钢制储罐（精选4篇）
钢制储罐 篇1
1 引言
在国内原油商储库和长输管道系统中, 钢制原油储罐是重要的设备之一, 也是不可或缺的。近几年, 随着我国对石油的依存度不断增加, 油库的容积逐渐增大, 储罐数量也在持续增加, 综合近几年油罐大修的数据显示:绝大多数储罐损坏是由腐蚀引起的, 腐蚀破坏部位主要集中在罐底板, 罐底板及底圈壁板腐蚀速度>0.15mm/年, 并有大面积腐蚀麻坑, 深度达1~3mm不等, 严重点蚀处已有穿孔, 孔径多数在5~10mm, 有些孔径在20~100mm。
因此, 要对储罐底板腐蚀机理进行研究, 找出造成腐蚀的关键因素, 用成熟的技术和合理的腐蚀防护方法, 来减少腐蚀造成的危害显得尤为重要。
2 钢制原油储罐底板腐蚀机理及分析
2.1 储油罐罐内的底板
目前原油中含有的活化硫元素较高, 而在原油运输和开采过程中也会有水分掺入, 从而在罐底造成沉积水, 增大了腐蚀性。虽然, 现在储罐都设计有排水管, 定期排水, 但由于排水管的中心线一般比罐底高, 还有受液体流动粘滞性的影响, 加上罐底因施工造成的不平等因素, 储油罐底板长期覆盖在水溶液之下。罐底的水溶液中含有大量的活化硫元素、Cl-、O2以及酸类物质, 能够形成电解质溶液, 对罐底板产生电化学腐蚀。综合调查显示原油储罐底板的腐蚀部位比较集中, 严重的部位主要集中在底板的外缘, 靠近底板中心部位, 腐蚀相对较轻。
根据储油罐底腐蚀环境和腐蚀因素, 分析其化学成分, 可推测罐底板的腐蚀过程和机理如下:
(1) SRB (硫酸盐还原菌) 的腐蚀。目前, 对金属腐蚀性微生物的研究技术日趋成熟, 经过专家多年的研究表明, SRB是典型的、具有代表性的金属腐蚀性微生物, 研究表明在无氧或极少氧情况下, 它能利用金属表面的有机物作为碳源, 并利用细菌生物膜内产生的H2, 将硫酸盐还原成H2S, 从氧化还原反应中获得生存的能量, 使腐蚀电池阴极去极化, 让腐蚀过程加快, 其腐蚀产物中有硫化亚铁存在, 并伴随有产生H2S, 而H+在阴极的反应是一个还原过程, 硫酸盐还原菌将H+消耗, 使得阴极的去极化反应得以持续进行。其电化学反应式如下:
储油罐底电解质溶液中H+不断被SRB反应消耗, 使得腐蚀部位保护层脱落, 造成罐底板电化学腐蚀过程的阴极去极化反应持续进行。
在SRB阴极去极化反应中, SRB产生氢化酶, 阴极部位产生的氢原子会被SO42-氧化剂氧化, 加速去极化反应, 硫酸盐还原菌的存在一定程度地加速了储油罐底板的腐蚀。
(2) 氯离子的影响。在钢制原油储罐内的外缘, 由于钢材表边长期包围在强电解液环境下, 罐底板表面的防腐涂层受施工或杂质冲击影响, 涂层会出现脱落现象。氯离子因为具有穿透性强、直径小等特点, 会附着在这些裸露部位, Cl-会和金属发生化学反应, 在罐底板涂层脱落部位形成点状腐蚀, 并逐步发展长大, 形成孔蚀源。腐蚀孔处的金属与腐蚀孔外的金属形成腐蚀微电池, 发生电化学反应, 形成的腐蚀微电池阳极小、阴极大, 阳极腐蚀电流增大, 阳极处电解反应析, 出大量金属离子。由于储油罐底的杂质、污泥和锈层对腐蚀部位造成的闭塞作用, 在腐蚀坑口形成氯离子闭塞原电池, 限制了离子的移动, 造成腐蚀坑内阴离子少于阳离子, 导致氯离子向腐蚀坑内移动, 使腐蚀环境浓缩酸化, 进一步的加速了腐蚀, 使腐蚀坑面积扩大、深度增加。电化学腐蚀反应式如下:
2.2 罐底板下平面腐蚀
由于现在正在服役的钢制原油储罐, 罐底边缘板和罐基础的结合部一般都做防水处理。因此, 罐底板下平面主要是氧浓差腐蚀, 主要表现在罐底板与基础接触不良, 如罐基础沉降或因施工工艺问题, 造成罐底板与基础结合不严, 会引起氧浓差电池, 该中心部位成为阳极而被腐蚀。
