對于大型儲罐施加陰極保護，如何使電流分布均勻以及如何測量保護電位，一直是一個難題。在API 651中明確提出，“在罐周邊測得的電位不能代表儲罐底板中心部位的保護狀況，罐中心的電位可能會比罐周邊的電位高的多” .經驗也表明，將陽極均布在儲罐周圍(距罐周邊3－10米)或在儲罐附近安裝一個或多個深井陽極地床，常常不能使儲罐中心部位得到保護。以下就國外類似工程實例及其存在的問題進行介紹，希望能從中吸取一些經驗教訓。

某原油中轉站的12個地上原油儲罐，直徑為59――85米，最初的陰極保護系統是每個儲罐安裝2個深井（40米）陽極地床，地床對稱布置在儲罐兩側。每三個儲罐共用一個整流電源。6年后，對陰極保護系統進行改造，在罐周圍補加陽極床，陽極井與地面夾角30° ，沿儲罐周邊均布，并延伸到儲罐底部10米。陽極是由預填包的石墨陽極組成,石墨陽極的直徑76mm,長度,152cm, 裝在直徑20cm, 長203cm的鋼筒內,將鋼筒安裝在斜向鉆入的孔中。地床數量見下表:

該系統正常運行后，測量儲罐底板中心的保護電位，發現電位值達不到NACE標準要求。以后，在對儲罐底板進行噴沙除銹時，罐底板被打穿。分析從儲罐底板上切割下來的試塊發現，儲罐底板受到腐蝕。為此，安裝了新的陰極保護系統。

新的陰極保護系統采用斜井陽極，并在儲罐下部安裝了電位測量管，每隔1.5米測量一次罐/地電位。

該電位測量PVC塑料管直徑為50mm，自距罐周邊3 m處延伸到罐中心，水平安裝在儲罐底板下面約1 m處。85m直徑的儲罐安裝4根(夾角90° )，其他儲罐下面安裝3根 (夾角120° )。沿塑料管表面每隔15 cm交錯鉆了6 mm的孔。

1).地床的設計，

設計電流密度32mA/m²，斜井直徑15 cm，與地面夾角45° ，85m直徑儲罐安裝4個斜井地床，夾角90° ，其他儲罐安裝3個斜井地床，夾角120° 。陽極為筒狀混合金屬氧化物陽極，直徑為16mm,長度為1.0m,幾根陽極串聯在一根 專用的NO 5.AWG電纜上。填料為改性石油焦炭，并添加了石墨潤滑劑。其比重為2.0，炭含量為99％，92％顆�？梢酝ㄟ^NO.28篩。

2).地床的安裝，

在距儲罐周邊3－5m處用定向鉆沿與水平面成45° 方向鉆向儲罐中心，到達設計深度后，放入配重塊。配重塊由一段填充了混凝土的長25cm,直徑11cm的塑料管制成，配重塊上預留了吊環，用來固定系有陽極的尼龍繩。在配重塊上伸出一段直徑25mm的PVC塑料管，用來連接直徑為25mm的排氣管。在排氣管上制作了寬度0.152mm的縫隙。每根陽極都有一個金屬定位環。拉緊系有陽極的尼龍繩，將注料管伸入井中，注入填料至距最上部陽極約5m，最后填上粗沙。

由于地下水位比較高，測量用塑料管中已經充滿水，因此，無需另外注水。在每個整流電源回路中串聯了電路通斷器，以10秒通，5秒斷周期循環，將有防水裝置的飽和硫酸銅參比電極插入測量管中，用高阻電壓表每隔1.5m測量一次通電電位和斷電電位。

1). (2504號儲罐)電位測量結果見表一，

該罐直徑59 m,通過對測量結果進行分析發現，當儲罐受兩個深井陽極和延伸到儲罐底部10m的陽極地床保護時(舊系統)，平均電流密度13.5mA/m²,只有在距離罐壁21.5m的范圍內達到了 －0.85V的電位要求，自該點到儲罐中心，電位迅速衰減，儲罐中心處幾乎沒有外加電流。采用新的斜井地床，平均電流密度為12.9mA/m²,從罐壁到儲罐中心，除了15m處一點電位高于 -0.85V，其余各點電位均低于 -0.85V。在進行該測量時，罐儲量僅為9.6%，電位高于 -0.85V可能是部分罐底板翹起所致。

結構對地電位(儲罐2504號) 表一

2).(2502號儲罐)電位測量結果見表二，

該罐直徑59m，在采用舊的陰極保護系統時，平均電流密度7.6mA/m², 離罐壁16m的范圍內，電位低于 -0.85V，且罐中心也得到了一定程度的保護。采用了新的斜井地床后，平均電流密度15.4mA/m²,此時儲罐儲量為48.6%,所測各點通/斷電電位均低于-0.85V。采用舊系統時，所用電流僅為新系統的49％，說明電流分布很不均勻。

