CN1122845A - 地面钢质贮罐底板外侧外加电流阴极保护系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地面钢质贮罐底板外侧外加电流阴极保护系统，包括恒电位仪、埋设在贮罐四周阳极井中的阳极和参比电极，其特征在于每个贮罐四周均匀地设有四个浅深井阳极，每个阳极均设有朝向贮罐的电流定量发射器，每个阳极由六组阳极组组成，每个阳极组由5根阳极棒组成，并由单独的引线引到地面。本发明可以不用加装绝缘法兰即可在林立的罐群中对选定罐区的多只贮罐进行有效的阴极保护，工作安全可靠，运行寿命长，施工安装容易。

Description

地面钢质贮罐底板外侧外加电流阴极保护系统

本发明涉及阴极保护技术领域，具体涉及一种地面钢质贮罐底板外侧外加电流阴极保护系统。

贮存石油产品和其它流体的各类贮罐的腐蚀是十分严重的，为了解决地面钢质贮罐底板外侧的腐蚀问题。现有技术中给出了一种外加电流阴极保护系统，包括恒电位仪，与恒电位仪相联的、埋设在贮罐四周的阳极和参比电极。这种方法对大型贮罐，特别是已投产运行的贮罐有较好的防腐效果，因为外加电源能提供可调的较高的输出电压和较大的输出电流。但现有技术中实施保护的贮罐均数量少，在一个区域内只有几只罐，且与区域外的管道均要求电气绝缘，来进行区域保护；罐底电位的均匀性欠佳，罐底中部不易达到要求的保护电位。对于大量大型贮罐存在的集群罐区加设绝缘法兰将是一项要求严格、花费很大的工作，倘有一处疏忽，就等于全部无效。而没有绝缘法兰隔离，电流将大量分散，要保护的贮罐要么过电位，要么电位达不到技术指标。

本发明的目的在于设计一种地面钢质贮罐底板外侧外加电流阴极保护系统，它可适用于集群罐区，不要求贮罐与所有管道间连接绝缘法兰即可正常工作，罐底电位分布均匀。工作电压低于安全电压，工作安全、可靠，以克服现有技术的不足之处。

本发明的目的是通过设计工作面积尽可能大的阳极组，同时在阳极井中安装电流定向发射器来实现的，其设计方案包括恒电位仪埋设在贮罐四周阳极井中由阳极组组成的阳极和安装在罐群中作为测量贮罐的任一贮罐罐底边缘土壤中的与恒电位仪相联的参比电极，其特征在于在被保护罐群的每个贮罐四周均匀地设有四口浅深阳极井，在每口井中均设有由绝缘材料制作的、半圆柱面形的电流定向发射器，发射器的凹面朝向被保护的贮罐，阳极组位于发射器的凹面一侧，组成每个阳极组的每支阳极棒均由单独的导线直接引到地面的接线盒进行联接后接到恒电位仪的正极，与罐群相连接的管道网的钢质骨架作为阴极保护电流的汇流点通过导线与恒电位仪的负极相极，恒电位仪的零电位端通过导线与测量罐相联，在测量罐底板外侧2/3半径处、1/3半径处和中心处备埋设有一只测量电位用的参比电极，该参比电极的采样半透膜开设在电极的圆柱面上，上述各部件一起组成了地面钢质贮罐底板外侧外加电流阴极保护系统。

本发明由于采用了电流定向发射器等措施，所以可以不用加装绝缘法兰即可在林立的罐群中对选定罐区中的多只贮罐进行有效的阴极保护，且罐底外侧电位较均匀，减少了工作量，节约了保护费用。本发明还具有工作安全可靠、运行寿命长、施工安装容易等优点，特别适用于大型贮罐林立的集群罐区。

