鋼質(zhì)儲罐罐底板外壁陰極保護方式的選擇與設計
文章分類：防腐論文 添加時間: 2023/3/15 15:51:14 文章點擊數(shù) ：371 作者 admin
鋼質(zhì)儲罐罐底板陰極保護由于其結(jié)構(gòu)空間狹小，安裝不便，罐體周圍往往有很多的罐群和管道，干擾問題值得重視，防腐層質(zhì)量較差，需要的電流密度大，罐底板面積大等特點，可以分為以下幾種：1、罐周犧牲陽極保護2、罐周外加電流淺埋陽極保護3、罐底網(wǎng)狀犧牲陽極保護(鎂帶)4、罐底網(wǎng)狀陽極外加電流保護。
關(guān)于計算上述幾個工程實例已經(jīng)說明，在此不再重復，這里將重點介紹具體如何施工：
3.1、罐周犧牲陽極保護：
通過計算得出使用量后，根據(jù)罐底板直徑在罐周邊布置鎂陽極。鎂陽極分布可以根據(jù)設計量來確定組合形式，在確定組合形式后要注明罐基礎的尺寸，因為這影響到我們選擇的鎂陽極配置電纜的長度。在陰極保護工程手冊中，鎂陽極組合形式兩支一組或根據(jù)具體情況增減。如圖所示：
采用這種方式，可能在具體施工中焊接點過多，而且與罐底板焊接后過多的電纜分布在儲罐水泥底座上，存在一定的安全隱患。
采用犧牲陽極方式，從施工上來看比較簡單，工期相對比較短。但這種保護方式因為鎂陽極本身的驅(qū)動電位過低，應該只適合于相對很小型的儲罐適用，對于大型儲罐的陰極保護，會因為罐底直徑過大，而造成幾何上的屏蔽作用，產(chǎn)生罐邊過保護，罐底中心欠保護的情況。為了能夠更好的檢測罐底的保護情況，我們通常在罐底板內(nèi)設置多支參比電極，分布在罐底板的不同位置，通過不同參比的測量來檢測罐底板的保護情況。
3.2罐底周邊埋設陽極外加電流陰極保護：
3.2.1、類別介紹：
對于所需陰極保護電流較大的罐底，此用強制電流法較為合適，因其電流、電壓可根據(jù)需要任意調(diào)節(jié)。當罐底保護面積很大時，輔助陽極的布置對罐底板中心部位的保護水平起一定作用，通�？晒┻x擇的陽極埋設方式有罐周直埋立式、罐底水平式，罐旁深井式和罐底斜角式。當保護的對象不是一座而是幾座罐時，可以將幾座罐作為一個聯(lián)合體共同保護。上述四種方法在《陰極保護工程手冊》第285頁有圖例。
3.2.2、罐周邊淺埋陽極設計、安裝說明：
首先在工程指定地點開挖陽極坑，在預制陽極體放置在陽極坑內(nèi)之前，先通過導氣孔向陽極體內(nèi)灌水，使內(nèi)部填充焦炭達到飽和吸收，灌完水后用紗布將導氣孔扎實。并在陽極坑內(nèi)灌入適量的水，然后將陽極體平放入陽極坑進行回填，回填時不應有石頭或雜物，以免影響陽極地床的效果。
陽極體電纜與陽極主電纜連接時采用鋁熱焊進行連接，連接部位采用環(huán)氧樹脂密封處理。
將陽極主電纜連接完畢后集中匯總至接線箱，通過匯總電纜連接到恒電位儀陽極端口。陽極電纜需要通過預先挖設的陽極溝進行敷設，陽極電纜溝深應該在凍土層以下。陽極電纜敷設時需要鋪墊100mm-150mm的細沙，細沙上面用紅磚覆蓋，然后對陽極溝進行回填。
參比電極及測試樁安裝：在參比電極安裝之前，首先將參比電極進行充分浸泡(一般在參比電極施工前一天就將參比電極浸泡)。
參比電極浸泡好后放置在指定的位置，參比電極應盡量靠近原油儲罐罐底。參比電極埋設好后將參比電纜連接到指定測試樁的接線端子上。恒電位儀的參比電極通常也埋設在罐底板邊沿，盡量靠近罐底板以減少IR降。
測試樁安裝時采用豎直安裝，在測試樁底部制作水泥基座，基座尺寸為500mm×500mm×300mm， 測試樁底部留有100mm距離，以便測試線與參比線的安裝。
