阴极保护

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阴极保护原理

钢质储罐罐底板外壁阴极保护方式的选择与设计

    钢质储罐罐底板阴极保护由于其结构空间狭小,安装不便,罐体周围往往有很多的罐群和管道,干扰问题值得重视,防腐层质量较差,需要的电流密度大,罐底板面积大等特点,可以分为以下几种:1、罐周牺牲阳极保护2、罐周外加电流浅埋阳极保护3、罐底网状牺牲阳极保护(镁带)4、罐底网状阳极外加电流保护。

  关于计算上述几个工程实例已经说明,在此不再重复,这里将重点介绍具体如何施工:

  3.1、罐周牺牲阳极保护:

  通过计算得出使用量后,根据罐底板直径在罐周边布置镁阳极。镁阳极分布可以根据设计量来确定组合形式,在确定组合形式后要注明罐基础的尺寸,因为这影响到我们选择的镁阳极配置电缆的长度。在阴极保护工程手册中,镁阳极组合形式两支一组或根据具体情况增减。如图所示:

  采用这种方式,可能在具体施工中焊接点过多,而且与罐底板焊接后过多的电缆分布在储罐水泥底座上,存在一定的安全隐患。

  采用牺牲阳极方式,从施工上来看比较简单,工期相对比较短。但这种保护方式因为镁阳极本身的驱动电位过低,应该只适合于相对很小型的储罐适用,对于大型储罐的阴极保护,会因为罐底直径过大,而造成几何上的屏蔽作用,产生罐边过保护,罐底中心欠保护的情况。为了能够更好的检测罐底的保护情况,我们通常在罐底板内设置多支参比电极,分布在罐底板的不同位置,通过不同参比的测量来检测罐底板的保护情况。

  3.2罐底周边埋设阳极外加电流阴极保护:

  3.2.1、类别介绍:

  对于所需阴极保护电流较大的罐底,此用强制电流法较为合适,因其电流、电压可根据需要任意调节。当罐底保护面积很大时,辅助阳极的布置对罐底板中心部位的保护水平起一定作用,通常可供选择的阳极埋设方式有罐周直埋立式、罐底水平式,罐旁深井式和罐底斜角式。当保护的对象不是一座而是几座罐时,可以将几座罐作为一个联合体共同保护。上述四种方法在《阴极保护工程手册》第285页有图例。

  3.2.2、罐周边浅埋阳极设计、安装说明:

  首先在工程指定地点开挖阳极坑,在预制阳极体放置在阳极坑内之前,先通过导气孔向阳极体内灌水,使内部填充焦炭达到饱和吸收,灌完水后用纱布将导气孔扎实。并在阳极坑内灌入适量的水,然后将阳极体平放入阳极坑进行回填,回填时不应有石头或杂物,以免影响阳极地床的效果。

  阳极体电缆与阳极主电缆连接时采用铝热焊进行连接,连接部位采用环氧树脂密封处理。

  将阳极主电缆连接完毕后集中汇总至接线箱,通过汇总电缆连接到恒电位仪阳极端口。阳极电缆需要通过预先挖设的阳极沟进行敷设,阳极电缆沟深应该在冻土层以下。阳极电缆敷设时需要铺垫100mm-150mm的细沙,细沙上面用红砖覆盖,然后对阳极沟进行回填。

  参比电极及测试桩安装:在参比电极安装之前,首先将参比电极进行充分浸泡(一般在参比电极施工前一天就将参比电极浸泡)。

  参比电极浸泡好后放置在指定的位置,参比电极应尽量靠近原油储罐罐底。参比电极埋设好后将参比电缆连接到指定测试桩的接线端子上。恒电位仪的参比电极通常也埋设在罐底板边沿,尽量靠近罐底板以减少IR降。

