[分享] 大连北良港--10万立方米原油罐采用海水做充水试压的临时性阴极保护方案

原作者：邹积强
一、         前言

为了防止储罐罐体充海水期间产生的腐蚀，尤其是焊缝和热影响区的腐蚀问题更应高度重视，必须采取有效的防护措施，消除钢板及焊缝接头因海水腐蚀造成的潜在腐蚀危害性。现在，参照响应的技术规范和历年来的实际工作经验，针对10万立方米原油储罐充海水施工和充海水试压期间提出以下阴极保护方案。

二、应用标准

2.1 SYJ47-91原油处理容器内部阴极保护系统的设计、安装、运行和维护

2.2 BS7361 （1991）

2.3 NACE RP0169-96

2.4 GBJ156-86

三、         技术指标

3.1 有效保护期大于3个月；

3.2 有效保护期限内，被保护的部位电位可达-0.85~-1.00V（CES）；

3.3  有效保护期间，被保护的浸海水部位不产生任何锈蚀，保护度达95%以上；

3.4 可以消除高强度钢及焊缝接头因海水腐蚀造成的潜在危害。

四、         阴极保护计算

4.1 保护面积

牺牲阳极阴极保护面积分别为：


部位
面积（m2）

罐底
5026

浮顶面积
5026

罐壁面积
4775

总面积
14827


4.2 保护电流密度的选取

根据国军标GJB156-86的规定，考虑到储罐充海水的实际工作条件，本方案选取的保护电流密度为I=16Ma/m2

4.3 保护电流的计算

按照上述计算出的保护面积和选取的保护电流密度，计算保护电流如下：

   I=S×I=14827×16=237.232A

4.4 牺牲阳极材料的选择

选用高效Al阳极Al-Zn-In-Mg-Ti阳极，该阳极具有电容量大、价格便宜的特点。

4.5 牺牲阳极价格的选择

考虑到有效保护期限和每支阳极发生电流值，选用牺牲阳极规格尺寸为φ34χ460，单支阳极重1.2Kg/支。

4.6 牺牲阳极发生电流计算

每支阳极发生电流值可按下式计算：

Ir=ΔE/R

R=ρ/2Πl（ln4L/r-1）

式中：Ir——每支阳极发生电流值，A；

ΔE——阳极对钢的驱动电位，ΔE=0.3V

R——阳极接水电阻，Ω

ρ——海水电阻率，Ωcm，ρ=25Ωcm

L——阳极长度，cm，L=46cm

R——阳极当量半径，cm，r=1.7cm

现将有关数据分别带入以上式中，求得尺寸为φ34χ460的每支阳极接水电阻为R=0318Ω，每支阳极发生电流Ir=0.943A/支。

4.7 牺牲阳极使用寿命计算

牺牲阳极的使用寿命按照下式核算：

Im×W

t=  365×g×u

式中：t——牺牲阳极的有效寿命，天

      g——每支阳极的净质量，Kg，1.1Kg/支；

      u——阳极有效利用系数，u=0.7

      Im——有效保护期内每支牺牲阳极平均发生电流，A；

      W——牺牲阳极消耗率，W=3.5Kg/a

将有关数据带入上式计算结果，规格为φ34χ460的高效Al阳极的有效使用寿命为t-106天。

根据上述计算结果，规格为φ34χ46的高效铝阳极的有效使用寿命满足设计要求。

4.8 牺牲阳极用量的计算

牺牲阳极均匀分布在罐底、浮顶圆周面均匀分布配置。

牺牲阳极一律采用电焊法进行安装，不得有虚焊，以便保证良好的电性导通。阳极棒上不得沾染油污和涂漆。另外为了保证浮顶上阳极有效地保护罐壁，需采用VV22 1×16的电缆将浮顶与罐体连接起来。

4.6 保护电位的监测

储罐充满海水后，应定期测量罐体的保护电位，监测保护效果，以及判断并消除施工焊接产生杂散电流的影响。

4.7 牺牲阳极的拆除

储罐完工试压后放掉海水，并将剩余的牺牲阳极全部拆除，清理出罐。

文章中，有些内容格式被打乱了，帮LZ把资料原文贴上，方便大家讨论
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疑问：
1. 方案内对于这种特殊圆状阳极的接水电阻R的公式适合用R=ρ/2Πl（ln4L/r-1）？？哪个标准这么写过？
2. W——牺牲阳极消耗率，W=3.5Kg/a  这个消耗率明显不合乎国标GB4948-2002中对于铝锌铟镁钛阳极的年消耗率的要求，国标要求2型阳极年消耗率需小于等于3.37kg.
3. 设计对于阳极的化学性能与电化学性能要求没有写，很多供货商忽略，而这点很重要。
4.牺牲阳极的使用寿命按照下式核算：

Im×W

t=  365×g×u


什么公式？？？ 求解，出自哪个标准。设计中给的参考标准中没得。
5.  单支阳极重1.2Kg/支。请问这个是阳极净重还是总重？不一样，很不一样的。如果是总重，不适合作为计算寿命的因素，计算寿命都是按照净重算的。


我的算法如下：

图片:12123.jpg

也就是R=0.315*25/3=2.625
备注：A=开根号（3.14*1.7*1.7）=3

然后Ir=ΔE/R=0.3/2.625=0.1148A

寿命复核：
如果按照年消耗率和阳极公斤数来合算的话

1.2*365/3.37=129天

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个人的一些疑问和看法
1、文中φ34×460的圆柱状牺牲阳极是定制的吗，GB4948-2002中没有找到相关规格的牺牲阳极。如果文中的计算结果准确的话，需要的阳极大概是250根，量过大、装拆费用增加，似乎选择的阳极规格欠妥，宜选用较大规格的阳极。
2、如果文中提供的牺牲阳极合规的话，那么阳极的接水电阻计算公式应该适合
      GJB 156A-2008(已经代替GJB 156-1986)中有：
      

图片:接水电阻.JPG

     DNV_RP-B401的附录A中有：
    

图片:接水电阻2.JPG

3、阳极寿命的核算，文中的公式是：Im×W×t=365×g×u

你也很专业嘛！
我就喜欢说不的，执着，谨慎，谦虚才是搞技术的基本

引用第3楼miniwolf于2011-05-13 17:02发表的  :
个人的一些疑问和看法
1、文中φ34×460的圆柱状牺牲阳极是定制的吗，GB4948-2002中没有找到相关规格的牺牲阳极。如果文中的计算结果准确的话，需要的阳极大概是250根，量过大、装拆费用增加，似乎选择的阳极规格欠妥，宜选用较大规格的阳极。
2、如果文中提供的牺牲阳极合规的话，那么阳极的接水电阻计算公式应该适合
      GJB 156A-2008(已经代替GJB 156-1986)中有：
      [图片]
.......

楼上：φ34×460，这是圆棒型的，属于特殊类的。这个接水电阻公式应该是中的最后一个。

图片:QQ截图未命名.jpg

       文中的牺牲阳极规格为φ34×460，这种棒状阳极的型式相对于那些镯式、盘式等特殊的型式似乎更接近长条型的型式(L>4r)，这种情况下用文中的计算公式是否更合适些？
       毕竟，两种公式求解的阳极接水电阻相差很大：
      1、R=ρ（ln4L/r-1）/2ΠL=25×3.68/(2×Π×46)=0.319Ω
      2、R=0.315ρ/(A^0.5)=2.614Ω
      个人的一点看法，还望江兄指正

本方案选取的保护电流密度为I=16Ma/m2，是否有些过小！

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