3 防腐技术措施
在目前原油储罐底板防腐技术中, 正确选用材料、牺牲阳极与涂料联合保护、选择合适的防腐涂料等三个种类的技术比较成熟, 可以从这三个方面来对钢制原油储罐底板进行技术防腐。
3.1 正确选用材料
宜选用含碳量小于0.2%和硫、磷含量低于0.5%的钢材, 适当增加腐蚀严重部位的厚度, 但不应超过钢板总厚度的20%。
3.2 牺牲阳极与防腐涂料联合保护技术
在以上的腐蚀分析中可以发现, 电化学腐蚀是造成罐底板腐蚀的重要因素。因此, 为达到更好的防腐效果, 减少因为防腐涂层出现老化、鼓包、脱落, 形成腐蚀电池, 造成罐底板腐蚀速度加剧, 甚至腐蚀穿孔事故的发生, 就应该把控制电化学腐蚀和防腐涂层一并考虑。目前技术成熟, 且广泛使用的是牺牲阳极与防腐涂料联合防护。这样, 即使罐底防腐涂层局部脱落, 也可使暴露在电解质溶液的金属的到集中电流保护, 这两项技术的应用, 可以有效互补, 减缓腐蚀速度。
3.3 选择合适的防腐涂料
罐底板的防腐材料不能选用导静电涂料。因为在罐底板处的强电解质环境中, 电解质溶液具有很强的电导率, 若采用牺牲阳极和涂料联合防护技术, 即使有静电产生, 也可从焊接在罐底板的阳极块中导出。相反, 若采用导静电涂料, 由于强电解质环境的存在, 导静电涂料中的碳类导电粒子与罐底板之间会形成许多腐蚀微电池, 在罐底板发生严重的电偶腐蚀。此外, 导静电涂料还会造成牺牲阳极的加速溶解, 使牺牲阳极保护作用过早失效。
4 结论及建议
(1) 钢制原油储罐底板的内壁腐蚀主要是由罐底的沉积介质形成的电解质造成的, 氯离子的存在加速了腐蚀。
(2) 硫酸盐还原菌在罐底的生长, 造成细菌腐蚀, 一定程度加速了罐底板的腐蚀。
(3) 采用牺牲阳极与防腐涂料相结合的防腐技术, 可以弥补单一防腐的不足, 减缓罐底板的腐蚀速度。
(4) 应定期对储油罐进行脱水作业, 减少电解质溶液产生, 降低罐底板的腐蚀速度。
参考文献
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钢制储罐 篇2
1 原油储罐单盘板腐蚀穿孔的形成
2010年魏岗站1#20000m3原油储罐需要进行清罐、修理, 机械清洗后, 单盘板经检查发现, 凹馅部位表面密密麻麻存在小蚀坑点, 而凸显部位光滑无蚀坑点, 有的小蚀点顶部还有裂纹, 擦拭干净, 仔细观察, 还有一个很小的水包。研究分析认为:由于单盘板变形凹凸不平, 雨水不能及时排出罐外, 故沉于单盘板外表面, 直接浸泡单盘板防腐层。尽管单盘板防腐层一般为氯化橡胶厚浆型防腐漆, 不与水相溶, 但久而久之, 经富含电离子的水溶液浸泡以后, 性能发生改变, 又经热胀冷缩和上下移动的作用, 顶层防腐层产生很多微小裂缝, 依据毛细原理浮顶积水通过裂纹进入顶层防腐层底部, 使防腐层之间发生剥离, 形成小形水泡。另外, 油罐长期处于运行状态, 单盘板在液面上发生漂移, 浮梯在轨道上滚动, 内应力发生经常性的变化, 使单盘板防腐层的小型水泡发生扩张, 发展成为较大的水包。水包中的积水对第二道防腐层长时间的浸泡, 同样产生裂缝, 同样会形成水泡。周而复始, 当最后一道防腐层破裂后, 单盘表面富含电离子的积水直接与单盘板接触, 形成电位溶解池, 通过化学和电化学作用对单盘板进行腐蚀, 久而久之形成一个个小坑, 最终形成穿孔。当坑蚀密集时, 便形成片状腐蚀。
