海四联储罐外底板阴极保护方式的选择及参数计算

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　　摘要：本文通过对海四联罐区罐底腐蚀原因的分析，简述了阴极保护原理和罐底板外壁采用阴极保护的必要性。结合对海四联原油储罐罐底板阴极保护方案的探讨，提出了具体可行的阴极保护方案并进行了参数计算。
　　关键词：罐底板;牺牲阳极;强制电流
　　1 储罐外底板腐蚀原因
　　油罐沉降不均或因罐底施工时地基与钢质底板存在空隙，雨水、地下水、潮湿大气可能进入缝隙处，在透氣程度不同的区域之间，构成了氧浓差电池，使得局部腐蚀较为严重。与罐底接触的沥青砂垫层中水溶性氯的含量很高，其中一部分氯溶解于渗水中，为了保持电中性，氯离子向基体金属与锈层之间的界面运动，造成此处溶液中氯离子浓度高，氧浓度低，在缝隙内还有可能形成缝隙腐蚀的自催化效应，局部腐蚀十分严重，形成坑蚀并最终导致穿孔。另外，杂散电流和硫酸盐还原菌的存在也可加重腐蚀。
　　2 阴极保护的必要性
　　地上钢质储油罐底板腐蚀穿孔频率很高，储罐底板外侧腐蚀的典型形式是各处减薄程度不等的溃疡状腐蚀。日本曾对131座未加阴极保护的10000m3以上的大型油罐在罐内用超声波测定底板厚度，测得外侧的平均腐蚀率不超过0.1mm/a，而局部的最大腐蚀率达到0.5mm/a。美国一家储罐维修公司把整个储罐顶高3m后，直接检查底板外侧，得到了类似结果。在国内曾出现过沿海地区某码头5000m3储罐仅使用两年就因腐蚀而不得不更换罐底板的案例。
　　3 阴极保护原理及保护方式
　　阴极保护是利用腐蚀电池的原理，使需要进行保护的金属构筑物成为阴极，向金属不间断地提供大量的电子，使被保护金属整体处于电子过剩的状态，从而形成阴极极化，这样金属构筑物上的金属原子就不容易失去电子而变成离子（遭受腐蚀）。
　　作为储罐来说，外加强制电流阴极保护是将被罐底板外壁与直流电源的负极相连成为阴极，利用外加阴极电流进行阴极极化，以减轻或防止罐底板腐蚀。牺牲阳极阴极保护是将罐底板外壁连接一个电位更负的作为阳极的金属或合金，而罐底板作为阴极，依靠阳极不断溶解所产生的阴极保护电流，对罐底板外壁进行极化，以减小或防止罐底板腐蚀。
　　4 储罐底板下表面阴极保护方案
　　4.1 阴极保护方式的选择
　　首先对储罐下底板的阴极保护方式进行选择。牺牲阳极保护系统安装简单，不会产生腐蚀干扰。但是驱动电压一般低于0.7V，表面腐蚀产物有时会形成一层硬壳，限制了阴极保护电流的输出，寿命较短，一般在10～15年左右，而且牺牲阳极埋设在大罐低下，无法更换。并且此次海四联罐区系改造工程，罐底板不动，因此排除牺牲阳极阴极保护方案。
　　深井阳极主要用于已经建成的储罐保护，由于其阴极保护电流分布不均匀（尤其是大型储罐），有些区域保护不到，有些区域还可能造成保护电位偏高，容易产生电偶腐蚀干扰，如果地质条件不好，不易达到应有的保护效果。
　　柔性阳极是一种线型的、柔韧的、线绕的、碳基的阳极系统，它由铜导线、导电聚合物、纯活性碳、耐酸材料层和编织保护网组成。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。但由于导电橡胶在电流的作用下，导电聚合物老化开裂，导致柔性阳极内部铜芯的迅速腐蚀而使辅助阳极失效。另外，该阳极不能过度弯曲，因此现场需要很多电缆接头连接及密封。柔性阳极的寿命一般在20～25年。且柔性阳极每米的工程造价昂贵，采用该阳极经济上不甚合理。
　　网状阳极系统由钛基金属氧化物阳极（网状阳极）与相互垂直铺设的阳极带和连接片焊接组成辅助阳极网。网状阳极应用在钢质储罐罐底外壁的保护，可以近距离铺设，具有阴极保护电流分布均匀、无屏蔽和干扰，可使罐中心与周边保护电位基本一致等特点。钛的导电性比铜稍差些，因此在布设网状阳极时，阳极网应适当采用多点供入电流，储罐保护效果会更好。但由于海四联只是老罐改造，罐底板不动，因此不能采用网状阳极阴极保护的方案。
　　经过以上方案的比选，本工程采用外加强制电流法高硅铸铁阳极系统对油罐底板外壁进行阴极保护。
　　4.2 储罐外底板阴极保护参数的计算
　　选取见表1。
　　5结论
　　通过对储罐外底板阴极保护必要性及原理的阐述，结合5000m3原油储罐外底板阴极保护方式的选择及参数确定，对储罐阴极保护方案的选择提供了一定的技术支持。但是，由于每个储罐外底板安装条件的差异，应当排除阴极保护作法的标准化，应该根据具体情况进行分析，选择合理的阴极保护方式及参数。
　　参考文献：
　　[1]胡士信.阴极保护工程手册[M].北京：化学工业出版社，1999.
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