原油储罐应用阴极保护方案的选择

文章发布时间:2015-12-14 10:16:49 文章作者cnshichuang 浏览次数:

 

    1 概述

  随着油罐大型化的发展,单油罐储油量越来越大。除火灾、地震等意外事故外,油罐受到破坏的最大可能性是腐蚀。根据有关资料报道,不加阴极保护的金属储罐底板一般使用7年一10年就会产生腐蚀穿孔,造成漏油事故。严重影响安全生产,污染环境,并且造成经济损失。罐底板外侧通常的保护方法是采用耐腐蚀的非金属覆盖层进行保护。为防止底板焊接对油漆的破坏,一般采用具有可焊性的防腐材料。为了保证防腐,对于大型储罐往往还同时采用电化学保护方法,在涂料和电化学的双重保护下,储罐使用寿命一般可以达到20年一30年以上。

  2罐底板外侧腐蚀原因分析

2.1 土壤腐蚀

 土壤作为腐蚀环境的特点之一是它的非均匀性,结构和组成不同的土壤会在同一金属的不同部位造成不同的环境效应,引起不同的金属界面电位差,从而建立起明显的阴极区和阳极区。氧浓度的差别(差异充气)、活度或盐浓度的不同,均可导致腐蚀电池的形成。在罐底氧浓度差主要表现在罐底板与沥青基础接触不良,如满载和空载比较,空载时接触不良。再有罐周和罐中心部位的透气性差别,也会引起氧浓差电池。这时,中心部位成为阳极而被腐蚀。

2。2杂散电流腐蚀

罐区是厂区地中电流较为复杂的区域,当罐区内管网有阴极保护时,可能形成杂散电  流往往不易被发现,需要进行专门的检测。

2.3接地极引起的电偶腐蚀

为避雷和消除静电,油罐需接地。当接地材料和罐底板的材质不同时就会形成电偶,造成腐蚀。

2.4水的影响

这一因素本应归在土壤腐蚀中,但由于它可作为一个单独因素影响罐底的腐蚀,例如罐的排水、消防喷水、罐底板穿孔漏水等会加速底板腐蚀。当有温度作用时,更会加强水的腐蚀作用。

2.5混凝土的影响

通常罐的底板坐落在混凝土的圈梁上,而混凝土中的钢筋会露在外面直接与底板电接触,因混凝土中钢筋电位比罐底电位高,因此二者之间会形成腐蚀电池,加速腐蚀。因混凝土的pH值高,缺席底板pH值低,也可形成腐蚀电池。

  3 阴极方案的选择

  目前对于罐底板进行电化学保护的方法有牺牲阳极法和强制电流法等。强制电流法因辅助阳极材料和布置方法的不同,经常采用的有深井阳极和柔性阳极。近年发展有固体电解质罐底外壁阴极保护技术和网状混合金属氧化阴极保护技术。

3.1 牺牲阳极法

对于底板面积小,罐基础施工质量有保证的储罐,当周围土壤电阻率较低时(<60Q。m),选用牺牲阳极保护,通常先用镁阳极。对于新罐,可将阳极均匀分布在缺席底,力求得到均匀的电流分布。当电阻率较高时,应选用带状镁阳极。牺牲阳极可以布置在罐周围或罐底,可以采用块状阳极或带状阳极。

3.2

对于所需阴极保护电流较大的罐底,采用强制电流法较为合适。高阳极地床周围存在干扰、屏蔽、地床位置受到限制,或者在地下管网密集地区进行区域性阴极保护时,使用深埋式阳极,可获得浅埋式阳极所不能得到的保护效果。

3.3

柔性阳极也称聚合物阳极,它是在铜芯上包覆导电聚合物而构成的连续性阳极,铜芯起导电的作用,而导电聚合物则参与电化学反应。由于铜芯具有优良的电导性,因此可以在数千米长的阳极上设一汇流点,聚合物阳极在土壤中使用时,需在其周围填充焦碳粉末而构成阳极地床,其在地床中最大允许工作电流为82-nA/m,与其它阳极相比,其工作电流密度很低,因此可提供均匀有效的保护。