单盘板上浮梯轨道支架垫板常采用间隔焊固定, 而垫板底部的单盘板无法进行除锈、防腐, 依据毛细原理单盘积水, 浸入垫板与单盘板的缝隙, 直接与单盘板接触, 发生腐蚀甚至穿孔。
2 原油储罐单盘板腐蚀的原因分析
经过研究分析, 原油储罐单盘板的腐蚀分为单盘板上表面腐蚀和单盘板下表面局部腐蚀, 其中主要表现为单盘板上表面腐蚀, 主要原因有以下几个方面:
(1) 单盘板外表面凹凸不平, 积存富含电离子的水溶液是造成单盘板腐蚀的最主要原因, 这一客观因素很难完全消除。
(2) 单盘板防腐材料的抗水性能不够优良, 经过富含电离子的水溶液长期浸泡以后, 产生水泡, 最终剥离单盘板, 导致水溶液直接与单盘板接触, 发生腐蚀。
(3) 单盘板防腐施工的质量不高, 造成防腐层与单盘板及防腐层与防腐层之间粘合不好, 出现局部脱层现象, 富含电离子的水溶液直接与单盘板接触, 最终造成单盘板局部发生腐蚀。
单盘板下表面腐蚀由防腐材料的抗水性能和施工质量两方面原因造成。
3 降低单盘板腐蚀的防治措施
3.1 加强浮顶排水, 选择优良防腐材料
(1) 加强浮顶排水工作, 雨后及时清扫单盘板外表面的积水, 减少单盘板积水的接触面积。
(2) 选择抗水性能优良的单盘板外表面厚浆型防腐材料, 即购即用, 防止过期失效。
3.2 加强单盘板除锈、防腐的施工管理
(1) 选择晴朗或干燥天气进行除锈、防腐, 防止因湿度太大而影响除锈、防腐质量, 除锈达到设计等级, 涂漆按照设计要求严格进行, 保证涂层厚度。
(2) 对喷砂除锈的空气压缩机及时检修、保养, 防止造成漏缸现象, 机油进入缸体从枪头喷出, 喷到单盘板上, 很难处理干净, 影响防腐的效果。
(3) 涂刷防腐材料用具要保证质量, 防止潮湿或掉毛, 影响防腐质量。
(4) 加强施工人员的管理, 增强责任意识, 防止因除锈不彻底或砂粒、灰尘未清扫干净而致使防腐层与单盘板粘结不好, 或者防腐层间粘结不好, 降低了防腐质量。
(5) 涂刷前, 必须彻底清除表面油污, 泥土, 水份等, 保持表面干燥。把防腐涂料搅拌均匀。涂刷要均匀, 无气泡, 无流痕, 无剥落, 无漏涂, 确保防腐质量。
3.3 焊接工艺
对浮顶上各种垫板与单盘板采取连续满焊, 彻底消除层间腐蚀。
3.4 单盘板局部凹凸不平处更换
(1) 对单盘板严重凹陷腐蚀部位进行更换。在单盘板更换之前, 制定详细的单盘板局部更换方案, 经设计和建设单位同意后方可进行, 保证单盘板外表面平整, 排水畅通无积水。
(2) 泡沫档板根部排水孔及时清扫, 以防爆雨时, 流水不畅可能造成船舱表面积水, 甚至进入船舱内腐蚀底板。
4 效果分析
4.1 腐蚀效果调查
经调查, 魏岗站一座20×103m3原油储罐单盘板采用氯化橡胶厚浆型防腐漆, 两个大修期后, 单盘板局部凹陷部位呈密集的坑状腐蚀和片状腐蚀, 甚至腐蚀穿孔。在同一地方另一座20×103m3原油储罐单盘板局部腐蚀部位经过更新, 外表面平整, 排水符合要求, 运行过程中定期进行检查, 采用防腐性能更为优良的防腐涂料, 经过近一个大修期后, 单盘板外表面平整完好, 无积水, 无腐蚀。
4.2 经济成本分析
按照SY/T5921-2011《立式圆筒形钢制焊接油罐操作维护修理规程》要求, 整个单盘板呈现密集的坑状腐蚀和片状腐蚀, 或有腐蚀穿孔, 必须进行整体更换。目前一座20×103m3原油储罐单盘板整体更换的成本不少于100万元, 而两个大修期一次局部更换单盘板的成本不超过80万元, 节约成本约20余万元。
一座20×103m3原油储罐单盘板整体更换最少需要20多天的时间, 而局部更换单盘板仅需要7天的时间, 大大缩短了施工工期, 增加了原油储罐的营运时间, 经济效益可观。
