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网状阳极在储罐底板阴极保护中的应用
施工技术

网状阳极在储罐底板阴极保护中的应用

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  前言:网状阳极( CorrStop Grid)是贵金属氧化物带状阳极( Corr Tape xx)与钛金属连接片( Corr xx Bar)交叉焊接组成的外加电流阴极保护辅助阳极。将该阳极网予埋在储罐基础中,为储罐底板提供保护电流。与其他方式的阴极保护相比,该系统具有如下优点:

  ⑴. 电流分布非常均匀,输出可调,保证储罐充分保护。

  ⑵. 产生的杂散电流很少,不会对其他结构造成腐蚀干扰

  ⑶. 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。

  ⑷. 不易受今后工程施工的损坏,使用寿命长

  该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15厘米. 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,其他形式的阴极保护方式都难以对罐底施加保护,只有网状贵物阳极系统可以提供均匀的保护。处于环保方面的考虑,国外修建的储罐要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罐周围,保护电流将无法穿过防渗膜而到达储罐底板。 其他几种可以选用的阴极保护方法有:

  1. 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绝缘良好,否则,储罐不会得到充分保护。其他系统包括管网,仪器连接线,电缆套管,混凝土钢筋以及罐群接地系统。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,因此,该系统经常是无效的。 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。一旦储罐与上述任何部分短路,不但使储罐达到保护困难,而且会使牺牲阳极系统很快耗尽,保护寿命短。

  2.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,其缺点是阴极保护电流不均匀,有些区域保护不到。容易产生腐蚀干扰。阳极处于非常恶劣的工作条件下,容易过早损坏。

  3.柔性阳极系统 该阳极由包敷在电缆外部的导电橡胶制成,橡胶外面包裹一层炭粉回填料,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,但具有如下缺点:

  ⑴. 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。

  ⑵. 填料带容易破坏,导致填料漏失,需要以后填充。

  ⑶. 由于导电橡胶在电流的作用下,随着时间的推移容易老化开裂,导致铜芯电缆的迅速腐蚀,致使系统过早失效。该系统的不能过度弯曲。

  ⑷. 现场需要很多电缆连接,质量难以保证。

  因此,采用网状阳极阴极保护方式是目前最为可靠的方式,采用该方式,储罐底板外侧无需用防腐层,这将节约大量资金。如果只采用防腐层而不加阴极保护,由于焊缝处的涂层必然会破坏,形成大阴极,小阳极,必然加快储罐腐蚀穿孔速度。因此,对储罐施加阴极保护,是即经济又合理的防腐措施。

  网状阳极阴极保护系统的组成:

  该系统将包括: 恒电位仪 贵金属氧化物网 接线箱 参比电极 阳/阴极电缆

  1.恒电位仪将交流电转换成直流电,由参比电极控制其电流输出,阴极电缆连接在储罐上,阳极电缆连接贵金属氧化物阳极网,系统工作时,电流从阳极网释放到沙层中并流入储罐底板,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.阳极网处于罐底板下面的回填沙中。阳极带间距为1--5m。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150--300mm,由于距离储罐底板很近,不会产生杂散电流。

  2.1贵金属氧化物阳极带( Corr Tape xx)是由贵金属氧化物( TIR2212)涂敷在钛金属表面上制成,具体规格如下: 成分: ASTMB265;一级钛 等量半径:

  2.2 m 2.2钛连接片( Corr xx Bar):钛连接片与阳极带垂直交叉并焊接在一起,规格如下: 成分: ASTMB265;一级钛 等量半径: 4.4 m 3.阳极电缆接头( Corr Feed xx): 电缆是双聚氯乙烯铜芯电缆,其长度使该电缆能够连接到接线箱,截面积一般为10mm2。电缆端部连接直径为6mm,长度100mm的钛棒,钛棒与一段钛连接片焊接。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( Corr Cell xx ): 采用预包装的铜/硫酸铜参比电极,误差 ± 10%. 装在有填料的布袋中, 并带有 6mm2 截面积的电缆. 安装前在水中浸泡15--20分钟.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. 测试接线箱( Stds JBX): 采用测试接线箱, 带有相应的接线柱,用于电气连接及测量保护电位。

  网状阳极阴极保护系统的设计

  1.设计依据:

  (1)BS7361 阴极保护----陆上海上设计规范. 第一部分

  (2)NACE RP--0169. 埋地或水中金属管网外腐蚀控制.

  (3)API RP 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/T0088-95,“钢制储罐罐底外壁阴极保护技术标准”。

  2.设计参数:

  设计寿命: 35年

  电流密度: 10mA/m2

  填沙电阻率: 40,000 ohm.cm

  电气绝缘: 不必须(采用绝缘法兰将减小电流散失)

  阳极最大输出: 18mA/m

  阳极埋深: 距储罐底板150mm。

  防雷接地: 改用镀锌钢管或钢板接地将减小电流泄漏。

  设计计算: 设计中,需要计算阳极接地电阻和阳极以及钛连接片用量,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极间距估算。

  四、网状阳极阴极保护系统的安装

  安装以前,要检查以下项目

  1.1.罐基础标高,混凝土圈梁是否预留了电缆导管,直径 50mm, 处于安装恒电位仪的一侧,高度与阳极网位置平齐。

  1.2.现场焊接用的电源,小沙袋是否准备好.

  2. 网状阳极系统的安装

  2.1.在钛片与钛片间,钛片与阳极间进行试焊,记录焊接设定值,

  2.2.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 20 毫米,用小沙袋压住.

  2.3.在圈梁上标记出阳极的位置,铺设中间的阳极,用沙袋压住, 与钛片焊接.

  2.4.按设计间距逐根铺设阳极,并与钛片焊接.

  2.5.每根阳极两端距离罐周边 20 毫米.

  2.6.该工作由两人完成,工作时避免脚蹋阳极.

  3.注意事项

  3.1阳极网安装完毕后,回填罐基础,最小厚度 150 毫米,最好不要采用机械设备,以免损坏阳极网。

  3.2将参比电极予浸泡后放在现场工程师指定位置,用干净的沙回埋。

  3.3连接供电电缆,安装接线箱,参比电极导线以及阳极电缆通过混凝土圈梁 预留孔接入接线箱。

  3.4检验网状阳极系统的连通性。

  五、网状阳极系统的应用实例

  该种方式已经在国外应用了多年,国内也于1996年在广东惠洲大亚湾地区的12座储罐上得到应用,并将于1999年4月在燕山石化的2座10万方储罐上安装。以下是一组实测的数据:

  六、结论

  实测结果表明,储罐阴极保护所需要的电流相差比较大,这主要是由储罐的具体情况所决定的。根据我们的经验,我们认为,设计电流密度选用10mA/m2是非常保守的。

  综上所述,我们认为,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。相信随着时间的推移,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。