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網狀陽極在儲罐底板陰極保護中的應用

發布時間:2014-11-04 點擊次數:2533次

前言:網狀陽極( CorrStop Grid)是貴金屬氧化物帶狀陽極( Corr Tape xx)與鈦金屬連接片( Corr xx Bar)交叉焊接組成的外加電流陰極保護輔助陽極。將該陽極網予埋在儲罐基礎中,為儲罐底板提供保護電流。與其他方式的陰極保護相比,該系統具有如下優點: 
⑴.        電流分布非常均勻,輸出可調,保證儲罐充分保護。
⑵.        產生的雜散電流很少,不會對其他結構造成腐蝕干擾 
⑶.        不需要回填料,安裝簡單,由于大量工作已經在工廠內完成,質量容易保證。儲罐與管道之間不需要絕緣。
⑷.        不易受今后工程施工的損壞,使用壽命長 
該網狀陽極可放置在罐底板與防滲膜或混凝土基礎之間, 距離罐底板的距離小可以達到15厘米. 無須填料,仍能保證電流的均勻分布.
沿海的一些儲罐是座落在混凝土基礎上的。對于這種建造方式,其他形式的陰極保護方式都難以對罐底施加保護,只有網狀貴物陽極系統可以提供均勻的保護。處于環保方面的考慮,國外修建的儲罐要在儲罐基礎內放置一層防滲膜,以防止滲漏的液體污染地下水。在這種情況下,如果將陽極布置在儲罐周圍,保護電流將無法穿過防滲膜而到達儲罐底板。 其他幾種可以選用的陰極保護方法有:
1. 犧牲陽極系統
采用犧牲陽極系統對儲罐實行保護,安裝簡單,不會產生腐蝕干擾,但是,除非儲罐與管道以及其他系統絕緣良好,否則,儲罐不會得到充分保護。其他系統包括管網,儀器連接線,電纜套管,混凝土鋼筋以及罐群接地系統。對如此多的部分采取絕緣,不僅花費大,而且以后的維護費用高,因此,該系統經常是無效的。
犧牲陽極系統的驅動電壓一般低于0.7V, 它了陰極保護系統的電流輸出。一旦儲罐與上述任何部分短路,不但使儲罐達到保護困難,而且會使犧牲陽極系統很快耗盡,保護壽命短。
2.深井陽極系統
該系統主要應用于已經建成的儲罐,尤其適用于空間狹小地區,其缺點是陰極保護電流不均勻,有些區域保護不到。容易產生腐蝕干擾。陽極處于非常惡劣的工作條件下,容易過早損壞。
3.柔性陽極系統
該陽極由包敷在電纜外部的導電橡膠制成,橡膠外面包裹一層炭粉回填料,該系統可以鋪設在儲罐底板下面,電流分布均勻,不易產生腐蝕干擾,但具有如下缺點:
⑴.         該系統的運輸,安裝費用比網狀陽極系統高,每盤陽極很重。增加了搬運難度和費用。
⑵.         填料帶容易破壞,導致填料漏失,需要以后填充。 
⑶.         由于導電橡膠在電流的作用下,隨著時間的推移容易老化開裂,導致銅芯電纜的迅速腐蝕,致使系統過早失效。該系統的不能過度彎曲。
⑷.         現場需要很多電纜連接,質量難以保證。 
因此,采用網狀陽極陰極保護方式是目前為可靠的方式,采用該方式,儲罐底板外側無需用防腐層,這將節約大量資金。如果只采用防腐層而不加陰極保護,由于焊縫處的涂層必然會破壞,形成大陰極,小陽極,必然加快儲罐腐蝕穿孔速度。因此,對儲罐施加陰極保護,是即經濟又合理的防腐措施。
網狀陽極陰極保護系統的組成:
該系統將包括: 恒電位儀  貴金屬氧化物網  接線箱  參比電極  陽/陰極電纜 
1.恒電位儀將交流電轉換成直流電,由參比電極控制其電流輸出,陰極電纜連接在儲罐上,陽極電纜連接貴金屬氧化物陽極網,系統工作時,電流從陽極網釋放到沙層中并流入儲罐底板,通過電纜返回到恒電位儀陰極。當儲罐底板的電流達到一定密度后,底板將停止腐蝕。恒電位儀好安裝在防爆堤外的房間內。
2.陽極網處于罐底板下面的回填沙中。陽極帶間距為1--5m。該陽極網不需要填料,但應鋪設在回填沙層中。陽極網距罐底板一般為150--300mm,由于距離儲罐底板很近,不會產生雜散電流。