4.3 综合效果分析
钢制储罐 篇3
1.1 研究目的与意义
近年来, 网壳在大型石油储罐上的应用越来越广泛, 发展前景十分广阔。当前, 三角形网壳和双向子午线网壳是应用最多的两种网壳, 在多个大型石油库中得到应用。然而使用中出现过网壳结构部分或整体失稳的问题, 导致网壳凹陷和坍塌, 严重时造成施工事故和人员伤亡, 因此对网壳这种大型钢制空间结构, 它的稳定性问题是工程实践中迫切需要研究的问题, 其稳定性和极限承载力的研究对网壳的结构设计与选材, 网壳的合理选用具有十分重要的意义。
1.2 研究方法
目前在大型空间结构的失稳分析中非线性屈曲分析是应用最为普遍的一种方法, 该方法是包括材料非线性、大变形等非线性因素的静力分析法, 计算过程可以一直进行到结构的限制载荷或最大载荷。非线性屈曲分析以有限元为基础, 它可以把结构的稳定性能的整个变化历程表达的十分清楚, 因而可以从最精确的意义上来研究结构的稳定性问题。
1.3 主要研究内容
本文针对油库中最常见的3×104m3内浮顶罐的三角形网壳和双向子午线网壳, 进行非线性屈曲研究。计算3×104m3内浮顶罐网壳的失稳载荷, 即极限承载力, 并对两种网壳的失稳破坏形式及失稳载荷进行对比研究。
2 网壳非线性屈曲分析
2.1 计算假设
网壳主要部件均为型钢, 因此可将网壳材料考虑为弹性材料。双向子午线网壳的节点为刚节点, 对三角形网壳的板式节点, 该节点属于偏刚性节点, 为简化计算, 可将其视为刚节点。
2.2 网壳结构参数与几何模型
储罐直径46m, 三角形网壳网杆长度3m, 网壳及蒙皮总重130t, 网杆采用H型钢150×100×6×9;子午线网壳网杆长度1.5m, 网壳及蒙皮总重123t, 网杆采用角钢160×100×10;图1与图2为两种网壳结构。
2.3 材料模型与单元类型
对常用的角钢、H型钢, 其弹性模量E=210000M P a, 泊松比υ=0.3, 密度ρ=7850kg/m3。
分析中选用梁单元来模拟网壳杆, 梁单元是三维结构的一维理想化线单元, 在计算过程中比实体单元更加高效快捷, 可显著减少计算量和计算时间。本模型中采用梁单元BEAM189, 梁单元BEAM189能应用于大多数的空间结构, 支持线性及非线性分析, 包括塑性、大变形和屈曲分析, 并且允许不同材料梁截面, 完全可以满足本文分析中的条件和要求。
2.4 网格划分
双向子午线网壳和三角形网壳在划分网格后的有限元模型如图3、图4。
2.5 载荷与约束
实际工程中, 储罐网壳所受载荷主要有重力 (网壳自身重力及蒙皮重力) 、风载、雪载以及地震载荷, 其中重力、雪载属于均布载荷, 作用于整个网壳上 (全跨) , 风载属于活载, 作用于网壳的部分区域 (半跨) , 本文研究主要考虑均布载荷, 即重力载荷、雪载。重力和雪载作用于整个网壳之上, 在网壳与罐体连接处, 由于网壳受罐壁板的支撑和固定作用, 可将网壳与罐体连接处视为全约束, 位移为0。
3 计算结果与对比研究
3.1 网壳失稳破坏形式
图5为三角形网壳在均布载荷作用下的失稳变形图。从几何结构来看, 三角形网壳是由8个瓜皮式分网壳拼接而成。由三角形网壳失稳变形结果, 可以看出分网壳的连接处是整个网壳的薄弱点, 在变形过程中变形最大, 首先发生失稳, 最终导致网壳整体失稳。三角形网壳在失稳时, 各分网壳连接处向下凹, 形成8个波谷, 而网壳中心则向上凸, 形成波峰。波谷位置距网壳中心距离为R=20m, 且8个波谷以网壳中心线为轴, 呈对称分布。
