混合金属氧化物_MMO_网状阳极系统的设计和安装

1、混合金属氧化物(MMO网状阳极系统的设计和安装过梦飞(中国石化集团管道储运公司勘察设计研究院徐州221008摘要网状阳极是储罐阴极保护的一种有效的新方法,具有很多其他保护方法所没有的优点,而且能达到满意的保护效果。本文介绍了网状阳极系统的性能、设计、安装及保护效果。主题词网状阳极储罐阴极保护TH E D ES IGN AND I N STALLA T I ON O F MM O GR I D E SYST EMGuo M engfe i(T he D esign&R esearch In stitu te of S I NO PEC P i peline Sto rage&T

2、ran spo rtati on Co1Xuzhou221008AbstractT he MM O Grid System is a new and effective m ethod in p ro tecti on tank bo ttom s1It has mo re advan tages compared w ith o ther m ethods of cathodic p ro teo ti on1T he paper in troduces the perfo rm ance,design, con structi o in and p ro tecti on effect o

3、f MM O Grid System1KeywordsMM O grid systemT ankCathodic p ro tecti on1引言网状阳极(亦称格栅阳极系统在国内储罐阴极保护中已获得越来越广泛的应用:1996年在大亚湾地区12座储罐;1999年燕山石化2座10万m3储罐;1999年河北河间一座5万m3储罐。而其设计还没有一个可依的标准。本文参照网状阳极生产商美国CO RR PRO公司的规范,并附上本人的设计实例,以供同行参考。由于目前网状阳极材料全部源于进口,一个5万m3罐的所有部件进口价格约为25万人民币,故同时希望网状阳极能尽早国产化,使这种阴极保护做法更经济。2CORRP

4、RO公司的网状阳极设计和安装规范211总则对由于二次密封衬垫的不导电特性而无法应用通常的深井阳极和分布式阳极的新罐以及安装了新罐底的已有储罐,网状阳极阴极保护系统都是适用的。(1系统的安装应与业主要求的工业标准、所在地区的电规程相一致。(2阴极保护系统的所用部件有:整流器、阳极带、钛导电片、长效参比电极、馈电缆、接线盒以及相关的其它电缆。(3在对储罐的腐蚀控制系统的设计中,阴极保护系统应由经验丰富的专业工程师设计。图纸设计应包括所需材料的详细信息。强制电流阴极保护系统设计应使用混合金属氧化物阳极带和钛导电片,使之组成一个位于二次密封衬垫和罐底之间的网。设计标准:设计寿命:40a沙垫层电阻率50

5、0008c m设计电流密度:10176mA m2极化标准:100mV足够的馈电缆和参比电极212材料实行质量控制以保证使用系统安装所需的特定产品。材料规格如下:(1阳极带阳极带由CO RR PRO公司生产,由在钛基片上沉淀一层T I R2000混合金属氧化膜制成。其成分为A STM265一级钛钛基片规格如下:宽6135mm或1217mm厚01635mm长15214m 卷重2172或5144kg 卷(2钛导电片钛导电片用来与阳极带形成一个网状结构,从而减少电流沿阳极带流动时的电压降。其成分为A STM265一级钛钛导电片的规格如下:宽1217mm厚01889mm长7612m 卷重0106kg m

6、(3馈电缆馈电缆规格型号:8AW G,聚氯乙烯绝缘铜电缆。聚氯乙烯符合标准:A STM594第21卷第11期2000年11月腐蚀与防护CORRO S I ON&PRO T ECT I ONV o l121N o111N ovem ber2000D1248, 型,C类,第5等级。电缆从阳极网焊点到接线盒应留有足够的长度,并避免绞接。电缆端部的电缆芯与一钛棒(钛棒规格:直径31175mm,长10116mm焊接,钛棒再与钛导电片连接,焊接处用热收缩套处理。(导电片至少要有7612mm长,并与钛棒焊接两点。(4长效参比电极长效参比电极可以是锌参比电极或Cu CuSO4参比电极。锌参比电极的电极

7、棒规格:35156mm×35156mm×22816mm。预装在易吸水的填包料中。锌合金规格:A STM B2418280, 型。Cu CuSO4参比电极设计寿命15a,当通以3A 电流时,电压变化范围在±5mV内。运输时,应置于装有特殊填包料的布袋中。参比电极应带足够长的N o114AW G标准聚氯乙烯绝缘铜电缆。(5接线盒及相关导线所有从网状阳极出来的导线都终止于一金属的接线盒内。接线盒内有足够的接线端子可供参比电极导线连接。213安装阴极保护系统的安装应在安装好二次密封衬垫和沙垫层之后。(1阳极网阳极网的安装包括阳极带、钛导电片、长效参比电极和馈电缆的安装。把

