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储罐内壁牺牲阳极阴极保护设计

    目前, 防腐涂层与系统相结合的防腐方法已在储罐防护中得到了广泛应用。 然而, 在一些储罐进行大修时发现,罐内底板虽然采用了牺牲阳极阴极保护,但罐内底板仍然产生了严重的腐蚀,究其原因主要是因为设计重量不足、罐底周边牺牲阳极安装量不足等。

  储罐内壁阴极保护设计过程中,保护电流的需求量取决于储罐内保护面积的大小和内涂层质量的优劣。为最大程度的降低保护电流的需求,罐内金属表面均应涂有有效的防腐涂层,包括耐蚀合金的内表面。对于原油储罐内阴极保护系统设计,只有罐内沉积水区域内金属表面(带或不带涂层) 接触水相时才应予以考虑 。

  进行储罐内壁阴极保护设计之前,应收集设计时所需的必要数据, 包括 : ① 在正常操作情况下的电解质特性:成分(溶解气体 、O、H2S 、CO ),电阻率 、pH 值、温度(平均和变化 ) 、 压力、水位(最小 、最大和平均水位),工作时的最大流速 ; ② 阴极保护系统的设计寿命 ; ③罐内涂层类型、涂层厚度等④根据电解质的资料,选择裸钢的保护电流密度。

储罐内系统设计过程中, 牺牲阳极材料的选择至关重要,具体设计中应当考虑以下2个主要方面:①与电解 液 (成分、温度) 的兼容性 ; ②可用的空间和在有限区域内的电流分布 。活化铝铟合金阳极、锌合金阳极、镁阳极应根据不同的条件和设备选用。根据挪威船级社规范DNVRP IM 01- 2005, 铝的效率将随温度的变化而改变。当储罐服役温度超过5O℃时,必须选用铝基合金牺牲阳极。若为饮用水, 应使用镁合金牺牲阳极。如果电解液为污水且含有H2S、可适用铝合金。但硫化氢溶解量每增加 20m g/ I ,铝合金的工作效率将减少。

对于容积较小的容器, 应采用小梯形或扁平截面的镶装式阳极。对于容积较大的储罐,阳极类型可以是镶装式或底部截面为梯形或半圆柱,或者采用带有梯形或圆柱截面的悬挂型阳极。当采用镶装式阳极时,其面对罐或容器表面的阳极表面应涂以适当的涂层。对饮用水的罐,设计时应选择适合人生活所用的牺牲阳极材料 。

  钢制储罐涂层破损程度随时间变化而导致保护电流增加,同时,牺牲阳极体积减小阳极接触电阻增大导致单支阳极输出电流减小,因此,在进行储罐内壁牺牲阳极阴极保护设计过程中,除根据欧姆定律进行常规的电流需求及阳极质量需求计算时,应充分考虑以上2个因素在整个设计生命周 期内发生变化而导致的阳极数量增加。此外,牺牲阳极数量应同时满足整个服役期间内,尤其是储罐设计寿命后期对阳极质量和阳极保护电流的需求。只有全生命周期的阴极保护系统才能避免和应对各类腐蚀风险,保障储罐设备在设计寿命期间能够正常、安全有效的运行。

 

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