图6为双向子午线网壳的失稳变形图, 从几何结构来看, 子午线网壳为一个整体式的网状空间结构。子午线网壳失稳时, 变形最大点发生在R=11.5m处, 即网壳半径一半的位置。子午线网壳变形最大处共4个点, 其中两处为波谷, 两处为波峰, 波谷与波峰相间分布, 并以网壳中心线为轴, 呈对称分布。
3.2 网壳的极限承载力
对于网壳这种大型空间结构, 不考虑材料的塑性时, 在网壳所受的载荷没有达到临界载荷 (失稳载荷) 之前时, 网壳的变形是随着载荷的不断增大而增大的。当网壳所受载荷达到临界载荷时, 网壳发生失稳, 网壳整体不再具有承载能力, 即使载荷产生一个微小的增量, 网壳的变形也会迅速增大, 直至网壳结构再次达到平衡。
图7和图8为三角形网壳和双向子午线网壳变形最大的节点所受载荷随节点位移的变化曲线。其中X轴为节点位移, Y轴为节点所受载荷, 可以看出, 节点位移-载荷曲线可分为三个阶段, 第一阶段随着节点位移的不断增大, 载荷呈线性增加;第二阶段随着节点位移的增大, 载荷呈非线性增大, 且逐渐趋近于某一临界值;第三阶段随着节点位移的不断增大, 节点所受载荷却不再增大, 变为一个定值, 即此时尽管网壳的变形不断增大, 但其所受的载荷不变, 网壳整体失稳, 不再具有承载能力, 该载荷即为网壳结构的屈曲载荷, 即失稳载荷, 也就是该网壳的极限承载力。
由图7和图8可知三角形网壳的节点失稳载荷为36000N, 双向子午线网壳的节点失稳载荷为6100N, 该载荷为整个网壳平均到每个节点失稳载荷, 再乘以网壳节点数量即为网壳的失稳载荷。
经计算三角形网壳节点数量为360个, 网壳失稳载荷1.29×107N, 雪载考虑为700Pa, 则安全系数为5.4。子午线型网壳节点数量为793个, 网壳失稳载荷0.48×107N, 雪载考虑为700Pa, 则安全系数为2.0。
3.3 对比研究
3.3.1 三角形网壳与双向子午线网壳的失稳波形不同
三角形网壳的分网壳拼接处是整个网壳的薄弱点, 首先发生失稳。失稳时分网壳连接处向下凹, 形成8个波谷, 8个波谷以网壳中心线为轴, 呈对称分布, 而网壳顶则向上谷凸, 形成波峰。
子午线网壳失稳时, 变形最大点在网壳半径一半的位置。子午线网壳变形最大处共4个点, 其中两处为波谷, 两处为波峰, 波谷与波峰相间分布, 并以网壳中心线为轴, 呈对称分布。
3.3.2 三角形网壳与双向子午线网壳极限承载力不同
三角形网壳的安全系数为5.4, 子午线网壳的安全系数为2.0左右, 三角形网壳的承载能力大于子午线网壳, 其承载能力是子午线网壳承载能力的2.7倍。
4 结论
4.1 储罐网壳为大型钢制空间结构, 使用中可能会发生网壳结构部分或整体失稳, 导致网壳凹陷和坍塌
因此它的失稳问题是工程实践中迫切需要研究和解决的问题, 其稳定性和极限承载力的研究对网壳的结构设计与选材具有十分重要的意义。
4.2 三角形网壳与双向子午线网壳的失稳波形不同
三角形网壳的失稳波形数为8, 而双向子午线失稳波形数为2。
4.3 三角形网壳的承载能力远大于子午线网壳
其极限承载能力是子午线网壳承载能力的2.7倍, 因此在保证三角形网壳加工精度的前提下, 可优先选用三角形网壳。
4.4 双向子午线网壳的稳定性安全系数偏低
在进行结构设计应适当选用更高规格的角钢, 提高其网杆的横截面积, 增大其极限承载力。
参考文献
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钢制储罐 篇4
