Giriş: Offshore Altyapıya Tehdit Edilmesi
Offshore yapılar - petrol ve gaz platformlarından rüzgar türbinleri ve denizaltı boru hatları - küresel enerji ve kaynak ekstraksiyonunun arka kemiğini oluşturur.Bu büyük çelik ve beton tesisatları, aşırı CO)2 Daha ince ve sabit bir kimyasal değişiklikleri, daha düşük deniz suyu bozulmadan önce, modern bir karbon dioksit artışına neden olan kimyasal değişikliklerden önce, modern bir kimyasal emisyonların dörtte birini absorbe eder.
Ocean Asitification Kimyası
Okyanus asitliği, karbonik asit (H[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜ) şeklinde çözüldüğünde, karbonik asit (H[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜ) şeklinde bir artış gösterdi. [DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜSÜSÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞ
Kimyasal değişim, pH'ı değiştirmekten daha fazlasını yapar. Ayrıca, karbonat iyonlarının konsantrasyonu azaltır (COD:0)3 ).2 -[Döneticileri oluşturmak için gerekli olan, deniz organizmaları yapısal mühendisler için, kritik etki daha düşük pH ile deniz suyu daha agresif bir elektrolitdir.
Mevcut araştırma:0)NOAA Ocean asitification Programı), coğrafi kayıtlarda değişiklik oranının daha önce görülmemiş olduğunu gösterir. Doğal dalgalanmalar meydana geldiğinde, mevcut hız - yaklaşık olarak 0,02 pH birimleri, özellikle de on yıllar önce sınırlı korozyon ödenekleri ile tasarlanmış küçük zaman.
Projek Trendler ve Bölge Variations
Asitification, dünya çapında üniforma değildir. yüksek çözünürlükte daha fazla CO[D:0)2[Dönetici: 1), Arctic ve Güney Okyanusu'nu özellikle savunmasız hale getirmek. Coastal upwelling bölgeleri, ABD West Coast'tan gelenler gibi, zaten açık deniz platformlarını ve boru hatlarının genişletilmiş dönemler için koreal koşullara indirgenmesi için mevsimsel pH düşüşünü deneyimleyebilir.
Offshore Yapısal Malzemeler Üzerine Etkileri
Offshore yapılar, belirli mekanik ve ekonomik özellikler için seçilmiş her bir malzeme karmadır. Çelik güç sağlar ve kullanılabilirlik sağlar; beton, kitlesel ve düşük maliyet sunar; kompozitler korozyon direnci ve ışık ağırlığı verir. Ocean asitification saldırıları her malzemeyi farklı yol yolları aracılığıyla birleştirir ve sinerjik sıcaklık, dalgalanan pH ve biyofouling - zarar verir.
Çelik Korozyon, Asited Seawater
Deniz sularında çelik korozyon öncelikle bir elektrokimyasal süreçtir. Demir o oksitler anodik sitelerde, oksijen azaltımı yoluyla kediodik sitelerde tüketilir. Asitification doğrudan katodik reaksiyona etkiler: H) +)))% 80 (D))))) Yüksek çözünürlükte, pHT:3 + 2e bağlı olarak, pHT:3)
Hızlandırılmış korozyon üniforma değildir.Küresel koşullar altında, bu tabakalar klorun korozyonu (güvenli) tabakaları koruyucu demir oksit (güvenli) tabakaları zayıflatır, 30 yıllık bir yaşamdan daha fazla miktarda oksijen difüzyon ve yavaş korozyonu sınırlayabilir. asitlik koşullar altında, bu tabakalar güvenli ve daha az sadık hale gelir, klor gibi agresif metalleri agresif bir şekilde sülebilir.
Yüksek güçlü düşük çelikler, alt deniz boru hatlarında kullanılan ve yükselen borular da risk altında. Hidrojen embrittlement, atomik hidrojen çeliklere ve çatlaklara karıştığında, yüksek basınç altındaki bölgelerden gelen hidrojen iyonu kullanılabilirliği ile karşı karşıya kaldığımız son çalışmalar, özellikle de yüksek gerilim altındaki yapılar için tehlikeli.
