BEASY 是 Computational Mechanics BEASY (簡稱 CMBEASY) 旗下的基于邊界元技術的高級工程預測軟件.CM BEASY隸屬英國 Computational Mechanics集團,  創建于 1978 年,總部位于南安普頓.集團成員 Wessex 工學院,作為國際邊界元技術的學術中心,為BEASY軟件開發提供堅實的理論與技術后援.BEASY提供了一套包括陰極防護系統設計,腐蝕性能分析與優化的完整的腐蝕與防護解決方案.在40多個國家和地區的機械,、航空航天、國防、汽車、鐵路、船舶和海洋平臺,石化行業,擁有廣泛應用.典型的腐蝕控制用戶包括GE,雪佛龍,美國海軍實驗室,海軍水面戰中心,NorthropGrummen,英國國防研究總署,Bombardier,澳大利亞國防科技,美孚石油,殼牌石油,挪威 Conoco,韓國油氣等.

    一、軟件的特點

    被置于惡劣的環境中而處于無防護狀態的金屬結構將很容易受到腐蝕.表面涂裝可有效地阻止腐蝕過程.但為起到更長時間的保護作用,經常采用以消耗陽極為代價的陰極保護系統和ICCP(外加電流腐蝕防護)系統.一旦被防護的結構表面電勢控制在一個適當的水平,就可以在電解液(如海水)中建立起一個能夠保護結構免受腐蝕影響的系統.BEASY提供全面的腐蝕與防腐預測優化工具包,幫助腐蝕設計人員設計有效的腐蝕防護措施.

    二、技術優勢:

     -      易于建模,只劃分表面網格,  建模時間比有限元降低至少一個量級

     -      減少網格復雜性,  工程師易于查出數據錯誤,易于改變問題幾何

    -      模型簡單,  計算結果存儲量減少

    -      直接計算得到高精度表面電位等變量

    -      精確模擬電化學動力學等表面現象

    -      簡便的大區域和無限區域建模,擅長模擬腐蝕類無限域問題

    三、軟件功能

    1、改進設計

    2、預測涂層狀況

    3、評估新的CP設計

    4、綜合模擬

    5、電場分析

    6、腐蝕相關的磁場分析

    7、預測和控制雜散電流干擾

    8、腐蝕優化

    9、陽極電流

    10、精確預測

    11、腐蝕優化

    12、電流屬性

    四、腐蝕控制解決方案

    BEASY 提供了完整的腐蝕控制解決方案:

    -      創建模型與結果可視化處理

    -      將有限元模型轉換為 BEASY 模型

    -      廣義的陰極防護建模求解器

    -      求解腐蝕及相關電磁場

    -      海洋平臺犧牲陽極腐蝕系統建模器

    -      腐蝕優化工具

    -      ICCP 腐蝕性能與控制系統模擬等.

    這一解決方案成功應用于船舶與海洋結構,油氣儲存和輸送管線的腐蝕控制,以及軍用艦船的信號管理.

    五、實例:

    1、海洋腐蝕防護系統設計

     -     預測所設計的腐蝕控制策略的實際作用,以及在整個腐蝕防護系統生命周期中的防護性能

    -      設計ICCP  系統

    -      識別涂層損傷

    -      優化設計腐蝕防護系統

    -      校核腐蝕防護設計

    貨船的雜散電流腐蝕:海洋平臺和海上行走結構在海洋環境中的腐蝕防護系統,  是通過利用經濟的電極在結構周圍水域形成所需的電壓和電流密度起到防護作用.當這些防護系統靠近大型金屬結構或穿過導電體,  便可能產生雜散電流腐蝕問題,對船舶結構和碼頭造成嚴重腐蝕,  需要昂貴的修復.

    利用BEASY模擬貨船附近的鋼板引起的雜散電流腐蝕,發現從貨船的ICCP系統流出的電流更易選擇經過較低電阻路徑也就是鋼板而不是海水.浸在海水中的鋼板在船舶的ICCP系統附近激起相當大的電流.當電流進入鋼板, 鋼板得到防護.而當電流離開鋼板進入海水時, 腐蝕就大大增加.鋼板的低電阻路徑影響參比電極的電位,造成錯誤的讀數,引起船舶防護不足或過度防護, 損害船殼和涂層.BEASY模型的分析表明,為達到所需的參比電極讀數,ICCP輸出電流需要提供沒有鋼板雜散電流干擾時的兩倍.

    2、艦船腐蝕防護系統設計

    BEASY 的集成的腐蝕防護和相關信號控制的工具作為 電磁信號預測的完整解決方案,幫助工程師:

    -      預測電磁信號

    -      優化信號 (UEP, CRM)

    -      利用載船數據或信號預測船舶涂層狀況

    -      模擬ICCP  控制系統

    模擬艦船腐蝕防護和水下電磁信號: BEASY可應用于預測海船近海或遠場水下電位和腐蝕相關的磁場信號.基于邊界元技術的 BEASY 非常適于模擬半無限區域問題,  例如在一大片海域中的海船.只有船殼水線下需要離散成單元,大大降低模型構造和計算時間,而分析所獲得的船舶周圍的電位場結果即使在遠離船舶的地方,  精度仍然極好.利用BEASY 支持的材料極化數據庫定義船殼材料的非線性電化學行為,包括穩態或瞬態極化數據等.BEASY后處理功能能清晰顯示整個系統包括水下區域的電位場,以及水面艦船在海面上的電位分布和磁場分布.

