技術(shù)園地

    焦作鑫弘大輕合金有限公司是從事陰極保護(hù)材料和有色金屬深加工的科技研發(fā)、生產(chǎn)、貿(mào)易為一體的科技型企業(yè)。

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    網(wǎng)狀陽極在儲罐底板陰極保護(hù)中的應(yīng)用 日期:2014-11-04 點擊:6368次

    前言:網(wǎng)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(hù)輔助陽極。將該陽極網(wǎng)予埋在儲罐基礎(chǔ)中,為儲罐底板提供保護(hù)電流。與其他方式的陰極保護(hù)相比,該系統(tǒng)具有如下優(yōu)點: 
    ⑴.        電流分布非常均勻,輸出可調(diào),保證儲罐充分保護(hù)。
    ⑵.        產(chǎn)生的雜散電流很少,不會對其他結(jié)構(gòu)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(jīng)在工廠內(nèi)完成,質(zhì)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(wǎng)狀陽極可放置在罐底板與防滲膜或混凝土基礎(chǔ)之間, 距離罐底板的距離小可以達(dá)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(chǔ)上的。對于這種建造方式,其他形式的陰極保護(hù)方式都難以對罐底施加保護(hù),只有網(wǎng)狀貴物陽極系統(tǒng)可以提供均勻的保護(hù)。處于環(huán)保方面的考慮,國外修建的儲罐要在儲罐基礎(chǔ)內(nèi)放置一層防滲膜,以防止?jié)B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(hù)電流將無法穿過防滲膜而到達(dá)儲罐底板。 其他幾種可以選用的陰極保護(hù)方法有:
    1. 犧牲陽極系統(tǒng)
    采用犧牲陽極系統(tǒng)對儲罐實行保護(hù),安裝簡單,不會產(chǎn)生腐蝕干擾,但是,除非儲罐與管道以及其他系統(tǒng)絕緣良好,否則,儲罐不會得到充分保護(hù)。其他系統(tǒng)包括管網(wǎng),儀器連接線,電纜套管,混凝土鋼筋以及罐群接地系統(tǒng)。對如此多的部分采取絕緣,不僅花費(fèi)大,而且以后的維護(hù)費(fèi)用高,因此,該系統(tǒng)經(jīng)常是無效的。
    犧牲陽極系統(tǒng)的驅(qū)動電壓一般低于0.7V, 它了陰極保護(hù)系統(tǒng)的電流輸出。一旦儲罐與上述任何部分短路,不但使儲罐達(dá)到保護(hù)困難,而且會使?fàn)奚枠O系統(tǒng)很快耗盡,保護(hù)壽命短。
    2.深井陽極系統(tǒng)
    該系統(tǒng)主要應(yīng)用于已經(jīng)建成的儲罐,尤其適用于空間狹小地區(qū),其缺點是陰極保護(hù)電流不均勻,有些區(qū)域保護(hù)不到。容易產(chǎn)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(tǒng)
    該陽極由包敷在電纜外部的導(dǎo)電橡膠制成,橡膠外面包裹一層炭粉回填料,該系統(tǒng)可以鋪設(shè)在儲罐底板下面,電流分布均勻,不易產(chǎn)生腐蝕干擾,但具有如下缺點:
    ⑴.         該系統(tǒng)的運(yùn)輸,安裝費(fèi)用比網(wǎng)狀陽極系統(tǒng)高,每盤陽極很重。增加了搬運(yùn)難度和費(fèi)用。
    ⑵.         填料帶容易破壞,導(dǎo)致填料漏失,需要以后填充。 
    ⑶.         由于導(dǎo)電橡膠在電流的作用下,隨著時間的推移容易老化開裂,導(dǎo)致銅芯電纜的迅速腐蝕,致使系統(tǒng)過早失效。該系統(tǒng)的不能過度彎曲。
    ⑷.         現(xiàn)場需要很多電纜連接,質(zhì)量難以保證。 
    因此,采用網(wǎng)狀陽極陰極保護(hù)方式是目前為可靠的方式,采用該方式,儲罐底板外側(cè)無需用防腐層,這將節(jié)約大量資金。如果只采用防腐層而不加陰極保護(hù),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(hù),是即經(jīng)濟(jì)又合理的防腐措施。
    網(wǎng)狀陽極陰極保護(hù)系統(tǒng)的組成:
    該系統(tǒng)將包括: 恒電位儀  貴金屬氧化物網(wǎng)  接線箱  參比電極  陽/陰極電纜 
    1.恒電位儀將交流電轉(zhuǎn)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(wǎng),系統(tǒng)工作時,電流從陽極網(wǎng)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(dāng)儲罐底板的電流達(dá)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(nèi)。
