钢制储罐内牺牲阳极阴极保护设计及应用.pdf

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1、石油天然气学报(江汉石油学院学报)2014年8月第36卷第8期JournalofOilandGasTechnology(J．JPI)Aug．2014Vo1．36No．8钢制储罐内牺牲阳极阴极保护设计及应用刘佳，郑安升，廖煜熠王杰，-JW,，潘IISa(中国石油天然气管道工程有限公司，河北廊坊。。D0。)[摘要]阴极保护结合防腐涂层作为储罐内壁保护一种行之有效的腐蚀控制手段，在国内外得到广泛应用。然而部分储罐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，主要原因为牺牲阳极设计重量不足。结合某输气管道项目储罐内阴极保护设计

2、，梳理了储罐用牺牲阳极进行阴极保护时阳极数量确定的合理设计流程。旨在为类似储罐内阴极保护设计提供参考。[关键词]钢制储罐；阴极保护；牺牲阳极；阳极数量[中图分类号]TE972．102[文献标志码]A[文章编号]1000—9752(2014)08—0224—04目前，防腐涂层与阴极保护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牺牲阳极设计重量不足、罐底周边牺牲阳极安装量不足等口]。如缅泰输气管道项目中，为加强消

3、防水罐的腐蚀防护，避免储罐后期保护不足造成严重腐蚀的发生，保证罐的设计服役寿命及正常、安全的运行，设计人员根据实际工程情况，进行了罐内牺牲阳极阴极保护设计。为此，笔者给出了采用牺牲阳极进行储罐内阴极保护设计时确定阳极数量较为合理的流程，对所用到的设计原则、计算方法、阴极保护材料进行了详细介绍，旨在为类似储罐内阴极保护设计提供参考。1基础数据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

4、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、HS、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。2牺牲阳极合金、类型2．1阳极合金选择储罐内阴极保护系统设计过程中，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

5、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DNVRPIM01-2005，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[收稿日期]2014—07—12[作者简介]刘佳(1984一)，男，2010年北京科技大学毕业，硕士，工程师，现主要从事腐蚀与防护设计工作。第36卷第8期刘佳等：钢制储罐内牺牲阳极阴极保护设计及应用阳极。。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H。S、可适用铝合

6、金。但硫化氢溶解量每增加20mg／I，铝合金的工作效率将减少1。2．2阳极类型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。3设计方法储罐内牺牲阳极阴极保护设计过程中，应基于以下原则：①阳极的重量应足以提供直到阴保系统设计寿命最终时所需的保护电流量；②在阴保系统设计寿命内，牺牲阳极应在任何时间均应提

7、供有效极化储罐内金属表面的保护电流。为此，在牺牲阳极保护系统计算时，应根据以下步骤确定最终的阳极数量：①考虑涂层破损洗漱时，计算总涂层表面(S)和被保护表面(S。)；②分别计算初期(I。)、中期()和终期()的总电流需求。计算电流需求时，应按储罐的最高液位考虑；③使用阳极后期电流密度计算所需阳极的总重量(w)；④根据总阳极重量()和单只阳极重量w计算所需阳极的数量。对于单只阳极的重量，应考虑单只阳极的尺寸和所需的类型；⑤分别计算阳极在初始阶段与电解液的接触电阻R。和最终阶段接触电阻R；⑥计算由每个阳极在初始阶段和最终阶段所能发出的电

8、流量；⑦根据总电流需求及阳极初始和最终能发出的电流电流量，计算所需阳极数量N和N⑧按照：N—max(N，N)，计算最终阳极数量。3．1保护面积1)涂层破损系数罐内阴极保护系统设计过程中，牺牲阳极材质的选择至关重要，应当考虑以下2方面：