8、阳极带从卷盘中散开,把阳极带和导电片分布于要求的位置,并防止翘起;用焊机焊接阳极带和导电片的每一个交叉处;把馈电缆与导电片在指定的位置焊接;把8AW G电缆散开穿出圈梁。圈梁中的孔应在建圈梁时预先留好或在合适位置处埋一电缆导管。(2长效参比电极长效参比电极的埋设位置直接由腐蚀工程师确定。在安装前将参比电极浸泡1520m in,然后按图纸埋设;把14AW G电缆散开穿出圈梁。(3接线盒所有馈电缆,参比电极电缆和其它导线都接到接线盒中。(4整流器整流器的布置和安装是由储罐承建者负责,承建者同时还要给整流器提供交流电。(5回填网状阳极上面的回填由储罐承建者完成。先在阳极带、钛导电片、长效参比电极的上

9、面铺上一层沙,以避免翻沙车的操作损坏阳极网。若在构筑罐基础最后一层时,测试发现网状阳极有损坏,则应随时停止一切作业进行检修。214测试所有的测试都应由经验丰富的专业人员进行,以确保系统的高性能。(1电阻测量在铺设网状阳极上面的沙子时,应对馈电缆之间以及馈电缆和参比电极之间的电阻进行测量。若电阻过大,则说明阳极网或参比电极有所损坏。此时必须停止垫层的铺设,进行维修。(2投入运行测量储罐的自然电位并记录。整流器通上电,对储罐进行充分的极化。当储罐内装上一部分产品后,对系统进行最后的调试。调试标准:储罐的极化电压在100mV上下波动。(3报告提交报告,报告包括所有的测试结果、施工图以及操作和维护规程

10、。3设计实例20000m3内浮顶油罐采用网状阳极阴极保护系统。311设计参数(1阴极保护方式:网状阳极外加电流阴极保护(2设计寿命:L f=40a(3电流密度:C d=10mA m2(4罐基础电阻率:=500008c m(5设计温度:t=1648°C(6阳极埋深:D=0135m(考虑离罐底较近且不易被压坏312设计计算(1储罐直径:d=40m储罐底板面积:A=125616m2保护电流密度:C d=10mA m2保护电流:A×C d=1216A(2阳极材料规格:宽6135mm厚01635mm额定输出电流:I=18175mA m(厂家提供则单个储罐需要阳极长度为:L=A

11、5;C d I=1216 010185=68111m(理论计算所需长度(3钛金属导电片规格:宽1217厚019mm重量:5916kg km电阻率:010498m钛金属连接片间距:7m 片则单个储罐钛金属连接长度:18515m(4实际阳极寿命计算:a1实际的阳极面积:A实=2L实×(W+T阳极长度:L实=69810m(根据实际布置所用的长度阳极宽度:W=010064m阳极厚度:T=0100064m694则A 实=918m 2b 1实际阳极电流密度:C d =113mA m2c 1阳极消耗率:C r =58mA a m 2d 1实际阳极寿命:C r C d =45a 313设计方案(1网

12、状阳极系统:该系统由混合金属氧化物阳极带和钛导电片组成,阳极网状处于罐底板下面的回填沙中,距罐底板350mm ,钛连接片与阳极带垂直交叉并焊接在一起,用三根VV 2921kV 1×35mm 2型阳极电缆分别与钛连接片焊接,保证该系统的可靠性及使电流分布更加均匀。(2在罐底板中心至圈梁段沿半径均匀埋设3支长效Cu CuSO 4参比电极,以测量罐底板的保护电位。(3电缆接线箱选用防爆接线箱,接线箱至阴保间电缆直埋敷设,电缆露出地面部分套镀锌管,与罐壁用铝热焊焊接,裸露处用环氧树脂防腐。通阴保间的电缆埋深700mm ,周围填100mm 细沙并覆盖红砖。网状阳极平面图见附图;材料报价见附表。