    2.陽極網(wǎng)處于罐底板下面的回填沙中。陽極帶間距為1--5m。該陽極網(wǎng)不需要填料,但應(yīng)鋪設(shè)在回填沙層中。陽極網(wǎng)距罐底板一般為150--300mm,由于距離儲罐底板很近,不會產(chǎn)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(guī)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(guī)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(wǎng)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(tǒng)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(yù)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(shè)在儲罐底板處以及邊緣處。
    5. 測試接線箱( Stds JBX):
    采用測試接線箱, 帶有相應(yīng)的接線柱, . 用于電氣連接及測量保護(hù)電位。
     網(wǎng)狀陽極陰極保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計 
    1.設(shè)計依據(jù):
    (1)BS7361 陰極保護(hù)----陸上海上設(shè)計規(guī)范. 部分
    (2)NACE RP--0169. 埋地或水中金屬管網(wǎng)外腐蝕控制.
    (3)API RP 651. 地上油罐的陰極保護(hù).
    (4)中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn), SY/T0088-95,“鋼制儲罐罐底外壁陰極保護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”。
    2.設(shè)計參數(shù):
    設(shè)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(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(shè)計計算: 
    設(shè)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(jù)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(wǎng)狀陽極陰極保護(hù)系統(tǒng)的安裝
      安裝以前,要檢查以下項目 
    1.1.罐基礎(chǔ)標(biāo)高,混凝土圈梁是否預(yù)留了電纜導(dǎo)管,直徑 50mm, 處于安裝恒電位儀的一側(cè),高度與陽極網(wǎng)位置平齊。
    1.2.現(xiàn)場焊接用的電源,小沙袋是否準(zhǔn)備好.
    2. 網(wǎng)狀陽極系統(tǒng)的安裝
    2.1.在鈦片與鈦片間,鈦片與陽極間進(jìn)行試焊,記錄焊接設(shè)定值,
    2.2.在混凝土圈梁上標(biāo)出鈦片位置,鋪設(shè)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(biāo)記出陽極的位置,鋪設(shè)中間的陽極,用沙袋壓住, 與鈦片焊接.
    2.4.按設(shè)計間距逐根鋪設(shè)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(wǎng)安裝完畢后,回填罐基礎(chǔ),小厚度 150 毫米,好不要采用機(jī)械設(shè)備,以免損壞陽極網(wǎng)。
    3.2將參比電極予浸泡后放在現(xiàn)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(dǎo)線以及陽極電纜通過混凝土圈梁 預(yù)留孔接入接線箱。
    3.4檢驗網(wǎng)狀陽極系統(tǒng)的連通性。
    五、網(wǎng)狀陽極系統(tǒng)的應(yīng)用實例
      該種方式已經(jīng)在國外應(yīng)用了多年,國內(nèi)也于1996年在廣東惠洲大亞灣地區(qū)的12座儲罐上得到應(yīng)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(shù)據(jù):
    六、結(jié)論
      實測結(jié)果表明,儲罐陰極保護(hù)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(jù)我們的經(jīng)驗,我們認(rèn)為,設(shè)計電流密度選用10mA/m2是非常保守的。
    綜上所述,我們認(rèn)為,采用網(wǎng)狀陽極陰極保護(hù)系統(tǒng)是一種可靠的陰極保護(hù)方式,它具有其他系統(tǒng)不可代替的優(yōu)點。相信隨著時間的推移,人們對儲罐腐蝕危害認(rèn)識的加深以及環(huán)保意識的增強(qiáng),對儲罐施加陰極保護(hù)將成為一種常規(guī)的做法。

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