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    網狀陽極在儲罐底板陰極保護中的應用

    1. 前言

    網狀陽極( CorrStop Grid)是貴金屬氧化物帶狀陽極( Corr Tape xx)與金屬連接片( Corr xx Bar)交叉焊接組成的外加電流陰極保護輔助陽極。將該陽極網予埋在儲罐基礎中,為儲罐底板提供保護電流。與其他方式的陰極保護相比,該系統具有如下優點:

    該網狀陽極可放置在罐底板與防滲膜或混凝土基礎之間, 距離罐底板的距離最小可以達到15厘米. 無須填料,仍能保證電流的均勻分布.

    沿海的一些儲罐是座落在混凝土基礎上的。對于這種建造方式,其他形式的陰極保護方式都難以對罐底施加保護,只有網狀貴物陽極系統可以提供均勻的保護。處于環保方面的考慮,國外修建的儲罐要在儲罐基礎內放置一層防滲膜,以防止滲漏的液體污染地下水。在這種情況下,如果將陽極布置在儲罐周圍,保護電流將無法穿過防滲膜而到達儲罐底板。 其他幾種可以選用的陰極保護方法有:

    1. 犧牲陽極系統

    采用犧牲陽極系統對儲罐實行保護,安裝簡單,不會產生腐蝕干擾,但是,除非儲罐與管道以及其他系統絕緣良好,否則,儲罐不會得到充分保護。其他系統包括管網,儀器連接線,電纜套管,混凝土鋼筋以及罐群接地系統。對如此多的部分采取絕緣,不僅花費大,而且以后的維護費用高,因此,該系統經常是無效的。

    犧牲陽極系統的驅動電壓一般低于0.7V, 它限制了陰極保護系統的電流輸出。一旦儲罐與上述任何部分短路,不但使儲罐達到保護困難,而且會使犧牲陽極系統很快耗盡,保護壽命短。

    2.深井陽極系統

    該系統主要應用于已經建成的儲罐,尤其適用于空間狹小地區,其缺點是陰極保護電流不均勻,有些區域保護不到。容易產生腐蝕干擾。陽極處于非常惡劣的工作條件下,容易過早損壞。

    3.柔性陽極系統

    該陽極由包敷在電纜外部的導電橡膠制成,橡膠外面包裹一層炭粉回填料,該系統可以鋪設在儲罐底板下面,電流分布均勻,不易產生腐蝕干擾,但具有如下缺點:

    因此,采用網狀陽極陰極保護方式是目前最為可靠的方式,采用該方式,儲罐底板外側無需用防腐層,這將節約大量資金。如果只采用防腐層而不加陰極保護,由于焊縫處的涂層必然會破壞,形成大陰極,小陽極,必然加快儲罐腐蝕穿孔速度。因此,對儲罐施加陰極保護,是即經濟又合理的防腐措施。

    1. 網狀陽極陰極保護系統的組成

    該系統將包括:

    1.恒電位儀將交流電轉換成直流電,由參比電極控制其電流輸出,陰極電纜連接在儲罐上,陽極電纜連接貴金屬氧化物陽極網,系統工作時,電流從陽極網釋放到沙層中并流入儲罐底板,通過電纜返回到恒電位儀陰極。當儲罐底板的電流達到一定密度后,底板將停止腐蝕。恒電位儀最好安裝在防爆堤外的房間內。

    2.陽極網處于罐底板下面的回填沙中。陽極帶間距為1--5m。該陽極網不需要填料,但應鋪設在回填沙層中。陽極網距罐底板一般為150--300mm,由于距離儲罐底板很近,不會產生雜散電流。

     

    2.1貴金屬氧化物陽極帶( Corr Tape xx)是由貴金屬氧化物( TIR2212)涂敷在鈦金屬表面上制成,具體規格如下:

    2.2導電連接片( Corr xx Bar):連接片與陽極帶垂直交叉并焊接在一起,規格如下:

    3.陽極電纜接頭( Corr Feed xx):

    電纜是雙聚氯乙烯銅芯電纜,其長度使該電纜能夠連接到接線箱,截面積一般為50mm2。電纜端部連接直徑為16mm,長度1000mm的鈦棒,鈦棒與一段鈦連接片焊接。鈦片與陽極網上的鈦金屬連接片焊接。一般采用 3 根陽極電纜,一是保證該系統的可靠性,二是使電流分布更加均勻。

    4.參比電極( Corr Cell xx ):

    采用預包裝的銅/硫酸銅參比電極,誤差 ± 10%. 裝在有填料的布袋中, 并帶有 25mm2 截面積的電纜. 安裝前在水中浸泡15--20小時.一般采用3個參比電極,分別埋設在儲罐底板中心處以及邊緣處。

    5. 測試接線箱( Stds JBX):

    采用測試接線箱, 帶有相應的接線柱, . 用于電氣連接及測量保護電位。

     

    1. 網狀陽極陰極保護系統的設計

     

    1.設計依據:

    (1)BS7361 陰極保護----陸上海上設計規范. 第一部分

    (2)NACE RP--0169. 埋地或水中金屬管網外腐蝕控制.

    (3)API RP 651. 地上油罐的陰極保護.

    (4)中華人民共和國石油天然氣行業標準, SY/T0088-95,“鋼制儲罐罐底外壁陰極保護技術標準。

    2.設計參數:

    1. 設計計算:

    設計中,需要計算陽極接地電阻和陽極以及鈦連接片用量,陽極的長度可以根據勾股定理逐根計算,也可以用底板面積除以陽極間距估算。

     

    四、網狀陽極陰極保護系統的安裝

    3.注意事項

    3.1陽極網安裝完畢后,回填罐基礎,最小厚度 150 毫米,最好不要采用機械設備,以免損壞陽極網。

    3.2將參比電極予浸泡后放在現場工程師指定位置,用干凈的沙回埋。

    3.3連接供電電纜,安裝接線箱,參比電極導線以及陽極電纜通過混凝土圈梁 預留孔接入接線箱。

    3.4檢驗網狀陽極系統的連通性。

    五、網狀陽極系統的應用實例

     

    該種方式已經在國外應用了多年,國內也于1996年在廣東惠洲大亞灣地區的12座儲罐上得到應用,并將于1999年4月在燕山石化的2座10萬方儲罐上安裝。以下是一組實測的數據:

     

    表 1 陰極保護電位測量數據

    儲罐編號

    直徑 m

    電壓V

    電流A

    電流密度mA/m2

    中心電位V(CSE)

    1

    28

    3.2

    5.9

    9.5

    -1.02

    2

    14

    2.99

    1.8

    11.7

    -1.03

    3

    14

    1.7

    3.1

    20.2

    -1.06

    4

    26

    3.36

    5.4

    10.2

    -1.08

    5

    12

    2.99

    1.0

    8.8

    -1.03

    6

    12

    3.66

    1.0

    8.8

    -0.99

    7

    29

    3.43

    7.1

    10.7

    -0.98

     

    六、結論

     

    實測結果表明,儲罐陰極保護所需要的電流相差比較大,這主要是由儲罐的具體情況所決定的。根據我們的經驗,我們認為,設計電流密度選用20mA/m2是非常保守的。

    綜上所述,我們認為,采用網狀陽極陰極保護系統是一種可靠的陰極保護方式,它具有其他系統不可代替的優點。相信隨著時間的推移,人們對儲罐腐蝕危害認識的加深以及環保意識的增強,對儲罐施加陰極保護將成為一種常規的做法。

     

     

     

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