本发明有如下附图：

图1阴极保护系统示意图

图2浅深井阳极结构示意图

图3阳极组结构示意图

图4阳极组剖面示意图

图5阴极电流汇流点联接示意图

图6参比电极结构示意图

图7参比电极剖面示意图

图8罐区电位分布示意图

图9电流定向发射器示意图

以下结合附图对本发明作详细说明。

图1为本发明示意图，被保护的贮罐为某地7号罐区的三只5万立方米原油贮罐71、72、73，每台罐底板直经60米，罐距60米，贮罐座落在海边，离地面0.5米便见海水。该地区内有几拾个万方级大型贮罐，罐与罐之间有进出油管、加热管、测量管、供水管、动力套管、消防管等通过埋地或管架相连接，使得所有贮罐之间电气联接良好，其中与7号罐区相距50米左右有一只小型计量罐40，相距80米左右有7只5万立方米的大型贮罐41、42、43、44、45、46、47(参见图8)。针对上述情况，本发明给出了一种阴极保护系统，其电源选用PS-1系列恒电位仪9，该仪器输出电流400安，满足起动时极化电流的要求。由于贮罐直径达60米，为了保证罐底中部的保护电位达到技术标准，且施工量又不太大，本发明采用了浅深阳极井26。公知的深井阳极井深约为贮罐半经的1.5～2倍，本发明的浅深井井深约为半径的2/3～1倍，例如井深可选为20米，从11米深处开始安装阳极，每口井到贮罐的距离约为半径的1/3。每口井中安装6组阳极10(参见图2)，每组阳极由5支φ50×1000的阳极棒11组成(参见图3、图4)，阳极棒可由高硅铸铁、石黑、磁性氧化铁或废钢等制作，本发明首选高硅铸铁。为了提高可靠性，每支阳极棒11均由单独的导线28直接引到地面的接线盒32进行联接后接到恒电位仪9的正极。为了使阳极发射电流能在林立的罐群中按设计要求、在不加绝缘法兰的情况下集中发射到选定的7号罐区的三只贮罐71、72、73，本发明采取在每只罐四周都设有4个阳极在工作，本发明共有8个阳极1、2、3、4、5、6、7、8，而且阳极距罐边较近。对于相邻的罐，可以共用阳极，以减少施工量、节省费用，本发明中阳极3、4为71、72号罐共用，阳极5、6为72、73号罐共用，阳极1、2和阳极7、8分别为71、72号罐所用。本发明的特征之一在于在每口阳极井26中均设有由绝缘材料(例如塑料)制作的、半圆柱面形的电流定向发射器31，发射器31的形状参见图9。安装时，发射器31的凹面朝向被保护的贮罐，阳极组10位于发射器31的凹面一侧。对于两个贮罐共用的阳极，其电流定向发射器的凹面中线径向应与两个贮罐的中心连线相垂直。现场的大量测量、试验表明，管道与罐体电联接性能良好，管道体电阻极低，而贮罐上有很多管道36引到骨架37上，因此，本发明把与罐群相连的管道网36的钢质骨架37作为阴极保护电流的汇流点33，通过导线与恒电位仪9的负极相联。恒电位仪9的零电位端通过导线与测量罐72相联。为了及时、准确地测定罐底电位，在测量罐72底板外侧3/2半径处、1/3半径处和中心处各埋设有一支专门设计的参比电极34，其采样半透膜19不像公知的参比电极那样设在轴向端面，而是开设在电极的圆柱面(17、21)上，这样测量结果较准确。以上备部件一起组成了地面钢质贮罐底板外侧外加电流阴板保护系统，采用本系统，可以在罐群中任意选定几只罐实施阴极保护，且进出罐体的管道无需加设绝缘法兰。

图2为浅深井阳极结构示意图，每口阳极井26中均设有6个阳极组10为佳。阳板组10背向保护罐的一侧安装有电流定向发射器31，它类似于雷达的无线阵面，是一种电隔离阵面，将背离保护罐方向的电流阻断，使电流发射到罐底板上。在阳极井中的砂30内，可设有透气管29。

图3、图4给出了阳极组结构示意图，选用5支阳极棒11为佳。阳极棒11由塑料电极架13支撑，均匀分布在外壳12内，每根电极棒的导线28均由环氧封头15固定，然后直接引到地面的接线盒32联接，并通过按线架16联到恒电位仪9。

图5为阴极电流汇流点联接示意图。恒电位仪的负极本来应用较粗的导线(例如100mm²)接到罐体，但导线的体电阻远大于管道36、骨架37的电阻，所以本发明将汇流点33选在骨架37上可以减少线压降，节省成本，提高可靠性。