陰極電纜、測試線、跨接電纜、零位電纜的安裝：測試線連接到指定罐底的鐵板連接件上，如果是幾座罐進行聯(lián)合保護，可以通過跨接電纜將油罐的鐵板連接件連接到一起，測試線、跨接電纜、零位電纜的端口通過接線端子連接到鐵板連接件上，通過固定螺栓固定。接線端口位置要進行環(huán)氧樹脂密封處理。
陰極電纜安裝在油罐的連接板上，用接線端子將電纜連接并用固定螺栓固定在指定的鐵板連接件上。完成固定后進行環(huán)氧樹脂密封處理。陰極電纜，零位接陰電纜之間的距離保持200mm以上。 恒電位儀放置在陰極保護間指定的位置上，按照指定接線端口將電纜接好，給恒電位儀通電，按照恒電位儀使用說明書調(diào)節(jié)恒電位儀，使其達到設計使用要求。恒電位儀控制電位保持在-0.85V到-1.2V之間。
3.3、 罐底板網(wǎng)狀犧牲陽極陰極保護：
罐底板可采用鎂帶犧牲陽極陰極保護，根據(jù)罐底板的計算面積確定鎂帶用量，鎂帶采用交叉網(wǎng)式連接，交叉點采用卡扣固定，形成一個平面放置于煤氣柜底板的下表面：
底板鎂帶分布及電纜焊接點示意圖
1、鋪設鎂帶。在罐基礎上方鋪設鎂帶，鎂帶橫向間距和縱向間距均為2米。
2、鎂帶鋪設時，在交叉點采用卡扣固定，并盡量使鎂帶陽極網(wǎng)保持平整。鋪設時嚴禁用力踩踏，以防止交叉連接點脫落。
3、在鎂帶陽極網(wǎng)鋪設同時，在預先設計的位置連接陽極電纜，并通過預留口引至煤氣柜底板外部。
4、鋪設完畢后，將參比電極均勻的放置在罐底板的相應位置，用來檢測各個不同位置的保護情況。放置之前要先對參比電極進行充分浸泡。如圖所示。
5、在鎂帶陽極網(wǎng)上鋪設其他墊層，鋪設施工時注意人員不得用力踩踏陽極網(wǎng)，避免出現(xiàn)陽極網(wǎng)損傷影響對罐底板的保護，鋪設同時保持陽極網(wǎng)的整體平整。
6、安裝完畢后，將通過預留口引出的電纜與底板進行鋁熱焊接，焊接點處做相應的防腐處理。
3.3.1、罐底板網(wǎng)狀犧牲陽極陰極保護施工中介紹：
以中心點為起點向兩側(cè)鋪設鎂帶，第一條和第二條鎂帶鋪設時，首先用繩子拉出一條直線，然后用卷尺標注鎂帶交叉點(三米一個點)，依次向兩邊量出三米的間隔。
標線完成后，將標好直線的兩端用繩子拉直，然后打開鎂帶前端，打開大約2圈到3圈的長度，彎成一個大的圓圈，用氣釘槍將鎂帶的端部通過鐵片固定好。
此工序需要兩個人配合，前面一個人通過滾動鎂帶卷將鎂帶打開，后面一個人通過拉好的直線，通過已經(jīng)彎成圓圈的鎂帶往前推動，沿著直線向前鋪設，同時通過拉直的繩子不斷糾正鎂帶，盡量保持鎂帶的鋪設成為一條直線，然后首先固定住兩端。
鎂帶鋪設完畢后，按照提前在畫好的線上標識的點上打固定鐵片。
第一層(橫向或縱向)鎂帶鋪設完畢后開始鋪設另外一層(縱向或橫向)鎂帶，鋪設方式跟第1、2、3項相同。然后對交叉點進行固定。
鎂帶鋪設完畢后，開始焊接陽極電纜，焊接前首先將鎂帶剝離，露出里面的鋼芯。然后用模具將電纜和陽極電纜進行鋁熱焊接。
電纜焊接完畢后，采用防腐膠帶和防水膠帶進行防腐處理，外層涂抹環(huán)氧樹脂。
3.4、罐底板外加電流網(wǎng)狀陽極陰極保護：
首先在施工開始前要求罐前所有進出罐的管道應進行電絕緣，電絕緣的形式可采用絕緣接頭、絕緣短管、及絕緣法蘭等形式，絕緣材料由進出罐的相關(guān)專業(yè)進行施工。
網(wǎng)狀陽極地床儲罐陽極地床將采用鈦片與陽極帶在交叉處點焊連接，組成陽極網(wǎng)。該網(wǎng)狀陽極放置在罐底板與防滲膜或混凝土基礎之間，距離罐底板的距離一般為30-40cm。