  测试桩安装时采用竖直安装,在测试桩底部制作水泥基座,基座尺寸为500mm×500mm×300mm, 测试桩底部留有100mm距离,以便测试线与参比线的安装。

  阴极电缆、测试线、跨接电缆、零位电缆的安装:测试线连接到指定罐底的铁板连接件上,如果是几座罐进行联合保护,可以通过跨接电缆将油罐的铁板连接件连接到一起,测试线、跨接电缆、零位电缆的端口通过接线端子连接到铁板连接件上,通过固定螺栓固定。接线端口位置要进行环氧树脂密封处理。

  阴极电缆安装在油罐的连接板上,用接线端子将电缆连接并用固定螺栓固定在指定的铁板连接件上。完成固定后进行环氧树脂密封处理。阴极电缆,零位接阴电缆之间的距离保持200mm以上。 恒电位仪放置在阴极保护间指定的位置上,按照指定接线端口将电缆接好,给恒电位仪通电,按照恒电位仪使用说明书调节恒电位仪,使其达到设计使用要求。恒电位仪控制电位保持在-0.85V到-1.2V之间。

  3.3、 罐底板网状牺牲阳极阴极保护:

  罐底板可采用镁带牺牲阳极阴极保护,根据罐底板的计算面积确定镁带用量,镁带采用交叉网式连接,交叉点采用卡扣固定,形成一个平面放置于煤气柜底板的下表面:

  底板镁带分布及电缆焊接点示意图

  1、铺设镁带。在罐基础上方铺设镁带,镁带横向间距和纵向间距均为2米。

  2、镁带铺设时,在交叉点采用卡扣固定,并尽量使镁带阳极网保持平整。铺设时严禁用力踩踏,以防止交叉连接点脱落。

  3、在镁带阳极网铺设同时,在预先设计的位置连接阳极电缆,并通过预留口引至煤气柜底板外部。

  4、铺设完毕后,将参比电极均匀的放置在罐底板的相应位置,用来检测各个不同位置的保护情况。放置之前要先对参比电极进行充分浸泡。如图所示。

  5、在镁带阳极网上铺设其他垫层,铺设施工时注意人员不得用力踩踏阳极网,避免出现阳极网损伤影响对罐底板的保护,铺设同时保持阳极网的整体平整。

  6、安装完毕后,将通过预留口引出的电缆与底板进行铝热焊接,焊接点处做相应的防腐处理。

  3。3。1、罐底板网状牺牲阳极阴极保护施工中介绍:

  以中心点为起点向两侧铺设镁带,第一条和第二条镁带铺设时,首先用绳子拉出一条直线,然后用卷尺标注镁带交叉点(三米一个点),依次向两边量出三米的间隔。

  标线完成后,将标好直线的两端用绳子拉直,然后打开镁带前端,打开大约2圈到3圈的长度,弯成一个大的圆圈,用气钉枪将镁带的端部通过铁片固定好。

  此工序需要两个人配合,前面一个人通过滚动镁带卷将镁带打开,后面一个人通过拉好的直线,通过已经弯成圆圈的镁带往前推动,沿着直线向前铺设,同时通过拉直的绳子不断纠正镁带,尽量保持镁带的铺设成为一条直线,然后首先固定住两端。

  镁带铺设完毕后,按照提前在画好的线上标识的点上打固定铁片。

  第一层(横向或纵向)镁带铺设完毕后开始铺设另外一层(纵向或横向)镁带,铺设方式跟第1、2、3项相同。然后对交叉点进行固定。

  镁带铺设完毕后,开始焊接阳极电缆,焊接前首先将镁带剥离,露出里面的钢芯。然后用模具将电缆和阳极电缆进行铝热焊接。

  电缆焊接完毕后,采用防腐胶带和防水胶带进行防腐处理,外层涂抹环氧树脂。

  3.4、罐底板外加电流网状阳极阴极保护:

  首先在施工开始前要求罐前所有进出罐的管道应进行电绝缘,电绝缘的形式可采用绝缘接头、绝缘短管、及绝缘法兰等形式,绝缘材料由进出罐的相关专业进行施工。

  网状阳极地床储罐阳极地床将采用钛片与阳极带在交叉处点焊连接,组成阳极网。该网状阳极放置在罐底板与防渗膜或混凝土基础之间,距离罐底板的距离一般为30-40cm。

  参比电极分为罐内参比和罐外参比两种,罐内参比电极是为恒电位仪输出调节而设置,罐外参比是为了测试储罐底板下表面不同位置的保护电位而设置,参比电极都应配有相应长度的电缆。

