埋地储罐牺牲阳极阴极保护

文章发布时间:2015-2-5 15:18:37 文章作者cnshichuang 浏览次数:

1 储罐的腐蚀

    加油站、储气站等易燃易爆油、气的储罐一般都设在地下小容积的储罐,并使用细沙回填,并采取防雷静电接地。早期填埋在沙池中的储罐防腐设计是不用阴极保护的,地下储罐直接受到细沙中水和空气的腐蚀,土壤电阻率通常被作为衡量介质腐蚀性强弱的一种重要依据。一般将电阻率大于50Ω·m划分为弱腐蚀介质质,但实际介质条件往往是不均匀的。各种影响因素相互关联,比如储罐的钢体在干燥的沙介质中不具备产生电化学腐蚀的条件。因为干沙的电阻率极大,但在潮湿渗水的状态下,沙的电阻率急剧下降,局部腐蚀的电池的阴、阳极区通过介质中的水及其杂质盐类的传导使腐蚀得以持续进行。钢体在沙介质中的腐蚀电位与沙的含水量有着密切的关系,腐蚀电位随着沙中水含量的增加负移,腐蚀倾向变化从不腐蚀到强腐蚀。随着国家对安全事故的越来越重视,阴极保护作为简单的安全保障措施也越来越受人们的重视,埋地储罐阴极保护才得到逐步地推广。

    由于地下储罐体积比较小,结构简单,需要保护的部分包括储罐罐体和、罐体相连的少量埋地管道以及储罐的静电接地系统。单个地下储罐大多采用牺牲阳极阴极保护,如果大量的地下储罐集中在一起,也可以采用强制电流阴极保护。目前应用阴极保护比较多的是液化气加气站、天然气加气站、加油站的地下储罐。

2 储罐的防腐措施

2.1 外涂层

    储罐填埋前应按SHJ22-90《石油化工设备与管道涂料防腐设计与施工规范》进行防腐处理,涂料为环氧煤沥青,缠绕材料为玻璃布,每层涂料厚度必须大于等于0.2mm,每层玻璃布缠绕厚度为1.5mm。每涂一层涂料,缠一层玻璃布,直至防腐层总厚度大于5.5mm为止。

2.2 镁合金牺牲阳极阴极保护

    根据小范围区域特点和介质高电阻率,选用镁合金牺牲阳极,它具有较负的工作电位和较大的驱动电压。为使阳极输出电流分布均匀,减小阳极溶解电阻,阳极四周有10mm厚的填料,其组分为工业硫酸钠、石膏和澎润土,按比例搅拌均匀,与阳极一起装入Ø200×1100mm的棉布袋,即为阳极包。阳极电缆采用VV-1×10mm2多股铜芯电缆,端头先与100mm×100mm钢板铜焊,再将钢板焊接到储罐底部的支撑板上,所有接头裸露处均用环氧煤焦油涂封。14 8kg阳极均匀布置在储罐四周距罐底部高度约0.6m的位置。

    储罐上、下部各安装一支埋地长效硫酸铜参比电极,为使参比电极工作稳定、延长使用期限,与阳极相同的填料放入参比电极周围,制成Ø200mm×300mm的参比电极包。

罐体表面电流密度分布的主要影响因素

    牺牲阳极的输出电流为:I=ΔE/R。式中: ΔE为牺牲阳极的工作电位与被保护体的电位之间的差,即驱动电压。 R为系统回路的总电阻。主要为牺牲阳极与被保护体之间介质的电阻,R的大小决定了到达被保护体金属表面的电流密度,而R又与介质的电阻率ρ、截面积A和阳极到达被保护体某一位置之间的距离L存在如下关系:R=ΡL/A

    对填沙地下储罐,随着沙介质含水量从上往下逐渐增加,ρ逐渐减小,且上部区域沙体离地表距离较近,受气候影响产生的干、湿波动引起ρ随之变化。而下部区域沙体一直处在潮湿状态,ρ较稳定。另外宏观上罐体表面的上部区域与阳极床的距离(L)大于罐体下部与阳极床的距离。因而到达储罐表面上部区域的电流密度小于下部区域,而受地表气候变化的影响,上部区域电流密度的变化大于下部区域,所以罐体表面所处位置与阳极的间距、周围的变化而引起电阻率ρ改变是影响储罐表面电流密度分布的主要因素。

4 保护电位检测

    由于罐体的下部区域沙介质一直处在潮湿的状态, ρ较小且罐体表面与阳极床的距离较近因而下部表面区域的电流密度较大电位稳定在最佳保护状态。进入夏季以后地表温度升高受其影响上部沙体含水量日趋减小秋冬季节气候干燥雨量偏少ρ逐渐增大表面电流密度减小,保护电位缓缓正移。春天雨季到来后,上部沙体随着湿度增大、ρ减小电流密度增大电位又逐渐负移。

5 结束语

    地下埋沙储罐罐体表面保护电位分布的均匀程变化影响。阳极布置应考虑现场条件、季节、地下水位等因素,均匀分布在罐体四周,高度选择在既能常年保持潮湿以使阳极能正常工作,且又尽量能使罐体表面电流分布均匀的位置。

    电位测量是检测阴极保护效果的一个重要手段,长效参比电极有一定的使用期限,在现场生产中难以校正或更换因此在土建设计时应考虑在垂直槽底的罐壁切线位置所对的盖板上预制一个小洞,以便插入钻有许多小孔的聚乙烯管,使参比电极能够沿管内测到罐体表面任一高度位置的电位。

    通往阴极保护区域外的管道应采用绝缘法兰,使地下储罐与罐外工艺管线系统严格分开。储罐的防雷接地体实际上与牺牲阳极电连接,因此区域牺牲阳极阴极保护储罐的接地宜采用锌合金,不能采用铜或者裸钢。

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