參比電極分為罐內(nèi)參比和罐外參比兩種，罐內(nèi)參比電極是為恒電位儀輸出調(diào)節(jié)而設置，罐外參比是為了測試儲罐底板下表面不同位置的保護電位而設置，參比電極都應配有相應長度的電纜。
防爆接線箱是設置在防爆區(qū)內(nèi)網(wǎng)狀陽極和連接恒電位儀分線設備，防爆接線箱還應配有防爆導管。
測試片)從罐底圓中心線左右兩方各3m處開始鋪設，相鄰連接片之間的距離為6m，在混凝土圈梁上標出連接片位置，然后鋪設連接片，連接片兩端距離圈梁150-200mm;在鋪設陽極網(wǎng)時，貴金屬陽極帶和鈦金屬連接片應采用整根的帶和片，不可將兩根陽極帶或連接片焊接在一起作為一根使用，敷設間距的誤差不超過±0.1m，鑒于此，在裁剪陽極帶和連接片之前應計算規(guī)劃裁剪的長度，避免造成浪費;鈦金屬連接片與陽極帶之間均采用電焊機(專用)點焊連接，正式焊接前應進行試焊，記錄焊接設定值。
由于貴金屬氧化物的涂層很薄，為了防止涂層磨損，因此在敷設陽極帶時，嚴禁在沙層上拖拉陽極帶。單罐的陽極網(wǎng)采用8-12個專用接頭將電流引入陽極網(wǎng)，專用接頭一端為鈦片，其與連接片點焊連接，另一端與80米的電纜(VV-0.6/1kV 1×16mm2)鉗接，電纜通過電纜溝引入罐外防爆箱。
3 、電纜連接及防腐
陰極保護電纜盡可能考慮同溝敷設，電纜埋深應不小于800mm，可根據(jù)當?shù)貎鐾辽疃茸鲞m當調(diào)整。陰極保護電纜包括：陽極匯流電纜(恒電位儀陽極與防爆接線箱間)，陰極匯流電纜(恒電位儀陰極與防爆接線箱間)，陽極電纜(防爆接線箱與罐底板下供電點間)，陰極電纜(罐底板陰極回流處至防爆接線箱之間)，參比電極電纜(參比電極至測試樁之間，或罐前參比至恒電位儀之間)，測量電纜(罐底板至測試樁之間)。
4、 防爆接線箱的安裝
每個儲罐都設置一個陰極保護接線箱，用于儲罐的陰極保護陽極電纜和陰極電纜的連接，接線箱應采用防爆型的，并設置在罐區(qū)放火堤內(nèi)的儲罐環(huán)梁預留套管附近。接線箱的設置安裝及位置須與施工圖上的標注相一致，銘牌應標明工程名稱、儲罐編號、類型，埋設要牢固穩(wěn)定，樁要豎直。防爆接線箱的安裝可參見相關(guān)的防爆標準。接線箱接入從陰極保護間出來的兩根主電纜：陽極匯流電纜和陰極匯流電纜，并接入從儲罐底板下表面的陽極網(wǎng)接來的陽極電纜和從儲罐底板回流的陰極電纜。
網(wǎng)狀陽極外加電流陰極保護示意圖
5、測試樁的安裝
每個儲罐都設置一個陰極保樁是連接儲罐內(nèi)參比電極電纜、測試電纜和其它電纜的裝置，由于需要經(jīng)常對儲罐的陰極保護參數(shù)進行測試，因此測試樁應設置在儲罐的防火堤外。
3.4.1、網(wǎng)狀陽極外加電流設計、安裝說明
1、 恒電位儀的安裝
恒電位儀是強制電流系統(tǒng)的供電設備，對每個儲罐單獨設備進行供電，采取一用一備的方式。
恒電位儀的安裝應當包括工作機與陽極電纜、陰極電纜、零位接陰電纜、以及參比電極電纜和機殼接地電纜的連接，電纜連接時應確保極性正確，并且確保電氣接觸導通良好。另外還應包括恒電位儀陰保數(shù)據(jù)傳輸接口與儀表自動化PLC端之間的連接;恒電位儀的調(diào)試、陰保數(shù)據(jù)的傳輸連接等，除了需要參照交、直流恒電位儀電氣聯(lián)接原理圖以外，應當嚴格按照其產(chǎn)品說明書進行，必要時應當邀請生產(chǎn)廠商的技術(shù)工程師到現(xiàn)場指導或親自調(diào)試。
2 、網(wǎng)狀陽極的安裝