  防爆接线箱是设置在防爆区内网状阳极和连接恒电位仪分线设备,防爆接线箱还应配有防爆导管。

  测试片)从罐底圆中心线左右两方各3m处开始铺设,相邻连接片之间的距离为6m,在混凝土圈梁上标出连接片位置,然后铺设连接片,连接片两端距离圈梁150-200mm;在铺设阳极网时,贵金属阳极带和钛金属连接片应采用整根的带和片,不可将两根阳极带或连接片焊接在一起作为一根使用,敷设间距的误差不超过±0。1m,鉴于此,在裁剪阳极带和连接片之前应计算规划裁剪的长度,避免造成浪费;钛金属连接片与阳极带之间均采用电焊机(专用)点焊连接,正式焊接前应进行试焊,记录焊接设定值。

  由于贵金属氧化物的涂层很薄,为了防止涂层磨损,因此在敷设阳极带时,严禁在沙层上拖拉阳极带。单罐的阳极网采用8-12个专用接头将电流引入阳极网,专用接头一端为钛片,其与连接片点焊连接,另一端与80米的电缆(VV-0.6/1kV 1×16mm2)钳接,电缆通过电缆沟引入罐外防爆箱。

  3 、电缆连接及防腐

  阴极保护电缆尽可能考虑同沟敷设,电缆埋深应不小于800mm,可根据当地冻土深度做适当调整。阴极保护电缆包括:阳极汇流电缆(恒电位仪阳极与防爆接线箱间),阴极汇流电缆(恒电位仪阴极与防爆接线箱间),阳极电缆(防爆接线箱与罐底板下供电点间),阴极电缆(罐底板阴极回流处至防爆接线箱之间),参比电极电缆(参比电极至测试桩之间,或罐前参比至恒电位仪之间),测量电缆(罐底板至测试桩之间)。

  4、 防爆接线箱的安装

  每个储罐都设置一个阴极保护接线箱,用于储罐的阴极保护阳极电缆和阴极电缆的连接,接线箱应采用防爆型的,并设置在罐区放火堤内的储罐环梁预留套管附近。接线箱的设置安装及位置须与施工图上的标注相一致,铭牌应标明工程名称、储罐编号、类型,埋设要牢固稳定,桩要竖直。防爆接线箱的安装可参见相关的防爆标准。接线箱接入从阴极保护间出来的两根主电缆:阳极汇流电缆和阴极汇流电缆,并接入从储罐底板下表面的阳极网接来的阳极电缆和从储罐底板回流的阴极电缆。

  网状阳极外加电流阴极保护示意图

  5、测试桩的安装

  每个储罐都设置一个阴极保桩是连接储罐内参比电极电缆、测试电缆和其它电缆的装置,由于需要经常对储罐的阴极保护参数进行测试,因此测试桩应设置在储罐的防火堤外。

  3.4.1、网状阳极外加电流设计、安装说明

  1、 恒电位仪的安装

  恒电位仪是强制电流系统的供电设备,对每个储罐单独设备进行供电,采取一用一备的方式。

  恒电位仪的安装应当包括工作机与阳极电缆、阴极电缆、零位接阴电缆、以及参比电极电缆和机壳接地电缆的连接,电缆连接时应确保极性正确,并且确保电气接触导通良好。另外还应包括恒电位仪阴保数据传输接口与仪表自动化PLC端之间的连接;恒电位仪的调试、阴保数据的传输连接等,除了需要参照交、直流恒电位仪电气联接原理图以外,应当严格按照其产品说明书进行,必要时应当邀请生产厂商的技术工程师到现场指导或亲自调试。

