بهينه سازي سيستم حفاظت كاتدي در سازه‌هاي دريايي

Optimization of Cathodic Protection on Offshore Structures

حفاظت از سازه هاي دريايي دور از ساحل (كه اهميت خاصي براي اقتصاد كشور دارند) در برابر خوردگي معمولا به روش حفاظت كاتدي آندهاي فدا شونده صورت مي پذيرد. در اين روش، آندهاي فدا شونده در نقاط مختلفي از سازه دريايي نصب مي شوند تا آن را مورد حفاظت قرار دهند. «موقعيت نصب آندها در سازه با براي ارائه حفاظت مورد نياز». مسئله اي است كه مورد توجه بسياري از مهندسان است و تا به امروز بر مبناي قواعد تجربي انجام مي شود. چه بسا در روشهاي متداول طراحي در بسياري از نقاط سازه حفاظتي بيش از اندازه و در نقاطي كمبود پتانسيل حفاظتي به وجود مي آيد. از اين رو ارائه روشي سيستماتيك براي آنكه بتواند براي هر چيدمان آند، سازه را از نظر حفاظتي تحليل كند و نيز بتواند به صورت خودكار اولا حفاظت كامل سازه مورد نظر را تامين كند و ثانيا هزينه چنين حفاظتي را به حداقل برساند، يكي از نيازهاي اساسي در صنايع دريايي و هدف اين تحقيق است. آنچه در اين مقاله مي آيد ارائه روش الگوريتم ژنتيك به منظور طراحي خودكار سيستم حفاظت كاتدي و بهينه سازي چيدمان آندها بر روي سازه هاي دريايي است. ارزيابي حفاظت سازه، ملاك شايستگي هريك از طرحها، منظور شده است. براي ارزيابي حفاظت، سازه دريايي و مجموعه آندهاي روي آن و الكتروليت اطراف به صورت مجموعه اي يكپارچه، مدلسازي و به روش اجزاي محدود تحليل مي شود. با به كارگيري الگوريتم ژنتيك، به تدريج نسلهاي بهتري از طرحهاي حفاظت كاتدي ايجاد مي شود. طرحي كه حفاظت كامل را ايجاد و كمترين هزينه را داشته باشدف به عنوان طرح برگزيده بهينه معرفي مي شود. براي نشان دادن قابليتهاي الگوريتم دو مثال حل شده است.

Marine structures are one of the most important and susceptible facilities in Iran due to corrosion. The two methods of Cathodic Protection, namely, the cathodic protection with sacrificial anodes and cathodic protection using impressed current, are widely used for corrosion protection. According to the former, sacrificial anodes are installed at several points in the structure. Position of the anodes for achieving the required protection is a problem that engineers are very much interested in, and only empirical methods have so far been used to determine these positions. Empirical rules, however, might cause either overprotection or underprotection. A major goal of this research is to develop a systematic way for analysis and automated design of Cathodic Protection systems that not only deliver almost uniformly protected structures but also minimize the costs. To this end, a Genetic Algorithm (GA) routine is used to determine the optimal position of anodes on the structure such that a uniformly protected design with minimum cost is achieved. The percentage of protection in each design has been taken as its fitness criterion. To figure out the situation of corrosion protection on the structure, the entire offshore structure with its complex system at anodes and surrounding electrolyte is modeled and analyzed by a finite element algorithm. Employing GA gradually modifies the generation of designs. The design which completely protects the structure and whose cost is minimum is introduced as the optimum design. To show the capability of the proposed method in achieving the optimum design, two examples are offshore presented.