油田污水储罐内壁外加电流阴极保护技术研究及应用.docxVIP

油田污水储罐内壁外加电流阴极保护技术研究及应用张贻刚1,2韩文礼1。2，张彦军1’2，徐忠苹1’2，杨耀辉1。2，李玲杰1。21中国石油集团工程技术研究院天津3004512中国石油集团石油管工程重点实验室一涂层材料与保温结构研究室天津300451摘要：油田污水储罐内壁处于强腐蚀介质的环境。目前，污水储罐内壁防腐常采用的方法是涂层加牺牲阳极的方法， 从现在牺牲阳极运行的情况来看存在一定的问题。为了减缓和克服污水储罐内壁的腐蚀，本文分别从设计、安装和 效果检测等方面介绍了污水储罐内壁#t／Jn电流阴极保护的防护方式。关键词：油田污水，储罐，#l／Jl电流，阴极保护1．概述油田污水储罐，其内壁的防腐蚀大都采用涂覆涂层的方法。但在施工中，不可避免地出现局部缺损， 导致局部腐蚀的产生。这种腐蚀的主要特征是孔蚀，孔蚀继续扩展而形成溃疡腐蚀。为克服罐内壁孔蚀的产生，可采用涂层加电化学保护的方法。目前，国内应用较为广泛的是涂层 加牺牲阳极的防护方式。但是从目前国内污水储罐内牺牲阳极的应用情况来看，仍然存在一定的问 题：(1)在污水这种苛刻的腐蚀介质和高温环境下，牺牲阳极自身的消耗也很大。(2)在污水罐中， 由于有很多固体杂质的沉积，而牺牲阳极的安装又比较低，这样沉积的杂质有可能覆盖住牺牲阳极， 影响牺牲阳极的电流输出，从而制约着牺牲阳极的保护效果。(3)污水罐要保护的是整个内壁，保 护面积较大，而且由于罐内都是动态运行，不停地有介质的流进和流出，通过几年的运行，罐内的 防腐涂层通常破损都比较严重，这样所需要的电流也就很大。牺牲阳极在后期运行的时候不足以提 供罐内所需的电流大小。图1某油田污水储罐内壁及附件腐蚀现状照片外加电流阴极保护具有阳极寿命长，安装方式灵活，输出电流可调的优点。但是，污水罐内壁 应用外加电流阴极保护的前提应考虑防爆安全问题。采用外加电流阴极保护方法能弥补污水罐内壁 牺牲阳极存在的问题，因此本文分别从设计、安装和效果检测等方面介绍了污水储罐内壁外加电流 阴极保护的防护方式。图2某油田污水储罐内壁牺牲阳极运行1．5年后照片2．污水储罐基本概况某油田污水处理站总共有4座污水罐内壁应用了外加电流阴极保护，下面以其中一个2000m3 污水罐为例来介绍。污水储罐内壁新涂覆无溶剂环氧涂料，涂层设计厚度300la m，罐内附件采用碳 钢材质和非金属玻璃钢材料相结合，污水水位高度为7．5米。3．阴极保护基本参数设计3．1阴极保护电流密度的确定通过碳钢电极恒电位极化到阴极保护所需电位的室内实验，来确定设计所需的阴保电流密度。测试仪器：2273A电化学综合测试仪。 测试内容：恒电位极化，电位极化到．900mV(参比电极为饱和甘汞电极)。 测试系统：采用三电极体系，辅助电极为铂电极，参比电极为饱和甘汞电极，工作电极为A3钢，工作面积为1cm2。在测恒电位极化之前，将电极在溶液中稳定一段时间，待自腐蚀电位波动范 围小于10mV后开始极化。测试介质：油田污水。 测试温度：30℃。r￡，vE】u色与u珊i曼啪啪锄吾}枷枷季}著}瑚抛伽图3：污水中恒电位极化电流曲线图85从图3来看，裸碳钢试片在恒电位极化到阴极保护所需电位时，所需的电流密度为300mA／m2。 考虑到污水储罐内壁采用新涂覆涂层，涂层后期破损率按10％算，因此储罐内壁外加电流阴极保护 电流密度设计取值为30mA／m2。3．2阴极保护面积计算污水储罐内壁需要保护面积包括罐底板上表面和罐周浸水部分，保护面积计算如下：S：型+石·D．h4式中：S-被保护面积，m2； D一污水罐直径；h-．污水罐浸水部分高度，7．5米； 经计算：2000m3污水罐内壁，附件按总面积10％计算，阴极保护的面积．为705．55m2。 3．3所需保护电流量计算 按照被保护对象的面积和设计的保护电流密度，计算保护电流为：1=i×S式中：s_被保护面积，m2； i_阴极保护电流密度，取30mA／m2。经计算：2000 m3污水储罐内壁所需阴极保护的电流量为21．16A。3．4辅助阳极的选择及计算辅助阳极材料选用混合金属氧化物阳极，其是在钛基体上被覆一层导电的混合贵金属氧化物层 而构成。混合金属氧化物阳极具有很多优点，采用钛为基体，因而易于加工成各种所需的形状，并 且重量轻，便于搬运和安装。金属氧化物阳极还具有极优异的物理、化学和电化学性能。其涂层的 电阻率为10-7 Q·m，极耐酸性环境的作用，极化小并且消耗率极低。选用@25×1000mm管状混合金属氧化物阳极(MMO)，罐内用8支MMO阳极，每2支为一 串。MMO阳极的消耗率极低，一般为6mg／(A．a)。满足保护要求阳极质量计算(单个2000方储罐)：G-型：—25x6x0．00—0001x16．5：3I T一一=一= ．59K0．’7式中G ．阳极总质量(kg)