陰極保護在儲罐罐底板下面的應(yīng)用

陰極保護在儲罐罐底板下面的應(yīng)用1.儲油罐罐底板下面腐蝕狀況1.1概況我廠儲油罐、水罐近400座，有一部分是六七十年月投入使用的。由于儲罐常年運行，使罐的基礎(chǔ)邊緣高于罐底板。這樣在長期使用下，雨水直接順著罐壁進入罐底板內(nèi)，長期存在罐底板內(nèi)，造成罐底腳腐蝕破壞。時有儲罐罐底板滲漏，影響生產(chǎn)。儲罐底板焊接組裝時，與瀝青砂層結(jié)合緊密，但在裝水試壓及投入使用后，儲罐基礎(chǔ)通常有肯定的沉降量。當(dāng)儲罐介質(zhì)騰空時，底板與基礎(chǔ)瀝青砂接觸不良，中心及邊緣因其透氣性不同產(chǎn)生氧濃差腐蝕，透氣性差的中心部位成為陽極而被腐蝕。儲罐在使用過程中消失罐底板滲漏。在通常的狀況下，下表面腐蝕具有隱藏性，一旦產(chǎn)生腐蝕則難于發(fā)覺和修復(fù)。這種不合理結(jié)構(gòu)亟待解決。另外，油罐底板焊接組裝時，罐底板下面由于焊接的影響，焊道的熱影響區(qū)約有50～80毫米無法進行防腐，金屬表面暴露，這樣形成大陰極與小陽極的電化學(xué)腐蝕條件。2.腐蝕緣由分析儲罐底板焊接組裝前,底板下表面涂有防腐層,在焊道熱影響區(qū)沒有很好的方法進行防腐。只有暴露在使用環(huán)境中。儲罐底板鋪放在瀝青砂防護層上，當(dāng)瀝青砂與底板結(jié)合緊密而無裂縫、且底板的邊緣做有防滲水處理時，底板下表面會保持干燥，幾乎不受腐蝕。但由于各種因素的作用，底板下表面通常不能保持良好的密封狀態(tài)，大氣中的水分以及地下水等腐蝕介質(zhì)都簡單侵入底板，形成腐蝕環(huán)境，使其受到腐蝕。儲罐底板的邊緣在受到環(huán)境溫度變化和儲罐儲存介質(zhì)量變化時，在罐底角“T”型焊縫區(qū)域產(chǎn)生變形，罐底角邊緣板與罐基礎(chǔ)會產(chǎn)生縫隙。底板與基礎(chǔ)瀝青砂接觸不良，中心及邊緣因其透氣性不同形成氧濃差電池，產(chǎn)生氧濃差腐蝕，透氣性差的中心部位成為陽極而被腐蝕。外部的腐蝕介質(zhì)如雨水、露水等便侵入縫隙；侵入縫隙的腐蝕介質(zhì)將對底板下表面產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。在潮濕時，腐蝕速度常受到氧的補給速度所掌握。由于電解液膜層的存在，在金屬表面的缺陷處發(fā)生電化學(xué)腐蝕，反應(yīng)如下：陽極反應(yīng)：Fe―Fe2＋+2e-陰極反應(yīng)：O2+2H2O+42e-―4OH-總反應(yīng)：2Fe+O2+