柔性阳极阴极保护系统是由柔性阳极, 参比电极, 恒电位仪, 防爆接线箱等组成的阴极保护系统, 其关键部分柔性阳极是一种线型的、柔韧的、绕线式预包装碳素填料的阳极, 敷设在储罐基础中, 为储罐外底板提供保护电流。
1 阴极保护系统方案比较
1.1 网状阳极阴极保护系统主要优缺点
1.1.1网状阳极阴极保护系统的定义
由混合金属氧化物 (MMO) 带状阳极和导电钛带组成, 纵横交叉网格式结构, 埋设在沙层中, 距罐底板300mm左右, 因是网格形, 所以人们常称为网状阳极。
1.1.2网状阳极的优点
⑴重量轻;
⑵高的化学稳定性, 即使在低pH值和含有氯离子环境中也具有良好的化学稳定性、损耗率低;
⑶施工方便等。
1.2 网状阳极的缺点
⑴MMO阳极和Ti带以网状布置, 焊点达数百个, 由于阳极电处于电解状态, 在罐底是个危险的因素;
⑵引线焊接需要Ti/Cu过度, 若绝缘不好, 易形成电偶;
⑶截面较小, 接地电阻较大, 电耗大;
⑷网状阳极距罐底板只有300mm, 当阳极间隔大时电场分布不均匀;
⑸网状阳极工作时的阳极产物是氧气, 存在氧的去极化作用, 罐底板达到-0.85V相对困难;
⑹阳极周围无回填焦炭粉, 当阳极工作时的电渗作用会使阳极周围变干, 电阻变大;
⑺钛带阳极有8V的击穿电压, 当运行电压超过这一数值时会破坏氧化层, 阳极腐蚀加速, 缩短寿命;
⑻网状阳极无技术标准, 无法检测其性能。
1.3 柔性阳极主要优缺点
1.3.1 柔性阳极的优点
⑴阴极保护电流长距离分布均匀, 即使是裸的罐底, 也能保证电流的均匀分布, 实现阴极保护。由于柔性阳极体中有铜芯, 纵向导电性好。横向则是通过聚合物向介质中泄漏电流, 如同“滴灌”;
⑵安装简单, 长度可任意现场剪裁, 施工快捷保险;
⑶材料经专门处理, 寿命长;
⑷不污染环境;
⑸有产品标准, 供性能检测使用。
2 柔性阳极的缺点
价格偏高。
3 柔性阳极系统的组成
3.1 恒电位仪
用来给柔性阳极提供电流, 将交流电转换成直流电, 由参比电极控制其输出电流, 阴极电缆连接在储罐上, 阳极电缆连接柔性阳极。系统工作时, 外加电流从恒电位仪正极流出, 通过柔性阳极释放到沙层中并流入储罐底板, 使储罐底板极化, 达到减缓腐蚀的作用, 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。恒电位仪安装在防火堤外的阴极保护间内。
3.2 柔性阳极
主要包括6AWG铜导线、导电聚合物、纯碳粉、耐酸材料层、编织保护网以及接头组件。
⑴铜导线:
作为低电阻的母线, 使所需电流通过长距离的导线一直流到线缆的尽头, 基本没有电压降。
⑵导电聚合物
保护铜导线不受电化学腐蚀;限制柔性阳极单位长度的电流输出量 (m A/m) , 防止产生电流过高的问题;增加径向的阳极接地电阻与纵向的母线电阻的比率, 以扩展阳极电路的长度;增加阳极的表面积, 以减少电缆与导电活性碳的接触电阻, 并保证电流能扩散至活性碳。
⑶活性碳
保证电化学反应在导电聚合物周围的活性碳/土壤电解质之间进行, 确保被保护体免受电化学腐蚀。这种反应的结果是活性碳逐渐被消耗。活性碳的数量直接影响柔性阳极的使用寿命。
⑷耐酸材料层
耐酸材料用黏结剂密封固定, 确保在柔性阳极的有效期内活性碳的形状。
⑸编织保护网
保护柔性阳极在安装时不受损坏。
3.3 参比电极
铜/饱和硫酸铜参比电极是整个罐底板外表面外加电流阴极保护系统的非常重要的产品, 且埋设在罐基础沙垫层内, 不能维修、更换, 因此系统应采用极化小、稳定性好、寿命长的长效铜/饱和硫酸铜参比电极。每台储罐罐底板外表面外加电流阴极保护系统的Cu-CuSO4参比电极设置6个。
