[发明专利]基于薄板状锌合金阳极的储罐外底阴极保护系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于薄板状锌合金阳极的储罐外底阴极保护系统，属于油气储运系统的腐蚀与防护技术领域。

 

背景技术

油气储运系统中，目前大多数采用钢制储罐储存原油。钢制储罐在运行中，必然受到内外环境介质的腐蚀而影响使用寿命。如何以经济的措施解决或减轻储罐的腐蚀，在油罐设计尤为重要。阴极保护就是防止或抑制被保护金属构筑物发生电化学腐蚀的技术。

对于储罐的外底腐蚀，主要来自于罐底土壤介质的腐蚀。绝大多数的储罐基础是以砂层和沥青砂主要构成，也有部分储罐在砂层下面加防渗膜或防渗垫层。储罐坐落在沥青砂面上，由于罐中液体和温度的不断变化，会使沥青砂出现裂痕，致使地下水上升接近罐的外底板，形成腐蚀环境。

中国专利CN2753693公布了一种原油储罐底板外侧阴极保护装置，采用储罐底下方至少装设有三个阳极体的方式，以径向辐射状排列，对称、水平地装设在储罐底下方。美国专利US05340455A公布了一种较早地采用混合氧化物（简称MMO）阳极带，以网格状方式均布在储罐外底下方。还有国内外相关专利则采用一种柔性阳极，替代MMO阳极带均布在储罐外底下方。上述技术中采用的阳极是外加电流的辅助阳极。辅助阳极材料主要有高硅铸铁、石墨、钢铁、镀铂铌、镀铂钛、磁铁、柔性阳极和混合氧化物等。辅助阳极的布置可选择罐周直立式、罐旁深井式、罐底斜角式和罐底水平式。上述阳极的埋设主要采用深井式和浅埋式。

美国专利还公布了牺牲阳极的阴极保护方式。例如美国专利20090205951公布了铝合金或锌合金牺牲阳极保护，阳极采用盘状或网状，阳极被高碱性的填包料包裹。美国公司也有采用Plattline?型锌带阳极方式保护罐底外侧的。沙特石油公司则采用镁带或锌带均布在罐底外侧进行保护。

进过多年的发展，国内外目前均制定了相关的技术规范和标准，对储罐底板阴极保护做出了明确规定。国内主要参照的标准有SY0007-99  《钢质管道及储罐防腐蚀工程设计标准》 、SY/T0088-2006  《钢质储罐罐底外壁阴极保护技术标准》 、API RP 651-97  《地上石油储罐阴极保护》 和GB50393-2009  《钢质石油储罐防腐蚀工程技术规范》。

总而言之，目前对储罐外底阴极保护的设计思想为：对土壤电阻率较低、储罐直径较小的，采用牺牲阳极保护；而对于土壤电阻率较高、储罐直径较大的环境，则采用强制电流保护。

上述保护方式主要目的是让保护电流在罐底外侧均匀分布。但是存在以下问题：

对于外加电流保护系统，运行初期若干年内所需要的保护电流远远小于设计计算的阴极保护电源容量。例如，对于10万立方米的原油罐罐底外侧保护，按照国内外标准算法，电源一般需要65V/65A或50V/50A。但在运行初期几年内的测量结果表明，实际电源输出一般在2A甚至更低。这样的话，电源设计的输出容量实际上是一种浪费。另外，输出过低，在电源纹波系数相对额定输出固定情况下，电源输出中交流成份增加，阴极保护恒定电流模式运行效果很差。甚至变成了阴、阳极间歇变化的运行状态，增加了腐蚀的危险。

传统的罐底外侧牺牲阳极保护，采用长条状或带状镁合金或锌合金阳极，有时还配备填包料，以促进阳极溶解。对于土壤电阻率较高、直径较大的储罐，牺牲阳极的保护电流输出能力有限。为了使保护电流均匀分布，采用传统的牺牲阳极方式，将导致牺牲阳极间距很小，使用量巨大，大大增加初期投资。实际上，目前很多储罐罐底下方有混凝土基座，基座和罐底之间还有沥青砂和防渗膜，这进一步增加了罐底外侧介质的电阻率，采用传统的牺牲阳极方式实际上不可行。

 

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明提供一种为了解决传统牺牲阳极方式不适合电阻率高、直径大的储罐保护问题，也为了避免外加电流系统运行初期输出电流过小，电源容量浪费、运行波动相对值较大的问题。本发明采用薄板式牺牲阳极系统控制储罐外底板腐蚀；考虑到目前储罐外侧的腐蚀诱因，源自于罐底外周防水失效，水分和侵蚀性离子渗入。因此，罐底外底板的腐蚀通常从外圆周侧开始。所以，本发明对储罐外底圆周进行重点阴极保护，对罐外底板中间区域，减少锌阳极用量或不做阴极保护。

本发明的技术方案是：一种基于薄板状锌合金阳极的储罐外底阴极保护系统，该储罐外底阴极保护系统布置在储罐外底板（1）的底部，从上至下依次为锌合金薄板阳极（2）、沥青砂（3）和基础砂层（4），所述储罐外壳钢板（7）与锌合金薄板阳极（2）之间通过电缆（6）连接。