2H2O－2Fe(OH)2進一步氧化4Fe(OH)2+O2+

2H2O－4Fe(OH)3氧在金屬表面上同金屬接觸，富氧區(qū)為陰極，貧氧區(qū)為陽極受到腐蝕。當(dāng)涂料受到破壞時，金屬表面易受到腐蝕，產(chǎn)生銹瘤，形成一個類似半球形的蓋罩，使蓋罩下面的金屬缺氧面連續(xù)受到腐蝕。因供氧程度的不同，銹瘤表層是紅褐色的高價鐵氧化物，內(nèi)層是黑色的磁性氧化鐵或灰綠色的亞鐵和高鐵氧化物體的混合物。當(dāng)金屬表面存在銹蝕層時，它就起了水和氧的儲槽作用，在肯定的條件下腐蝕產(chǎn)物會影響大氣腐蝕的電極反應(yīng)。Evans認(rèn)為大氣腐蝕的銹蝕層處在潮濕的條件下，可以作為劇烈的氧化劑。所以說，金屬表面一旦形成銹蝕層，在氣體干濕交替的變化下，金屬表面的腐蝕將進一步加劇。對于罐底板下焊道目前采納涂料的方法無法解決，這樣這部分的金屬表面曝露在腐蝕環(huán)境中。由于采納焊接的方法，焊道及焊道的熱影響區(qū)金屬晶粒比母材的大得多。所產(chǎn)生的電極電位要比母材低得多，所以這部分的腐蝕要比有防護層的金屬腐蝕大得多。3.防止罐底板下面金屬腐蝕的解決方法3.1采納儲罐罐底外壁的陰極愛護對于儲罐罐底外壁的陰極愛護，國外已有多項技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，如APIRP651,NACERP0285,BS7361等。國內(nèi)石油行業(yè)亦制訂了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：SY/0088—95。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：⑴一般狀況下，罐底對地最小愛護電位相對于飽和硫酸銅參比電極應(yīng)達到-0.85V。當(dāng)土壤中含有硫酸鹽還原菌，且硫酸根含量大于0.5%時，愛護電位應(yīng)達到-0.95V或更負(fù)；⑵罐底和土壤接觸的參比電極之間測得陰極極化電位差不小于100mV。此判據(jù)可用于極化的建立過程，也可以用于極化的衰減過程。⑶上述判據(jù)可依據(jù)詳細狀況采納其中的一項或全部。用于儲罐罐底外壁的陰極愛護有犧牲陽極法和外加電流法兩種方式，視現(xiàn)場實際狀況選擇。犧牲陽極法陰極愛護：對于直徑小，即底面積較小的，防護涂層質(zhì)量良好的儲罐，在其四周土壤電阻率低時（一般低于200Ω·m）可選用犧牲陽極法陰極愛護。新建儲罐時，將棒狀犧牲陽極勻稱水平安裝于罐底板下面。對于已建好的舊罐，為安裝便利起見，可將陽極布置安裝在罐的四周，盡量勻稱分布，以求愛護電流的分布勻稱。棒狀犧牲陽極可采納水平式或垂直式埋設(shè)。陽極材料可選用鎂陽極或鋅陽極。我廠首先選用了硫磺裝置已建完的V402、V403兩座5000m3酸性水罐進行罐底板下面進行犧牲陽極的陰極愛護。3.2愛護方法設(shè)計3.2.1愛護方法選擇依據(jù)需要被愛護的V402、V403罐為已建完的儲罐和容積的大小，及其現(xiàn)場環(huán)境條件的詳細狀況，確定選擇犧牲陽極法陰極愛護的技術(shù)方案。這是對于已建的、被愛護面積較小的設(shè)備采納犧牲陽極陰極愛護方法是平安、經(jīng)濟、有效的好方法。適用于土壤中的犧牲陽極材料有鎂及鎂合金、鋅及鋅合金。應(yīng)用時，對于土壤電阻率小于15Ω·m的可選用鋅陽極，土壤電阻率小于100Ω·m的可選用鎂陽極。由于鎂陽極具有密度小、電位負(fù)、單位重量發(fā)生電量大的特點，已被廣泛地應(yīng)用于地下金屬構(gòu)筑物的陰極愛護中。

依據(jù)現(xiàn)場實際土壤狀況（15～50Ω·m）本方案設(shè)計采納鎂合金犧牲陽極。為了檢測陰極愛護的效果，每個罐設(shè)置2個電位測試樁,并設(shè)置一組檢查片。3.2.2采納犧牲陽極陰極愛護設(shè)計⑴確定設(shè)計參數(shù)

被愛護的設(shè)備原料水罐V402、V403容積均為5000m3，規(guī)格為：Φ20.×15.m，底板厚9mm。最小愛護電位:

-0.85V

(相對Cu/飽和CuSO4電極)；