13、4安装小结411安装注意要点(1进行安装工作时,避免工作人员脚踏阳极。附表材料报价(未加税材料单价U S $单位阳极带915m 钛片9m 阳极电缆接头100个长效参比电极100个防爆接线箱1700个防爆恒电位仪2000台附件100套技术服务费300天(2铺设钛片时,两头和各交叉点用沙袋或砖块压住。(3阳极网安装完毕后,至少先回填罐基础150mm ,然后再使用机械设备,以免损坏阳极网。(4阳极网安装完毕后,马上检验其连通性,罐基础回填完后,再次检验。412此系统与其他阴极保护系统相比所具有的优点(1电流分布较其他系统更均匀。(2基本不产生杂散电流,不会对其他结构造成腐蚀干扰。(3阳极寿命长,接地

14、电阻小,节约能源。(4原材料重量轻,运输费用低。(5无需回填料,安装较其他方法简单,一般人员就能协助进行安装。 附图(下转第504页794族金属中的含氢量减少。如在同样的电流密度50A dm 2时,不同温度对镀铬层含氢量影响的数据,可参阅表3。表3温度不同对含氢量的影响电流密度A dm -2工作温度°C 镀层含氢量%5035010750450106505501055065010450800103由表可知,镀铬层中总是存在氢的,只是多少而异,也就是镀铬层不可能完全消除内应力。因此,采取加热镀铬层的处理可使氢成气体而逸出,这时铬的比重又重新提高,内应力变小。因此,对于镀铬层较厚的机械零件

15、镀后加热到200250°C ,并保温24h ,就可以驱除掉镀铬层中约50%的氢。这样可大大改善镀铬层的力学性能。312夹杂物镀铬层除了吸氢对力学性能有重大影响以外,气体的夹杂也有一定的影响。如果镀铬层没有夹杂物,线膨胀系数应是正常的。但是,电沉积层中往往含有夹杂物,主要是镀液中落入的微量有机物质的分解产物,其中有些是气体。在高的温度下,含有夹杂物的镀铬层的膨胀系数会不正常。因为夹杂物在高温下可能成为气体,使镀铬层产生多孔,孔隙率增大。据一些实验结果显示3,电沉积金属中气体的夹杂数量是按下列顺序减少C r >M n >Fe >Co >N i >Zn >

16、;Cu可见,铬沉积中气体的夹杂物量在电沉积金属中居首位。因此,对镀铬槽的维护管理非常重要,应该保持镀液清洁,防止有机物质的进入。313镀液成分当镀液中铬酸和催化剂的比例不变时,如果提高铬酸含量,镀铬层的硬度则下降;降低铬酸含量,则硬度升高。这种情况说明,由于镀液成分的变化,在镀较厚铬层时,其镀层各部位可能有不同的硬度,因此产生很高的内应力。所以在镀硬铬时,一定要特别注意保持镀液成分的稳定。这就必须定期分析镀液以控制各成分的比例。在其它条件保持不变时,如果提高硫酸含量,镀铬层的硬度降低,如果同时提高温度和电流密度可以重新补偿这部分下降的硬度。因此在“光亮铬镀层”区域内所获得的镀层硬度和耐磨性都是

17、比较理想的。镀液中三价铬含量对镀铬层的性能也有很大的影响。如在标准镀液中含有310g L 的三价铬,镀铬层的光亮度、硬度、耐磨性为最佳。然而这数值受所有其它条件的影响。如果三价铬含量超过15g L ,则镀铬层的力学性能就变得很差。此外,镀液中铁杂质含量的影响和三价铬基本相似。4结论综上所述,镀铬层中的内应力、硬度、耐磨性和疲劳强度等,都取决于电解条件的准确配合。必须说明的是,在镀铬中的温度和电流密度对镀层硬度和耐磨性的影响因素也比较复杂,实际使用镀液成分都有它们相应的最佳工艺规范。这方面不同工作者的经验和研究可能得到不同的数据。(参考文献略收稿日期:2000202216(上接第497页(6安装快速,一般在四个人的情况下,阳极网半天就能铺设完毕。(7阳极网能承受沙垫层和沥青沙施工操作,现场电缆连接少,施工质量容易得到保证。(8对以后工程施工的约束小,受以后施工损坏的可能性较小。413保护效果及结论参比电极编号位置 m 保护电位 V (vs CSE 120-1108210-110331-01992000年1月对储罐的保护电位进行了测量,结果如下结论:网状阳极系统能对储罐实行有效的保护。参考文献1冯洪臣,曹崇珍199中国国际腐蚀控制大会论文集,19