網(wǎng)狀陽極是強制電流系統(tǒng)的輔助陽極，它是由一定平行間距混合貴金屬氧化物陽極帶(MMO陰極)與一定平行間距鈦金屬導電片垂直交叉敷設形成網(wǎng)狀，埋設在距離儲罐底板下表面300-400mm的砂層中。
陽極網(wǎng)鋪設要在中粗砂墊層軋實100mm后進行，可在鋪設軋實300mm中粗砂后，按照設計間距及指定位置挖出200mm深的砂溝，陽極網(wǎng)鋪設在這些砂溝中，并要求在陽極網(wǎng)周圍鋪設焦炭粉。貴金屬氧化物陽極(簡稱陽極帶)與連接片垂直，陽極帶從罐底圓中心線左右兩方各1m處開始鋪設，相鄰陽極帶之間的距離為2m，在圈梁上標記出陽極帶的位置，鋪設時陽極帶不應在沙層上拖拉，先鋪設中間的陽極帶，然后按設計間距逐根鋪設，每根陽極帶兩端距離罐周邊150-200mm;鈦金屬導電片(簡稱連接
護電位測試樁，用于儲罐陰極保護電位的測試。施工中應采用符合技術(shù)規(guī)格要求的統(tǒng)一測試樁，測試樁的設置安裝及位置須與施工圖上的標注相一致;測試樁應設置在罐區(qū)放火堤以外，不妨礙交通、方便測試的地方，銘牌應標明工程名稱、儲罐編號、類型，埋設要牢固穩(wěn)定、樁要豎直。施工應注意：測試樁與測試樁基礎之間的連接處應進行固定及防腐處理，測試門鎖應涂抹防銹油膏。
測試樁采用VV-1KV/ 1×6mm2電纜。電纜與罐底板焊接及防腐密封絕緣，電纜連接完成后，地面、地下(10%伸縮余量)均應留足余量，以防土壤下沉時拉斷電纜，地下電纜的敷設應在路面硬化前進行。
6、 參比測試系統(tǒng)的安裝
參比電極分為基準信號參比(與恒電位儀相連)和測量參比(預置于罐底砂墊層中，經(jīng)電纜引入測試樁)。每座儲罐外面安裝一支長效硫酸銅參比電極;罐底參比測試系統(tǒng)采用雙參比系統(tǒng)，即采用兩種不同參比電極(飽和硫酸銅電極和高純鋅參比電極)間隔布設相互校驗，使得測試數(shù)據(jù)更為精確，每個儲罐設置4個硫酸銅參比電極和3個高純鋅參比電極(高純鋅參比電極采用鋅含量達到99.99%以上的鋅棒做材料)。硫酸銅參比電極極化時間短，很快可以測出極化后的保護電位，高純鋅參比電極極化時間長，待極化完全后測試，可相互校正其測出的保護電位。
由于網(wǎng)狀陽極的安裝和強制電流系統(tǒng)的調(diào)試有較長的時間間隔，因此在網(wǎng)狀陽極安裝完成后，陽極電纜、陽極匯流電纜、參比電纜、陰極電纜、陰極匯流電纜、零位接陰電纜及測試電纜的留頭要做好保護并做好標識。
參比電極易受壓碎裂，影響測試，因此，在有參比電極的地方中粗沙層應適當加厚100毫米，并做好標記在進行沙層碾壓時小心注意。
由于儲罐要進行防雷接地，陰極保護電流會沿著接地網(wǎng)流失，為了防止罐組內(nèi)各個儲罐的陰保電流相互串流，造成相互干擾，因此建議罐組內(nèi)儲罐之間防雷接地網(wǎng)不要連接在一起。
檢查陽極帶、導電片的間距和參比電極的位置，誤差分別不超過±10cm、±50cm、±100cm。
檢查陽極帶與導電片間的焊接點，斷開及焊接不牢處要重新焊接。
檢查參比電極、零位接陰電纜、陰極電纜和陽極電纜的編號是否正確。
檢查陽極電纜的導通性。尤其在陽極網(wǎng)回填過程中要隨時檢測陽極系統(tǒng)連通性，如果發(fā)現(xiàn)有斷路現(xiàn)象，應立即停止回填，找出故障進行修復。
檢查罐底板匯流點的布置和焊接以及所有電纜接線與接線箱和恒電位儀的連接，確認正確無誤。
檢查每個陰極保護系統(tǒng)的接線是否正確無誤。
檢查犧牲陽極的表面是否潔凈;焊接是否牢固，有虛焊需要重新焊接。
絕緣性能檢測。絕緣電阻值應在2兆歐以上。