Модуль Коррозия (Corrosion)

Программное обеспечение для моделирования процессов электрохимической коррозии и разработки катодной защиты

Модуль Коррозия (Corrosion)

Стальная конструкция, погруженная в морскую воду, защищена от коррозии с помощью 40 протекторных анодов. В этом примере моделируется распределение потенциалов по поверхности защищенной конструкции, при условии действия постоянного предельного тока для восстановления кислорода на защищенной поверхности.

Электрохимическая коррозия происходит повсюду

Коррозия ежегодно обходится миру более чем в 1 триллион долларов США. В большинстве случаев коррозия вызвана процессами электрохимической реакции, происходящими под водой или с присутствием влаги. Модуль Corrosion (Коррозия) позволяет инженерам и ученым исследовать эти процессы, получить представление о возможных масштабах возникновения коррозии в течение срока службы конструкции и принять превентивные меры для предотвращения коррозии и защиты конструкций. Этот модуль можно использовать для моделирования коррозии в микромасштабе, чтобы изучать основные механизмы, и в более крупных масштабах для определения способов защиты массивных конструкций или конструкций с большим сроком эксплуатации от коррозии.

Главное — это понимание процесса коррозии

Модуль Corrosion (Коррозия) включает в себя возможности, интерфейсы и примеры моделей, обеспечивающие простой подход к моделированию всех процессов электрохимической коррозии, таких как контактная, точечная и щелевая коррозия. Перенос в коррозионно-активном и корродирующем материале осуществляется за счет динамического моделирования изменений корродирующей поверхности и электролите, контактирующем с этой поверхностью. В модуль Corrosion входят стандартные интерфейсы для моделирования коррозионного потенциала и распределения токов в процессах коррозии, при которых кинетика электрохимических реакций может быть описана уравнениями Тафеля, Батлера-Волмера или другими уравнениями, заданными пользователем. Протекание электрохимических реакций полностью раскладывается на составляющие наряду с электрическими потенциалами в электролитах и металлических конструкциях, гомогенными химическими реакциями и явлениями, уникальными для процессов коррозии, такими как изменение формы металлической поверхности.


Дополнительные изображения с примерами:

  • Изменение концентрации коррозионных частиц по длине щели Изменение концентрации коррозионных частиц по длине щели
  • Потенциал электролита на корпусе корабля во время действия катодной защиты наведенным током Потенциал электролита на корпусе корабля во время действия катодной защиты наведенным током
  • Концентрация железа и контуры потенциала в электролите при исследовании третичного распределения тока контактной коррозии оцинкованного гвоздя. Концентрация железа и контуры потенциала в электролите при исследовании третичного распределения тока контактной коррозии оцинкованного гвоздя.

Оптимизация систем защиты от коррозии

Модуль Corrosion (Коррозия) позволяет разрабатывать эффективные системы защиты от коррозии, такие как моделирование катодной защиты наведенным током, протекторных анодов и анодной защиты, при которой анодный ток воздействует на корродирующий материал для усиления пассивации.

Используя модуль Corrosion (Коррозия) для исследования специфических механизмов защиты в микромасштабе, можно получить параметры, пригодные для моделирования более крупной конструкции, например, рост гидроксидной пленки на защищенных конструкциях. Можно импортировать файлы САПР со своими разработками в COMSOL Multiphysics, а затем настроить описание процесса защиты. После определения чувствительных к ускоренной коррозии областей конструкции, можно задать места расположения протекторных анодов и места приложения катодного или анодного защитного тока.

Этот модуль также может применяться для оценки воздействия блуждающих токов на коррозию подземных или подводных конструкций. Кроме того, он подходит для оптимизации расположения защитных электродов с целью предотвращения коррозии. При грамотном проектировании эти электроды способствуют поглощению блуждающих токов, не вызывая коррозию конструкции, расположенной вблизи источника блуждающего тока, например, железной дороги.

Моделирование длительного воздействия электрохимической коррозии

Воздействие, оказываемое коррозией на конструкцию, может оказаться катастрофическим. Поскольку коррозия удаляет материал из конструкции, она может подвергать опасности ее целостность.

В некоторых случаях может понадобиться проведение структурного анализа в сочетании с анализом коррозии, чтобы понять, какие части конструкции подвергаются высоким напряжениям и деформациям. Коррозия в этих частях может быть разрушительной, поэтому необходимо убедиться в их защищенности. Чтобы спрогнозировать воздействие коррозии и оптимизировать антикоррозионное проектирование, можно объединить модуль Corrosion (Коррозия) с модулем Structural Mechanics (Механика конструкций). Высокая производительность пакета COMSOL Multiphysics позволяет напрямую объединять модели, построенные в одном модуле, с любым другим модулем.

В других случаях возможно понадобится объединить турбулентный и многофазный поток с переносом химических веществ. Можно использовать модуль CFD (Вычислительная гидродинамика) в сочетании с интерфейсами переноса масс в модуле Corrosion (Коррозия) для получения точного описания переноса масс.

Simulation-Led Strategy for Corrosion Prevention

Submarines: Corrosion Protection or Enemy Detection?

Cyclic Voltammetry at a Macroelectrode in 1D

Corrosion Protection of an Oil Platform Using Sacrificial Anodes

Atmospheric Corrosion

Monopile with Dissolving Sacrificial Anodes

Electrochemical Impedance Spectroscopy

Galvanized Nail

Corrosion Protection of a Ship Hull

Crevice Corrosion of Nickel with Electrode Deformation

Cathodic Protection of Steel in Reinforced Concrete