Beton Asit Saldırısı
Beton, yerçekimi tabanlı platformlar için seçim materyalidir, temel yığınlar ve alt deniz toplayıcıları on yıllar boyunca iyi kurulmuş, ancak asitleştirme temel olarak betonu koruyan kimyasal dengeyi değiştirir.Adi Portland çimento betonu kalsiyum Hidroxide (Ca(OH))) ve kalsiyum-silica-tepresifikasyon (C-S-H) fazları ile çevrili olduğunda.
Reksiyon, kalsiyum Hidroxide'yi çözüyor, onu deniz suyuna sokmak ve çözünen kalsiyum biyokarbonatını yaratıyor. Bu, betonun eksilmesini ve yeniden boğmağını ilk kez azaltır, ancak çimento salımının yumuşatılması, daha kritik bir şekilde, pH'daki azalma, beton kalınlığının azaltılmasının azaltılmasının azaldığı, 30 mm-20 yıldan fazla azaltılması ve yeniden dağıtılmasına neden oluyor.
Submerged beton örnekleri pH 7.7'de muhafaza edilen 30-40'ta ortalama deniz suyu örneklerine kıyasla yüzey bozulmalarının derinliğinde artış gösterdi. Etkisi, sulara maruz kalma ve kurutmaya konsantre olan bölgelerde daha kötü değildir.
Kompozit Malzemeler ve Metal olmayan Alternatifler
Fiber-reinforced polimerler (FRPs) ve diğer kompozit malzemeler daha fazla deniz uygulamaları için kullanılır - üst sıradaki gratings, ikincil yapılar ve hatta daha küçük platformlarda birincil güverte - yüksek güç- ağırlık oranları ve doğal korozyon direncine yol açar. Ancak, okyanus asitleştirme sorunları burada da.FRPs elektrokimyasal korozyona maruz kalırken, reçinesi hidrojektif ve kimyasal saldırıya karşı hassastır.
Cam fiber-reinforced polimerler (GFRP) çoğu risk altındadır çünkü cam elyaflar kendilerini hidroxide iyonlar ve, daha az ölçüde, hidrojen iyonları tarafından, asitli deniz suyu () ve NACE International'ın uzun süre boyunca asitlenme faktörlerine dahil olmak üzere daha fazla kimyasal maddeye dayalı olarak zayıftır.
Ekonomik ve Güvenlik İmplikasyonları
Okyanus asitliği nedeniyle doğrudan hızlandırılmış korozyon maliyeti, temel deniz korozyonundan ayırmak zordur, ancak tahminler NACE International'a göre (şimdi AMPP), tüm endüstrilerde toplam küresel maliyet, 2016 yılında deniz yağı ve gaz muhasebesi ile önemli bir kesintiye neden olur.
Güvenlik riskleri eşit şekildedir. Bir offshore platformunun yapısal başarısızlığı - bir korrodedülden veya bir ruptured boru hattından - mevcut güvenlik yapılarına yönelik olarak tasarlanmış güvenlik açığına yol açıyor.Aonya'daki körü platformu yangını doğrudan asitleştirmeye atladıktan sonra, kimyasal ve bakım açığının tehlikeler oluşturmak için nasıl bir araya getirilmesi gerektiğini vurguladı.
Dava ve Adaptasyon Stratejileri
Mühendisler bu tehdit karşısında pasif değildir. Daha akıllı izleme ve malzeme seçimi ile birlikte, on yıllardır deniz yapılarının bütünlüğünü koruyabilirler. tek bir strateji yeterli değildir; portföy yaklaşımı gereklidir.
Malzeme Seçimi ve Tasarım Modifications
Yeni inşalar için, daha yüksek intrinsic korozyon direnci ile alaşımları belirtmek en basit savunmadır. Özellikle süper karmaşık sınıflar (örneğin, SC32750), yüksek çözünürlükte sulara bile uygun olarak betonarme, zemin granüler ve daha uzun süre önce maliyetleri azaltılabilir.Inconel 625 gibi hassas asit ve nitritler için kullanılabilir.
Koruyucu Kaplamalar ve Cathodic Protection
Kaplamalar çelik için ilk savunma hattıdır. Geleneksel epoxy ve poliurethane kaplamaları, asitli koşullar altında takılabilir ve bariyer özelliklerini korumak için formüle edilmelidir.Yenier, elektrolit iletkenliği içeren kaplamalar sağlar. Ancak, tasarımcılar, düşük pH ortamları için uygun kutuplaşma oranlarını artırmak için CP dereleri ayarlamalıdır.
