阴极保护在储罐罐底板下面的应用.docx

阴极保护在储罐罐底板下面的应用1.1.储油罐罐底板下面腐蚀情况储油罐罐底板下面腐蚀情况 1.11.1 概况概况 我厂储油罐、水罐近 400 座，有一部分是六七十年代投入使用的。由于储罐常年运行，使罐的基础边缘高于罐底板。这样在长期使用下，雨水直接顺着罐壁进入罐底板内，长期存在罐底板内，造成罐底脚腐蚀破坏。时有储罐罐底板渗漏，影响生产。储罐底板焊接组装时，与沥青砂层结合紧密，但在装水试压及投入使用后，储罐基础通常有一定的沉降量。当储罐介质腾空时，底板与基础沥青砂接触不良，中心及边缘因其透气性不同产生氧浓差腐蚀，透气性差的中心部位成为阳极而被腐蚀。储罐在使用过程中出现罐底板渗漏。在通常的情况下，下表面腐蚀具有隐蔽性，一旦产生腐蚀则难于发现和修复。这种不合理结构亟待解决。另外，油罐底板焊接组装时，罐底板下面由于焊接的影响，焊道的热影响区约有 5080 毫米无法进行防腐，金属表面裸露，这样形成大阴极与小阳极的电化学腐蚀条件。2.2.腐蚀原因腐蚀原因分析分析储罐底板焊接组装前,底板下表面涂有防腐层,在焊道热影响区没有很好的方法进行防腐。只有裸露在使用环境中。储罐底板铺放在沥青砂防护层上，当沥青砂与底板结合紧密而无裂缝、且底板的边缘做有防渗水处理时，底板下表面会保持干燥，几乎不受腐蚀。但由于各种因素的作用，底板下表面通常不能保持良好的密封状态，大气中的水分以及地下水等腐蚀介质都容易侵入底板，形成腐蚀环境，使其受到腐蚀。储罐底板的边缘在受到环境温度变化和储罐储存介质量变化时，在罐底角“T”型焊缝区域产生变形，罐底角边缘板与罐基础会产生缝隙。底板与基础沥青砂接触不良，中心及边缘因其透气性不同形成氧浓差电池，产生氧浓差腐蚀，透气性差的中心部位成为阳极而被腐蚀。外部的腐蚀介质如雨水、露水等便侵入缝隙；侵入缝隙的腐蚀介质将对底板下表面产生电化学腐蚀。在潮湿时，腐蚀速度常受到氧的补给速度所控制。由于电解液膜层的存在，在金属表面的缺陷处发生电化学腐蚀，反应如下：阳极反应：Fe Fe2+2e-阴极反应：O2+2H2O+42e-4OH-总反应：2 Fe+O2+2H2O 2Fe(OH)2进一步氧化 4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3氧在金属表面上同金属接触，富氧区为阴极，贫氧区为阳极受到腐蚀。当涂料受到破坏时，金属表面易受到腐蚀，产生锈瘤，形成一个类似半球形的盖罩，使盖罩下面的金属缺氧面继续受到腐蚀。因供氧程度的不同，锈瘤表层是红褐色的高价铁氧化物，内层是黑色的磁性氧化铁或灰绿色的亚铁和高铁氧化物体的混合物。当金属表面存在锈蚀层时，它就起了水和氧的储槽作用，在一定的条件下腐蚀产物会影响大气腐蚀的电极反应。Evans 认为大气腐蚀的锈蚀层处在湿润的条件下，可以作为强烈的氧化剂。所以说，金属表面一旦形成锈蚀层，在气体干湿交替的变化下，金属表面的腐蚀将进一步加剧。对于罐底板下焊道目前采用涂料的方法无法解决，这样这部分的金属表面曝露在腐蚀环境中。由于采用焊接的方法，焊道及焊道的热影响区金属晶粒比母材的大得多。所产生的电极电位要比母材低得多，所以这部分的腐蚀要比有防护层的金属腐蚀大得多。3.3.防止罐底板下面防止罐底板下面金属腐蚀的解决办法金属腐蚀的解决办法 3.1 采用储罐罐底外壁的阴极保护对于储罐罐底外壁的阴极保护，国外已有多项技术标准，如API RP651,NACE RP0285,BS 7361 等。国内石油行业亦制订了行业标准：SY/008895。标准规定：一般情况下，罐底对地最小保护电位相对于饱和硫酸铜参比电极应达到-0.85V。当土壤中含有硫酸盐还原菌，且硫酸根含量大于 0.5%时，保护电位应达到-0.95V 或更负；罐底和土壤接触的参比电极之间测得阴极极化电位差不小于 100mV。此判据可用于极化的建立过程，也可以用于极化的衰减过程。上述判据可根据具体情况采用其中的一项或全部。用于储罐罐底外壁的阴极保护有牺牲阳极法和外加电流法两种方式，视现场实际情况选择。牺牲阳极法阴极保护：对于直径小，即底面积较小的，防护涂层质量良好的储罐，在其周围土壤电阻率低时（一般低于 200m）可选用牺牲阳极法阴极保护。新建储罐时，将棒状牺牲阳极均匀水平安装于罐底板下面。对于已建好的旧罐，为安装方便起见，可将阳极布置安装在罐的四周，尽量均匀分布，以求保护电流的分布均匀。棒状牺牲阳极可采用水平式或垂直式埋设。阳极材料可选用镁阳极或锌阳极。我厂首先选用了硫磺装置已建完的 V402、V403 两座 5000m3酸性水罐进行罐底板下面进行牺牲阳极的阴极保护。3.23.2 保护方法设保护方法设计计3.2.13.2.1 保护方法选择保护方法选择根据需要被保护的 V402、V403 罐为已建完的储罐和容积的大小，及其现场环境条件的具体情况，确定选择牺牲阳极法阴极保护的技术方案。