής υπάρχουν τρεις συσκευές OWC . Σκοπός της μελέτης είναι η βέλτιστη προστασία της κατασκευής από την διάβρωση του θαλάσσιου περιβάλλοντος . Η επιφάνεια που βρίσκεται μονίμως μέσα στο νερό καθώς και αυτή που αν ήκει στην ζώνη ψεκασμού ( splash zone ) από τα απερχόμενα κύματα είναι οι περιοχές με το μεγαλύτερο ρυθμό διάβρωσης. Η μέθοδος ΚΠ που θα εφαρμοστεί για την προστασία της κατασκευής είναι η εφαρμογή θυσιαζόμενων ανόδων. Ο καθορισμός του αριθμού και του τύπου των ανόδων έγινε βάσει των προδιαγραφών που ορίζει ο DNV - GL για την προστασία από την διάβρωση των υπεράκτιων ανεμογεννητριών. Η βέλτιστη θέση των ανόδων στην κατασκευή βρέθηκε με την προσομοίωση του προβλήματος στο πρόγραμμα Comsol Multiphysics 5 .3 , που βασίζεται στην μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων. Μέσω του προγράμματος αυτού , έγινε μια στατική αλλά και χρονική μελέτη της κατανομής του δυναμικού πάνω στην επιφάνεια της κατασκευής και των ανόδων. Γνωρίζοντας το ηλεκτρικό δυναμικό είμαστε σε θέση να γνωρίζουμε ποια σημεία είναι πιο επιρρεπή στην διάβρωση μέσα στα χρόνια και χρήζουν προσοχής	el
heal.advisorName	Παντελής, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Μαυράκος, Σπυρίδων	el
heal.committeeMemberName	Παντελής, Δημήτριος	el
heal.committeeMemberName	Τσουβαλής, Νικόλαος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Ναυπηγών Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Θαλάσσιων Κατασκευών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	105 σ.
heal.fullTextAvailability	true