2.1貴金屬氧化物陽極帶( Corr Tape xx)是由貴金屬氧化物( TIR2212)涂敷在鈦金屬表面上制成,具體規格如下:
成分: ASTMB265;一級鈦 
等量半徑: 2.2 m 
2.2鈦連接片( Corr xx Bar):鈦連接片與陽極帶垂直交叉并焊接在一起,規格如下:
成分: ASTMB265;一級鈦 
等量半徑: 4.4 m 
3.陽極電纜接頭( Corr Feed xx):
電纜是雙聚氯乙烯銅芯電纜,其長度使該電纜能夠連接到接線箱,截面積一般為10mm2。電纜端部連接直徑為6mm,長度100mm的鈦棒,鈦棒與一段鈦連接片焊接。鈦片與陽極網上的鈦金屬連接片焊接。一般采用 3 根陽極電纜,一是保證該系統的可靠性,二是使電流分布更加均勻。
4.參比電極( Corr Cell xx ):
采用預包裝的銅/硫酸銅參比電極,誤差 ± 10%. 裝在有填料的布袋中, 并帶有 6mm2 截面積的電纜. 安裝前在水中浸泡15--20分鐘.一般采用3個參比電極,分別埋設在儲罐底板中心處以及邊緣處。
5. 測試接線箱( Stds JBX):
采用測試接線箱, 帶有相應的接線柱, . 用于電氣連接及測量保護電位。
 網狀陽極陰極保護系統的設計 
1.設計依據:
(1)BS7361 陰極保護----陸上海上設計規范. 部分
(2)NACE RP--0169. 埋地或水中金屬管網外腐蝕控制.
(3)API RP 651. 地上油罐的陰極保護.
(4)中華人民共和國石油天然氣行業標準, SY/T0088-95,“鋼制儲罐罐底外壁陰極保護技術標準”。
2.設計參數:
設計壽命: 35年
電流密度: 10mA/m2 
填沙電阻率: 40,000 ohm.cm 
電氣絕緣: 不必須(采用絕緣法蘭將減小電流散失) 
陽極大輸出: 18mA/m 
陽極埋深: 距儲罐底板150mm。
防雷接地: 改用鍍鋅鋼管或鋼板接地將減小電流泄漏。
設計計算: 
設計中,需要計算陽極接地電阻和陽極以及鈦連接片用量,陽極的長度可以根據勾股定理逐根計算,也可以用底板面積除以陽極間距估算。
四、網狀陽極陰極保護系統的安裝
  安裝以前,要檢查以下項目 
1.1.罐基礎標高,混凝土圈梁是否預留了電纜導管,直徑 50mm, 處于安裝恒電位儀的一側,高度與陽極網位置平齊。
1.2.現場焊接用的電源,小沙袋是否準備好.
2. 網狀陽極系統的安裝
2.1.在鈦片與鈦片間,鈦片與陽極間進行試焊,記錄焊接設定值,
2.2.在混凝土圈梁上標出鈦片位置,鋪設鈦片.鈦片兩端距離圈梁 20 毫米,用小沙袋壓住.
2.3.在圈梁上標記出陽極的位置,鋪設中間的陽極,用沙袋壓住, 與鈦片焊接.
2.4.按設計間距逐根鋪設陽極,并與鈦片焊接.
2.5.每根陽極兩端距離罐周邊 20 毫米.
2.6.該工作由兩人完成,工作時避免腳蹋陽極.
3.注意事項
3.1陽極網安裝完畢后,回填罐基礎,小厚度 150 毫米,好不要采用機械設備,以免損壞陽極網。
3.2將參比電極予浸泡后放在現場工程師指定位置,用干凈的沙回埋。
3.3連接供電電纜,安裝接線箱,參比電極導線以及陽極電纜通過混凝土圈梁 預留孔接入接線箱。
3.4檢驗網狀陽極系統的連通性。
五、網狀陽極系統的應用實例
  該種方式已經在國外應用了多年,國內也于1996年在廣東惠洲大亞灣地區的12座儲罐上得到應用,并將于1999年4月在燕山石化的2座10萬方儲罐上安裝。以下是一組實測的數據:
六、結論
  實測結果表明,儲罐陰極保護所需要的電流相差比較大,這主要是由儲罐的具體情況所決定的。根據我們的經驗,我們認為,設計電流密度選用10mA/m2是非常保守的。
綜上所述,我們認為,采用網狀陽極陰極保護系統是一種可靠的陰極保護方式,它具有其他系統不可代替的優點。相信隨著時間的推移,人們對儲罐腐蝕危害認識的加深以及環保意識的增強,對儲罐施加陰極保護將成為一種常規的做法。

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