    優化船舶 ICCP 系統性能和信號:對船舶的維護和適用性評估的重要內容使改進腐蝕損傷.涂料和船上外加電流陰極防護 (ICCP)  系統是降低電流對船舶損傷的重要手段.ICCP  系統是利用電化學腐蝕現象而設計的船殼防腐裝置.將外電源加到船殼電流的陽極,通過周圍海水流到需要保護的船殼.設計ICCP系統需要確保從陽極流出的電流能夠保持船殼的電位低于一定值,以防止引起電化學反應.由于電磁信號關系到軍船探測和魚雷引爆,因此與直流電腐蝕或通過船體周圍海水產生的陰極防護電流相關的靜電信號(也叫水下電位),在ICCP系統設計時就顯得極為關鍵;由腐蝕相關的電流在電極與船殼間的海水中產生的腐蝕相關的磁場(CRM),同樣不可忽視.國防機構設計陰極防護系統時,不但要保護船舶結構完整性,而且也要控制 ICCP 系統在海水中產生的信號. 利用BESY 能夠預測由于海水與船舶金屬結構相互的電流干擾產生的電場,預測船舶防護級別和相關電場磁場信號,  自動優化陽極達到所要求的船舶特性,  如:

    -      找到需要防護結構的最小陽極電流

    -      找到需要在船殼形成均勻防護電位的陽極位置

    -      找到需要最小化電信號的陽極電流

    -      找到達到某個目標信號所需的陽極設計

    例如在某護衛艦螺舷漿軸線附近安放七個陽極的 ICCP 系統,經過船舶陽極位置優化后, ICCP  系統達到約束條件,  表面電位的變化已經減少70%,確保艦船獲得均勻的防護級.同時完成了最小電位的優化模擬,在海面以下 30 米放置一串點來模擬測量電場的傳感器位置(船舶相對于聲納的運動由移動傳感器模擬).設計要求在這些傳感器處的電場應達到最小或者達到某個設定目標值.

    BEASY 對于艦船涂層狀況的預測,是在已知:

    -      陽極電流

    -      參比電極電位

    -      電位或電場的傳感器測量值

    -      陽極電流方向信息等數據后,獲得預測表面涂層損傷分布.

    3、油氣系統與地下埋藏管線的腐蝕防護

    -   預測腐蝕防護系統性能

    -      模擬犧牲的或主動的系統

    -      優化設計腐蝕防護系統

    -      識別關鍵區域

    -      校核腐蝕防護系統設計

    -      降低試驗費用

    海洋平臺結構犧牲陰極的防護分析:對暴露在惡劣海水環境中的海洋平臺結構,表面涂層可以起到防腐蝕作用,但長期的防護措施一般采用陰極防護或外加強迫電極.利用 BESAY 的海洋平臺結構腐蝕建模工具,非常方便模擬帶犧牲電極防護的海洋平臺管接頭系統在各種運行條件下的腐蝕防護級.

    大型陰極防護化學儲罐附近鋼結構的腐蝕防護干擾:存放大量的化學儲罐地板外表面,需要設計CP系統確保各個CP系統間相互干擾減到最小.設計難點在于油罐地板有時沒有涂層,因而需要大的CP電流才能完全保護鋼板.電流通過埋在地下的鋼地板, 也可能連到埋藏管線和其它鋼地基恰好產生對CP的干擾.

    利用BEASY先進的腐蝕防護和雜散電流腐蝕模擬技術,可建立包括地下, 油罐底和電極及地下水管的分析模型,包括每個儲罐的接地電極,和位于儲罐間的有涂層缺陷的遠端地下管線.根據電流密度評估CP干擾大小,確定保護埋在地面的油罐而設立的犧牲性電極的最優深度,在設計階段優化CP系統,將干擾減到最低.

    預測管線雜散電流腐蝕防護系統:對表面涂層不充分或有缺陷的管線, 防護外部環境對管線腐蝕的措施通常由表面涂層結合陰極防護系統來完成.多個管線防護必須考慮電流和電位分布,諸如涂層質量變化和雜散電流干擾對陰極防護系統的影響.多個相鄰金屬結構間(例如管線,工業設備,或電動鐵軌運輸工具)復雜的雜散電流場的作用,不僅降低防腐能力,在有些區域甚至逆轉防腐過程,  加速結構的腐蝕.

    BEASY 幫助工程師:

    -      建立大型管線詳細模型

    -      考察雜散電流和干擾腐蝕

    -      預測改進/修復方案

    -      優化 CP 系統設計

    -      考察管線涂層損傷的影響

責任編輯：周婭

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