結構對地電位(儲罐2502號) 表二

3).(3001號儲罐)電位測量結果見表三，

該罐直徑65m,此時儲罐儲量為100%, 舊系統工作時，平均電流密度9.7mA/m²,只有在距罐壁11.5m范圍內，電位低于 -0.85V, 采用了新系統后，平均電流密度為12mA/m²,在各點測到的斷電電位均低于-1.0V，此時儲罐液位為61%。即便平均保護電流密度降低到10.76mA/m° ,仍能使整個儲罐底板得到保護，且電流分布均勻。

結構對地電位(儲罐3001號,) 表三

4).(3604號儲罐)電位測量結果見表四，

該罐直徑70m,外加電流密度3.98mA/m²。儲量為97％時，距罐壁33.5m范圍內，通電電位低于 -0.85V。采用新的斜井陽極系統，平均電流密度10.87mA/m²,各點通電電位均低于-1.0V。距罐壁33m內，斷電電位均低于 -0.85V, 自33m至罐中心，斷電電位低于 -0.76V。

結構對地電位(儲罐3604號) 表四

對以上測量結果分析發現，

• 罐周邊電位和罐中心電位似乎沒有任何關系。
• 采用鉆孔的PVC塑料管可以方便的測量結構對地電位。
• 與均布在儲罐周圍的陽極地床以及深井陽極地床相比，斜井陽極電流分布更為均勻，且罐中心也能得到較好的保護。

溫度對參比電極電位的影響主要有兩方面，一是溫度將影響參比電極電位的線性；第二，溫度變化時，溶液濃度將發生變化，導致電位的變化。對于銅/硫酸銅參比電極，溫度的影響約為0.9mV/° C。如一條管道在26° C測到的保護電位為-0.85V, 當溫度降低到5° C時，同樣的位置測到的電位只有 -0.825mV。因此，當儲存加熱原油時，對于埋設在儲罐底部的永久參比電極，應當考慮溫度的影響。對于透明的便攜式參比電極，陽光的直射會引起數十毫伏的電位變化，有效的方法是用黑色膠帶將參比電極包起來。

溫度的變化將引起儲罐底板的翹起，而儲罐內部的液體又將底板壓回到原來的位置。由于儲罐中的液位是變化的，所以，有時不能完全將底板壓回到原來位置。當底板翹起時，一部分儲罐底板不再與罐基礎接觸，從而得不到保護電流，開始去極化，仍然與罐基礎接觸的底板將得到較多的保護電流。當儲罐再充滿時，原來翹起部分與罐基礎接觸，又開始極化，而一直與罐基礎接觸的罐底板得到的保護電流將減少。如果參比電極正好處于翹起的儲罐底板下面，則所測量的電位是離它較遠處仍然與基礎接觸部位罐底板的保護電位。當儲罐再充滿時，儲罐底板與罐基礎接觸時，參比電極測量的才是其上方的電位。因此，測量儲罐電位時，應保持罐內液位為最高液位的2/3，并保持一定時間，使其充分極化。

參比電極與儲罐底板的距離將影響測量結果，一般來講，可以認為參比電極測量的是：自參比電極90° 扇形范圍內，儲罐底板的平均保護電位。參比電極距離儲罐底板越遠，所覆蓋的罐底板面積越大，測量結果也越綜合。參比電極距離儲罐底板越近，測量結果越確切，同時，IR降也越小。標準的銅/硫酸銅永久參比電極是由裝在塑料筒內的硫酸銅電解液和純銅棒制成的，直徑一般為15-20cm,長度30--45cm,裝在有膨潤土和石膏填料的布袋中，設計壽命一般為15年。采用填料，一是可以保持水分，防止電解液蒸發，二是保證參比電極與周圍土壤良好接觸。填料不能直接與儲罐底板接觸，其間至少應有5-7cm的回填沙。否則，將導致局部腐蝕。陰極保護電源經常采用整流電源,如果采用恒電位儀,則控制其輸出的參比電極應是處于罐底板不易翹起部位的參比電極.

1. 對于儲罐的陰極保護，應當與儲罐同時設計，同時安裝，這樣，不但投資省，保護效果也會更好，尤其是近些年推出的混合金屬氧化物網狀陽極系統，可以使陰極保護電流非常均勻，確保儲罐底板中心部位得到保護。如果對儲罐接地系統進行改造，應注意相關電氣設計規范的規定。

2. 對于后期補加陰極保護的大型儲罐，只有斜井或在儲罐底部打水平井陽極系統能對儲罐底板提供較充分的保護。

3. 在進行電位測量時，要考慮溫度和儲罐液位對測量結果的影響，記錄測量時的溫度和液位，以便以后分析。

• API 651“地上儲罐的陰極保護”，
• NACE RP0169－96“埋地或浸水金屬管網的外腐蝕控制”，
• NACE儲罐會議論文集1996.1，“地上儲罐用參比電極”,
• MP/July 1992,“采用斜井地床可以改善地上儲罐的電流分布”Ralph.W.Stephens