网状阳极在储罐底板阴极保护中的应用

1、网状阳极在储罐底板阴极保护中的应用冯 骅 , 冯洪臣(黄骅科普防腐材料有限公司 , 河北廊坊 065000摘要 :对网状阳极阴极保护系统的性能 、 设计 、 安装以及应用实例作了介绍 。 网状阳极是储罐阴极保护的一 种新方法 , 它具有很多其他方式所没有的优点 。 采用该系统对储罐施加保护可以得到满意的效果 。关键词 :网状阳极 ; 混合金属氧化物 ; 参比电极 ; 电缆接头中图分类号 :T G 174141 文献标识码 :B 文章编号 :10052748X (2001 0220069203A PPL I CA T I ON O F GR I D ANOD E I N PRO T ECT I

2、ON O F TAN K BO T TOMFENG Hua ; FENG Hong -chen(H uanghua Co rrstop M aterials L td 1, L angfang 065000, Ch ina Abstract :T he app licati on of the grid anode cathodic p ro tecti on system is in in th is paper 1It in 2 cludes the design , in stallati on and m easu rem en t of the system T he tages o

3、ver o ther ca 2 thodic p ro tecti on system s 1T he w ho le tank bo ttom can be p the 1Key words :Grid anode ; M ixed m etal ox ide ; Pow er feeder1极 。 将阳极网预埋在储罐基础内为储罐底板提供保 护电流 , 可实现对罐底板的有效保护 。 该技术为美国 CO RR PRO 公司的专利技术 , 与其他方式的阴极保 护相比 , 该系统具有如下优点 :(1 电流分布均匀 , 输出可调 , 保证储罐得到充 分保护 。(2 产生的杂散电流很少 , 不会对邻近

4、结构造 成腐蚀干扰 。(3 不需要回填料 , 安装简单 , 由于大量工作已 经在工厂内完成 , 质量容易保证 。 储罐与管道之间不 需要绝缘 。(4 不易受今后工程施工的损坏 , 使用寿命长 。 网状阳极可放置在罐底板与防渗膜或混凝土基 础之间 , 距离罐底板的距离最小可以达到 15c m , 无 须填料 , 仍能保证电流的均匀分布 。沿海的一些储罐是座落在混凝土基础上的 。 对 于这种建造方式出于环保方面的考虑 , 修建时要确 保在储罐基础内放置一层防渗膜 , 以防止渗漏的液 体污染地下水 。 在这种情况下 , 如果将阳极布置在储收稿日期 :2000205231 罐周围 , 保护电流将无法穿

5、过防渗膜而到达储罐底 板 。 所以一般的阴极保护方式都难以确保对罐底进 行保护 , 只有网状阳极系统可以做到 。常用的储罐底板阴极保护方法有 :111牺牲阳极系统采用牺牲阳极系统对储罐实行保护 , 安装简单 , 不会产生腐蚀干扰 , 但是 , 除非储罐与管道以及其他 系统 (仪器连接线 , 电缆套管 , 混凝土钢筋以及罐群 接地系统 绝缘良好 , 否则 , 储罐将不会得到充分保 护 。 对如此多的部分采取绝缘 , 不仅花费大 , 而且以 后的维护费用高 , 有些场合电气设计规范不允许 。 一 旦储罐与上述任何部分短路 , 不但储罐达到保护困 难 , 而且会使牺牲阳极系统很快耗尽 。 因此 ,

6、国内外 规范都规定 , 只有小型储罐才可以采用牺牲阳极系 统 。牺牲阳极系统的驱动电压一般低于 0170V , 它 限制了阴极保护系统的电流输出 , 尤其当回填沙电 阻率高时 , 阳极周围会形成一层硬壳 , 其电阻很大 。 计算牺牲阳极用量时 , 根据阳极电容量计算 , 阳极用 量可能很小 , 但如果按接地电阻进行核算 , 阳极用量 要大得多 。112深井阳极系统该系统主要应用于已经建成的储罐 , 尤其适用 于空间狭小地区 , 其缺点是阴级保护电流不均匀 , 一 些区域保护不到 。 而且容易产生腐蚀干扰 。 因深井 9 6第 22卷第 2期 2001年 2月腐蚀与防护CORRO S I ON