图6、图7为罐底专用测量参比电极34结构示意图，包括电极体21、电解质24、中心极22和导线23 ，电极体21、中心电极22可采用紫铜制作，电解质24可采用硫酸铜，主体结构可与公知的参比电极相同，其特征在于电极体21的外面设有镀锌套管，该钢质套管在安装时可保护电极体不受损伤，套管21轴向两端均有环氧密封18，电极34的圆柱面(包括电极体21和套管17)上开有三个均匀分布的采样孔35，孔35内设有绝缘套20，绝缘套20内设有古藤制作的采样半透膜19，电极体21与外套管17之间设有供穿线或喷水用的通道25。半透膜19也可采用公知的陶瓷制作，但古藤的性能、使用寿命均高于现有材料。通道的数目至少要5个，罐底三个电极34的导线23依次从孔25中穿过，最外面的电极需穿过两条导线23，其余通道25作为测量时喷水用。安装时，先在罐底打孔，电极线25穿在通道5内，然后将电极34依次推入孔内，由于外套17的保护，电极34不会受到损伤。该参比电极是全方位的，由于三只半透膜相间各120°，不论电极34在装入罐底时处于何种角度，总有一点最靠近罐底板，从而保证了测量的准确性，除用于本系统外，也可用于任何贮罐底板电位的测量。

图8为罐群电位分布图，图中数字为电位实测结果，负值，单位为毫伏。未加保护时，罐底板外侧自然电位为0.677伏，保护系统运行后，最低保护电位为-0.9040伏，最负为-1.448伏，72号罐底部电位分别为-1.426、-1.409和-1.430伏，基座混凝土中钢筋电位为-0.93伏，任何测试点都达到石油部SYJ7-84标准中-0.85伏的要求。距71号罐50米的一只小型计量灌40(罐距小于71号罐和72号罐间的距离)最低电位为-0.96负伏，最负电位为-1.047伏，达到了保护标准。距7号罐区80米远的6只万方级贮罐41、42、43、44、45、46电位有些负移，腐蚀程度有所降低。距7号罐区200米远的渣油罐47受本系统影响就很小。因此，本系统能按设计要求，在不加绝缘法兰的情况下，将电流集中到选定的保护区。

图9为电流定向发射器示意图，可采用塑料制作。

本系统的工作寿命主要取决于阳极的损耗，本发明共用240支高硅铸铁阳极，每支阳极重15kg，总重3600kg，按70％的使用率计，有效重量为2520kg，高硅铸铁阳极损耗率取为每年0.3kg，使用寿命可长达56年。由于深井阳极无法更换和维修。本系统运行寿命设计长于50年。

Claims (3)

1、地面钢质贮罐底板外侧外加电流阴极保护系统，包括恒电位仪(9)、埋设在贮罐四周阳极井(26)中由阳极组(10)组成的阳极(1、2、3、4、5、6、7、8)和安装在罐群(71、72、73)中作为测量贮罐的任一贮罐(72)罐底边缘土壤中的与恒电位仪相联的参比电极(27)，其特征在于在被保护罐群的每个贮罐四周均匀地设有四口浅深阳极井(26)，在每口井中均设有由绝缘材料制作的、半圆柱面形的电流定向发射器(31)，发射器(31)的凹面朝向被保护的贮罐，阳极组(10)位于发射器(31)的凹面一侧，组成每个阳极组(10)的每支阳极棒(11)均由单独的导线(28)直接引到地面的接线盒(32)进行联接后接到恒电位仪(9)的正极，与罐群相连的管道网(36)的钢质骨架(37)作为阴极保护电流的汇流点(33)，通过导线与恒电位仪(9)的负极相联，恒电位仪的零电位端通过导线与测量罐(72)相联，在测量罐(72)底板外侧2/3半径处、1/3半径处和中心处各埋设有一只测量电位用的参比电极(34)，参比电极的采样半透膜(19)开设在电极的圆柱面(17、21)上，上述各部件一起组成了地面钢质贮罐底板外侧外加电流阴极保护系统。

2、根据权利要求1所述的阴极保护系统，其特征在于所说的阳极组(10)由五只阳极棒(11)组成为最佳，所说的阳极井(26)中的每个阳极(1、2、3、4、5、6、7、8)由六个阳极组(10)组成为最佳。

3、一种用于权利要求1或2所述的阴极保护系统的测量贮罐底扳电位用的参比电极(34)，包括电极体(21)、电解质(24)、中心极(22)和导线(23)，其特征在于电极体(21)的外面设有镀锌套管(17)，套管(17)两端均有环氧密封(18)，电极(34)的圆柱面(17、21)上开有三个均匀分布的采样孔(35)，孔(35)内设有绝缘套(20)，绝缘套(20)内设有古藤制作的采样半透膜(19)，电极体(21)与外套管(17)之间设有供穿线或喷水用的通道(25)。

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