大型石油储罐底板阴极保护设计.pdfVIP

大型石油储罐底板阴极保护的设计 刘兴博 (中油辽河工程有限公司，辽宁盘锦124010] 摘要：近年来，随着石油化工行业的发展，石油的需求量的不断增长，石油的储存问题也逐渐受到人们的重视。大型石油 储罐的是存储石油的重要设备，而储油罐底板极易受到腐蚀。本文对罐底板的腐蚀现象、腐蚀机理进行分析，并提出相应的对策， 在一定程度上提高罐底板抗腐蚀能力，延长大型石油储罐的使用寿命。 关键词：储罐底板腐蚀阴极保护 一、前言 近年来，随着我国石油行业的发展以及石油消耗量的大幅提高，大型石油储罐的应用也越来越广泛。罐底板因其承受的载 荷复杂，且易受内部介质和外部环境的腐蚀，所以罐底板在整个油罐中是极为关键的部件。因此采用行之有效的防护技术，对 于确保大型原有储罐安全长周期运行具有重要意义。 二、储罐底板腐蚀 1、储罐底板内表面 大型石油储罐底板内表面长期与罐底沉降水接触。由于沉积水中含有矿物质及一些盐类，能形成较强的电解质溶液，罐底 内壁因焊接、不均匀沉降等，会同沉积水中的硫酸盐、H2S和C02，与储罐底板内表面和油水分界线以下的壁板产生电化学腐 蚀，主要反应式为： 4H2—，8H+8e 20+H cas04+8H++8e—+Ca(OH)2+2H2S+Q 不同品种的原油含硫比例不一，但都以硫化氢、硫醇和其它硫化物等形式存在于原油中。S2一的存在不但使阳极反应受到 催化，而且还使溶液中的亚铁离子的浓度大大降低，从而使阳极反应的起始电位更负及阳极极化曲线向负方向运动，造成阴极 控制过程的腐蚀电流有较显著的增加，最终导致罐底板腐蚀的加剧。 2、储罐底板外表面 储罐底板外表面通常设有沥青砂垫层，罐底外壁虽然不直接与土壤接触，但地下水的上升易与罐底版外表面接触而产生电 化学腐蚀。储罐底板外表面与地基之间并不是完全无缝的面接触，局部的缝隙会受到雨水、潮湿大气的侵蚀。大气中的水与二 氧化碳(c02)等，附着在罐底板外表面，产生腐蚀行为。主要反应式如下： C02+H20—}H2C03，H2C03—’H++HC03一，HC03一—H++C032一 碳酸(H2c03)的产生，会使钢板外表面发生氢气极化反应： Fe+H2C03—}FeC03+H2t 从而造成坑点腐蚀、片状腐蚀等局部腐蚀。 此外，大直径油罐不均匀沉降时，也会因罐底土壤的充气不均而形成氧浓差电池，此时罐底中心部分往往氧气少而成为阳极， 造成腐蚀。 三、储罐底板的阴极保护简述 阴极保护技术有两种：牺牲阳极法和强制电流法。在储罐底的阴极保护中，根据两种方法的特点和储罐底板所处的不同环境， 储罐底板内表面选用牺牲阳极法，储罐底板外表面选用强制电流法。 四、储罐底板内表面阴极保护 牺牲阳极阴极保护，是将还原性较强的金属作为保护极，与被保护金属相连接构成原电池，还原性较强的金属将作为负极 发生氧化反应而消耗，被保护的金属作为正极就可以避免腐蚀。因这种方法牺牲了阳极(原电池的负极)保护了阴极，因而叫 做牺牲阳极(原电池的负极)保护法。牺牲阳极阴极保护具有易于安装、易于维护、不需要外部电源、保护电流分布均匀等优点， 储罐底板内表面选用此方法较为合适。 牺牲阳极应选用铝合金牺牲阳极。锌合金牺牲阳极在一定温度下会发生极性逆转；镁阳极易产生火花，存在安全隐患。 牺牲阴极设置在储罐油水分界线以下，在储罐内应尽量的均匀布设，最外层的阳极可以设置在罐壁上，以确保保护电流的 均匀分布。阳极块的下表面与罐底板内表面留有一定的距离(宜为50—70mm)，并且在沉积水出口的部位应适当增加。 储罐底板内表面阴极保护所需总保护电流I总可按下式计算： I总=S×I 其中：s为被保护面积(m2)，I为阴极保护电流密度，在罐底板内表面计算中通常选lOmⅣm2。 储罐底板内表面阴极保护所需要的牺牲阳极数量n可按下式计算： n=I总／Ia 其中：Ia为单块牺牲阳极输出电流。 在进行储罐底板内表面阴极保护计算时，罐内的附属钢结构应再考虑范围之内，但由于其结构复杂，表面积往往不易精确 计算。所以在计算时，将罐底板内表面面积和油水分界线以下壁板的面积之和乘以1．1—1．2的系数。 罐底板内表面的阴极保护电位检测，可采用铜，硫酸铜参比电极。由于不能直接进行测试，在测量时，从罐顶人孔