7、&PRO T ECT I ONV o l 122 N o 12 Feb ruary 2001阳极处于非常恶劣的工作条件下 , 容易造成过早损 坏 。113柔性阳极系统该系统可以铺设在储罐底板下面 , 电流分布均 匀 , 不易产生腐蚀干扰 , 但有如下缺点 :(1 该系统的运输 、 安装费用比网状阳极系统 高 , 每盘阳极很重 , 增加了搬运难度和费用 。(2 填料带容易破坏 , 导致填料漏失 , 需要以后 填充 。(3 由于导电橡胶在电流的长期作用下 , 容易 老化开裂 , 导致铜芯电缆的迅速腐蚀 , 致使系统过早 失效 。 该阳极不能过度弯曲 。(4 现场需要很多电缆连接 , 质量难以保证

8、。 从技术角度出发 , 到目前为止 , 能够为储罐底板 提供充分保护的阴极保护的方式有三种 :网状阳极法 、 柔性阳极法和在储罐基础内铺设 镁带 。以保护一座 10万 m 3储罐为例作经济性比较 :假设设计寿命为 35a , 保护电流密度为 10mA m 2, 则带状镁阳极的投资约为网状阳极的 1, 阳极的投资约为网状阳极的 115。 同 时 , 采用该方式 , , 这又 将节约大量资金 。2网状阳极阴极保护系统的组成网状阳极系统包括 :恒电位仪 , 混合金属氧化物网 , 接线箱 , 参比电 极 , 阳 阴极电缆 (见图 。图 1网状阳极示意图 (1 恒电位仪将交流电转换成直流电 , 由参 比

9、电极控制其电流输出 , 阴极电缆连接在储罐上 , 阳极电缆连接混合金属氧化物阳极网 , 系统工作时 , 外加电流从恒电位仪正极流出 , 通过阳极网释放到沙 层中并流入储罐底板 , 使储罐底板极化 , 达到减缓腐 蚀的作用 , 然后 , 通过电缆返回到恒电位仪阴极 。 当 储罐底板的电流达到一定密度后 , 底板将停止腐蚀 。 恒电位仪最好安装在防爆堤外的房间内 。(2 阳极网放置于罐底板下面的回填沙中 。 阳极带间距为 15m 。 该阳极网不需要填料 , 但应铺 设在回填沙层中 。 阳极网距罐底板一般为 150300mm , 由于距离储罐底板很近 , 不会产生杂散电 流 。阳极材料是混合金属氧化

10、物阳极带 , 由混合金 属氧化物涂敷在钛金属表面上制成 , 规格如下 :钛金属纯度 A STM 265-级钛 , 宽 6135mm , 厚 01635mm , 重 量 1718kg 1000m , 电 阻 011388 m , 涂层为金属氧化物 。, 规格如下 :A 级钛 , 宽 1217mm , 厚 , 1kg 1000m , 电阻 010498 m 。3阳极电缆高分子聚乙烯铜芯电缆 , 其长 度 使 该 电 缆 能 够 连 接 到 接 线 箱 , 截 面 积 一 般 为 10mm 2。 电缆端部连接直径为 3mm , 长度 100mm 的 钛棒 , 钛棒与一段钛连接片焊接 , 钛棒在与电缆

11、连接 处用胶密封 , 并用收缩套包裹 。 钛片与阳极网上的钛 金属连接片焊接 。 一般采用 3根阳极电缆 , 一是保证 该系统的可靠性 , 二是使电流分布更加均匀 。(4 参比电极采用预包装的铜 硫酸铜参比 电极 , 设计寿命一般为 15a , 装在有填料的布袋中 , 并带有 215m 2截面积的电缆 , 安装前在水中浸泡 1520m in , 一般采用 3个参比电极 , 分别埋设在储罐 底板中心处以及边缘处 。(5 接线箱采用防爆型接线箱 , 带有 8个接 线柱 , 并带有标准电阻的分路 , 用于测量阳极电流 。3网状阳极阴极保护系统的设计311设计依据(1 B S 7361阴极保护 陆上海