Beton için, yüzey mühürleyicileri ve hidrofobik engeller, en yüksek CO[FLT] ile beton yüzeylerdeki beton kaplamalar özellikle önemlidir.
İzleme ve Tahminsel Bakım
Proaktif izleme önemlidir. Operatörler, yerel deniz suyunun pH'ı ölçen yeni bir nesil sensör dağıtıyor ve oksijeni gerçek zamanlı olarak çözdüler.Seksle birlikte kupon çalışmaları (saç kaybı örnekleri) ve elektrokimyasal gürültü izleme, bu veriler tahmin edici korozyon modelleri. Makine öğrenme algoritmaları, geliştirmeden önce hedef alan denetimleri tahmin edebiliyorlar.Uzman yapılar için, iç pH'yı takip eden sensörleri, aksi takdirde direnç sağlamayacak şekilde erken uyarıları sağlıyor.
Alternatif Yapısal Kavramlar
Uzun vadeli, deniz endüstrisi, derin korozyon ödenekleri ile ortaya çıkan tasarımlara doğru değişebilir. Tamamen alt yapılar inşa etmek için daha pahalı olsa da, üşük bölgeye - en korelasyonelasyon ortamından kaçınır. Ayrıca, biyo-yaratıcı kaplamaların gelişimi, deniz organizmalarının asit destekli yüzeylerin yeniden şekillendirilmesidir. (bazı mouslar ve benzeri) erken korumalar için kullanılan bazı mühendisler, yaşam döngüsü maliyetlerini azaltır.
Future Yol ve Araştırma İhtiyaçları
Bilimsel topluluk, okyanus asitikasyonunu anlamakta önemli adımlar atmıştır, ancak bu bilginin eylemlenebilir mühendislik standartlarına geri çevrilmesi. Anahtar araştırma öncelikleri şunlardır:
- [FONT:0] Uzun vadeli maruz kalma çalışmaları [[Dönetici: 1) 10–30 yıl boyunca çelik, beton ve kompozitler gerçekçi akış ve biyofouling koşulları altında.
- [FONT:0) Tahmin edici modellerin geliştirilmesi[Dönetici:0) Dinamik deniz suyunu korozyon ve bozulma mekanizmaları ile entegre eden, mevsimsel ve bölgesel yetim için muhasebe.
- [FONT:0) Standartlaştırılmış test protokolleri[[Dönetici ve ISO gibi kuruluşlar tarafından, uygun malzemeler ve açık deniz hizmetleri için kaplamalar için hızlandırılmış asitleştirme dahil edilmiştir.
- [FONT:0]Economic modeller[[Dönetici:0) Proconomic modeller[Döneticileri / Reaktif onarımlar, operatörlere asitleştirmeye dayanıklı tasarımlarda ön yatırım haklı çıkarmalarına yardımcı olmak.
- [FONT:0]Yeni teknolojiler için [Dönemli) [[Döneticileri ve biyo-gömürümli beton katkılarını kullanarak – mevcut platformlarda pilot projeler aracılığıyla.
[FONT=0]Ocean Asitification International Koordinasyon Merkezi) ve Global Ocean Acidification Observing Network (GOA-ON), izleme ve veri paylaşımı için çalışıyor, ancak mühendislik katılımı sparse. Closer işbirliği okyanus kimyagerler, malzemeler ve yapısal mühendisler sağlam çözümler üretmek için gerekli olacaktır.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Okyanus asitliği uzak bir çevresel endişe değildir - deniz endüstrisi için acil bir mühendislik meydan okumasıdır.Deniz suyunun kimyasal dönüşümü, betonun korozyonunu hızlandırıyor ve orijinal tasarım varsayımlarını aşmış olan oranların bozulması, proaktif adaptasyon olmadan, mevcut varlıkların güvenliğinin güvenliğinin güvenliğinin güvenliğinin ve gelecekteki yapıların kimyasal dönüşümünün arttırılması, büyük olasılıkla felaket kazaların azaltılmasının riskine karşı çıkmıyor.