3.4 爆接线箱
连接储罐电缆与恒电位仪。
4 柔性阳极阴极保护系统的设计
4.1 设计参数
设计寿命:40年
保护电流密度:5~10m A/m
填沙电阻率:200~400Ω·m
阳极距储罐底板:500~600mm
阴极保护电位维持在-0. 85~-1.200V (相对于长效铜/硫酸铜参比电极)
4.2 设计计算
(1) 阴极保护电流
I=J•S
Ip=1.1×I
式中J---电流密度, (m A/m2) , 推荐值5~10m A/m2
S---保护面积, m2
I---需要的保护电流, A
Ip---保护系统的保护电流, A
(2) 恒电位仪电压
V= Ip ( + + ) +
式中V---恒电位仪电源电压 (V)
RC---罐底板/大地过渡电阻 ( Ω ) , 由于罐底板/大地过渡电阻不能准确确定, 根据已有经验确定取
Ra---阳极接地电阻, 结合厂家提供数据计算。
RL---导线电阻, 根据厂家提供数据计算。
Vr---阳极地床反电动势, 可取2V。
(3) 恒电位仪功率
P= Ip V/η
式中P----恒电位仪功率kW
η---恒电位仪效率, 一般取0.84
(4) 柔性阳极长度
L= Ip/ I输出
式中I输出----取45m A/m。
按蛇形等间距布置柔性阳极, 柔性阳极电缆接头在储罐圈梁外0.4m, 据此算实际需阳极长度。
5 柔性阳极阴极保护系统的安装
柔性阳极阴极保护系统的按如下步骤安装:
5.1 在土建施工完成储罐基础砂石混合垫层的回填并根据设计坡度找平压实后, 柔性阳极按照设计图纸所示的设计间距用白线放样, 沿白线所示位置开挖深500mm~600mm的沟, 然后在沟底敷100mm厚的细沙, 再在细沙上部敷设柔性阳极, 柔性阳极敷设完成后, 在柔性阳极上部敷100mm厚的细沙, 柔性阳极两端从预埋孔穿出, 穿出部分预留400~600mm的长度。柔性阳极敷设完成后, 测试阳极的导通性, 并做好记录。
将储罐基础圈粱外部的柔性阳极埋入地下, 柔性阳极上部用红砖加以保护, 并确保柔性阳极不被损坏。
5.2 柔性阳极敷设完成后, 参比电极按照设计图纸所示位置放样, 然后按350mm的深度开挖, 安装参比电极, 参比电极四周 (上、下、左、右) 上用200mm厚细沙覆盖并压实, 参比电极的电缆用2"PE管保护, 同时需6个2"PE三通。参比电极的电缆从储罐基础预留孔引出, 并做好记录。参比电极安装深度为350mm (距罐底板) 。参比电极安装完成后, 在参比电极埋设处做明显标志, 做标志处严禁重型施工机具碾压。储罐基础圈梁外部的参比电极所带电缆放回圈梁预埋管中加以保护。
5.3 将阳极电缆, 阴极电缆, 信号控制电缆等与防爆接线箱和恒电位仪正确连接, 电缆露出地面部分套镀锌钢管保护, 无仪表槽盒的地方电缆直埋敷设, 埋深为800mm, 电缆上部敷沙盖砖保护。
5.4 柔性阳极保护系统安装完成后, 由供货商进行系统调试, 主要包括:系统运行状况;恒电位仪的输出电流和电压;保护电位稳定在-0.85~-1.20V之间。
6 结语
柔性阳极阴极保护系统是一种可靠的阴极保护方式。与网状阳极相比, 柔性阳极有其突出的优点, 随着防腐意识的加深与防腐技术要求的提高, 柔性阳极系统应用前景更加广阔。
参考文献
[1]胡士信等.大型储罐罐底阴极保护检测数据及其分析[J].油气储运, 2007, 26 (3) 16-22.
[2]西安长庆科技工程有限责任公司.SY/T0088-2006钢质储罐罐底外壁阴极保护技术标准.北京:中国石油出版社, 2007.