12、上设计规范 ,第一部分 ;(2 NA CE R P 01691埋地或水中金属管网 外腐蚀控制 ;(3 A P I R P 651地上油罐的阴极保护 ;(4 中华人民共和国石油天然气行业标准 SY T 0088-95, 钢制储罐罐底外壁阴极保护技术标准 。 312设计参数( 1 设计寿命 :35a ;07 冯 骅等 :网状阳极在储罐底板阴极保护中的应用(2 电流密度 :10mA m 2;(3 填沙电阻率 :400008 c m ;(4 阳极最大输出 :20mA m ;(5 阳极埋深 :距储罐底板 150300mm 。 313设计计算阳极的长度可以根据勾股定理逐根计算 , 也可 以用底板面积除以阳

13、极间距估算 。4网状阳极阴极保护系统的安装安装程序如下 :(1 在钛片与钛片间 , 钛片与阳极带间进行试 焊 , 记录焊接设定值 ;(2 在混凝土圈梁上标出钛片位置 , 铺设钛片 , 钛片两端距离圈梁 150200mm , 用小沙袋压住 ; (3 在圈梁上标记出 MM O 阳极的位置 , 铺设 中间的阳极 , 用沙袋压住 , 与钛片焊接 ;(4 按设计间距逐根铺设阳极 , 并与钛片焊接 ;(5 每根阳极两端距离罐周边 150200mm ;(6 阳极网安装完毕后 , 回填罐基础 , 最小厚度 150mm , 最好不要采用机械设备 ,(7 , 净的沙回埋 。(8 , 参比电极导线 , 预留孔接入接

14、线箱 。5网状阳极系统的应用实例网状阳极系统已在国外应用多年 , 国内也已在 广东惠州大亚湾地区的 12座储罐 ; 燕山石化的 4座 10万 m 3储罐 ; 中石化储运公司的 3座 5万 m 3储罐 以及中海石油绥中 3621陆上终端 4座 5万 m 3、 2座 2万 m 3储罐上安装 。 表 1是一组实测的数据 。表 1燕山石化 10万 m 3原油储罐阴极保护电位测量数据储罐编号直径m电压V电流A底板中心电位 V (CSE 181311117-1146 281218113-11256讨论及结论英 国 规 范 (B S 7361 规 定 保 护 电 流 密 度 是 10mA m 2; 美国规范

15、 (A P I 651 建议保护电流密度为 1020mA m 2; 我国规范建议 510mA m 2。 由于 我国建造的储罐底板普遍有防护层 , 新建储罐底板 的实际保护电流密度在 013014mA m 2之间 。 尽 管实际保护电流密度远远低于设计值 , 但考虑到防 护层会随时间老化 , 5mA m 2还是合理 的 。选用 10mA m 2。 另外 。 沥青砂不仅 , 使储罐底板 , 同时会对阴极保护电流造成屏蔽 。 如 , 由于阳极距离罐底板很近 , 其影响 还不十分突出 , 但如果采用深井阳极或将阳极布置 在储罐周围 , 将造成大量的保护电流沿储罐接地或 管网系统构成回路 , 返回恒电位

16、仪负极 。 使储罐底板 中部得不到有效保护 。综上所述 , 采用网状阳极阴极保护系统是一种 可靠的阴极保护方式 , 它具有其他系统不可代替的 优点 。 相信随着人们对储罐腐蚀危害认识的加深以 及环保意识的增强 , 对储罐施加阴极保护将成为一 种常规的做法 。 网状阳极系统也会得到更为广泛的 应用 。(上接第 68页 无腐蚀点 , 无脱落现象 , 且冬季在 -30C 下使用 , 与 已经使用过的防护材料和防腐蚀技术相比 , 有不可 比拟的优点 , 解决了以往经常性局部腐蚀穿孔难题 。5结论(1 SEB F 涂层具有优异的抗渗透作用 , 提高了 抗应力腐蚀 、 腐蚀疲劳等局部腐蚀能力 。(2 SEB F 涂装技术可有效解决许多场合下的 局部腐蚀问题 , 特