3.4采用固体电解质的罐底外壁阴极保护

保护原理是在金属储罐基础沥青沙垫层与金属罐底板之间先铺设一层导电固体电解质(cK),再在CK层上铺设一层KC层电子导电涂料作辅助阳极用,把直流电流源负极接保护金属体,正极接KC层,通电极化,实现阴极保护。

3。5技术

混合金属氧化的阳极是在钛基体上被覆一层具有电催化活性的混合金属氧化物而构成,最早应用于氯碱工业,后推广应用于其它工业,包括阴极保护领域。由于采用钛为基体,因而易于加工成各种所需的形状,并且重量轻,这为搬运和安装带来了方便。由于电极表面的一些缺陷处露出的钛基体的电位通常不会超过2V,因此钛基体不会产生表面钝化膜击穿破坏。混合金属氧化物阳极还具有极优异的物理、化学和电化学性能。其涂层的电阻率为lOQ。m一7Q。m,极耐酸性环境的作用,极化小并且消耗率极低。通过调整氧化层的成份,可以使其适于不同的环境,如海水、淡水、土壤中。混合金属氧化物阳极在地床中在100A/m2工作电流密度下使用寿命可达20年,其消耗速率约2Ⅱ∥A。a’由于混合金属氧化物阳极具有其它阳极所不具备的优点,它已成为目前最为理想和最有前途的辅助阳极材料。网状混合金属氧化阳极是采用钛/混合金属阳极 结成网状,该网状阳极内混合金属阳极带(宽6。4一, 厚0。6mm)和钛金属导电片(宽12。7mm,厚1衄)组成,钛片与阳极带在交叉处点焊起来形成网状,该网状阳极放置在罐底板与混凝土基础之间,距离罐底板的距离最小可以达到250px,无须填料,仍能保证电流的均匀分布。

3.6上述阴极保护方法罐底板外侧阴极保护中使用优缺点

牺牲阳极方法对罐底板进行保护,很多保护电流经常经过和储罐连接的管道、接地线等系统损失掉,常常缩短了保护寿命和影响了保护效果,除非储罐与管道以及其他系统绝缘良好,否则储罐不会得到充分保护。牺牲阳极系统的驱动电压一般低于0。7V,它限制了阴极保护系统的电流输出。一旦储罐与其它系统短路,就会使储罐的保护很困难,阳极系统很快耗尽。牺牲阳极方法不适用于大型储罐底板外侧阴极保护。深井阳极地床的特点是接地电阻小,对周围干扰小,消耗功率低。它的缺点是阴极保护电流不均匀,有些区域保护不到,容易产生腐蚀干扰,并且施工复杂技术要求高,单井造价贵。尤其是深度超过100米的深井阳极,施工需要大钻机,这就限制了它的应用。当阳极处于恶劣的工作条件,容易过早损坏。柔性阳极特别适于裸管或涂层严重破坏的管道、受屏蔽的复杂管网区的保护及高电阻率的土壤中。但其填料带在运输和施工过程中很容易受到破坏,导致填料漏失,漏出导电橡胶,导电橡胶如果开裂,将直接导致铜芯电缆的迅速腐蚀,致使系统过早失效,该系统不能过度弯曲。固体电解质阴极保护技术保护电流分布均匀,但施工要求较高,施工难度大,导电层连续性容易受到破坏。网状混合金属氧化物阳极具有保护电流分布均匀,避免了罐底板中心部位与边缘板保护电位差过大的问题,保证罐底板中心得到充分的阴极保护;产生的杂散电流小,不会对罐区内其它金属设施产生影响,罐与管网之间无需绝缘;阳极寿命最长可以达到50年,遭破坏的可能性小。由于导电片和阴极带多处连接,一处或几处的破坏不影响系统工作,系统的可靠性得到保证。接地电阻小,所需外加电压低,同时减小了对外加电流的需要,长期运行经济可靠,施工方便。

 

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