  2 、网状阳极的安装

  网状阳极是强制电流系统的辅助阳极,它是由一定平行间距混合贵金属氧化物阳极带(MMO阴极)与一定平行间距钛金属导电片垂直交叉敷设形成网状,埋设在距离储罐底板下表面300-400mm的砂层中。

  阳极网铺设要在中粗砂垫层轧实100mm后进行,可在铺设轧实300mm中粗砂后,按照设计间距及指定位置挖出200mm深的砂沟,阳极网铺设在这些砂沟中,并要求在阳极网周围铺设焦炭粉。贵金属氧化物阳极(简称阳极带)与连接片垂直,阳极带从罐底圆中心线左右两方各1m处开始铺设,相邻阳极带之间的距离为2m,在圈梁上标记出阳极带的位置,铺设时阳极带不应在沙层上拖拉,先铺设中间的阳极带,然后按设计间距逐根铺设,每根阳极带两端距离罐周边150-200mm;钛金属导电片(简称连接

  护电位测试桩,用于储罐阴极保护电位的测试。施工中应采用符合技术规格要求的统一测试桩,测试桩的设置安装及位置须与施工图上的标注相一致;测试桩应设置在罐区放火堤以外,不妨碍交通、方便测试的地方,铭牌应标明工程名称、储罐编号、类型,埋设要牢固稳定、桩要竖直。施工应注意:测试桩与测试桩基础之间的连接处应进行固定及防腐处理,测试门锁应涂抹防锈油膏。

  测试桩采用VV-1KV/ 1×6mm2电缆。电缆与罐底板焊接及防腐密封绝缘,电缆连接完成后,地面、地下(10%伸缩余量)均应留足余量,以防土壤下沉时拉断电缆,地下电缆的敷设应在路面硬化前进行。

  6、 参比测试系统的安装

  参比电极分为基准信号参比(与恒电位仪相连)和测量参比(预置于罐底砂垫层中,经电缆引入测试桩)。每座储罐外面安装一支长效硫酸铜参比电极;罐底参比测试系统采用双参比系统,即采用两种不同参比电极(饱和硫酸铜电极和高纯锌参比电极)间隔布设相互校验,使得测试数据更为精确,每个储罐设置4个硫酸铜参比电极和3个高纯锌参比电极(高纯锌参比电极采用锌含量达到99.99%以上的锌棒做材料)。硫酸铜参比电极极化时间短,很快可以测出极化后的保护电位,高纯锌参比电极极化时间长,待极化完全后测试,可相互校正其测出的保护电位。

  由于网状阳极的安装和强制电流系统的调试有较长的时间间隔,因此在网状阳极安装完成后,阳极电缆、阳极汇流电缆、参比电缆、阴极电缆、阴极汇流电缆、零位接阴电缆及测试电缆的留头要做好保护并做好标识。

  参比电极易受压碎裂,影响测试,因此,在有参比电极的地方中粗沙层应适当加厚100毫米,并做好标记在进行沙层碾压时小心注意。

  由于储罐要进行防雷接地,阴极保护电流会沿着接地网流失,为了防止罐组内各个储罐的阴保电流相互串流,造成相互干扰,因此建议罐组内储罐之间防雷接地网不要连接在一起。

  检查阳极带、导电片的间距和参比电极的位置,误差分别不超过±10cm、±50cm、±100cm。

  检查阳极带与导电片间的焊接点,断开及焊接不牢处要重新焊接。

  检查参比电极、零位接阴电缆、阴极电缆和阳极电缆的编号是否正确。

  检查阳极电缆的导通性。尤其在阳极网回填过程中要随时检测阳极系统连通性,如果发现有断路现象,应立即停止回填,找出故障进行修复。

  检查罐底板汇流点的布置和焊接以及所有电缆接线与接线箱和恒电位仪的连接,确认正确无误。

  检查每个阴极保护系统的接线是否正确无误。

  检查牺牲阳极的表面是否洁净;焊接是否牢固,有虚焊需要重新焊接。

  绝缘性能检测。绝缘电阻值应在2兆欧以上。

 

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