專利名稱：地面貯罐底板外側(cè)陰極保護(hù)新方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬防腐領(lǐng)域，特別是涉及一種用于地面大型貯罐底板外側(cè)陰極保護(hù)的新方法。
貯罐底板外側(cè)的腐蝕問題已引起世界各國關(guān)注。自1939年德國首次在貯罐底板外側(cè)采用外加電流陰極保護(hù)以來的五十余年實踐認(rèn)為，陰極保護(hù)是一種防止貯罐底板腐蝕行之有效的方法，各國政府相繼制定法律、法規(guī)，貯罐底板要進(jìn)行陰極保護(hù)。1990年6月，在美國召開了關(guān)于地上鋼貯罐第一屆國際專題討論會議。腐蝕與防腐蝕是其重要議題之一。可見貯罐腐蝕問題的嚴(yán)重性、世界性和解決問題的迫切性。罐底板外側(cè)陰極保護(hù)系統(tǒng)從以往陽極結(jié)構(gòu)的安置方式看，大體有四種結(jié)構(gòu)形式(見圖2)。但，共有的特征和埋地管道陰極保護(hù)一樣，陽極距罐底板都有一定距離，導(dǎo)致(1)從陽極流出的電流總是經(jīng)過土壤、砂墊層、瀝青砂墊層等流向底板的同時也向土壤四周漫流(如圖2中箭頭方向)，導(dǎo)致可能會對鄰近的金屬構(gòu)筑物造成新的干擾和新的腐蝕威脅。為了保證罐底板流入有足夠保護(hù)電，就一定要用絕緣法蘭將與罐有電性聯(lián)結(jié)的地下金屬構(gòu)筑物完全隔離開來;(2)從陽極流向罐底板的電流分布是不均勻的(隨著貯罐內(nèi)介質(zhì)進(jìn)、出，罐底板與瀝青砂等墊層接觸電阻也隨之變化;在罐底與有效陽極區(qū)域之間還有不均勻土壤電解質(zhì)地段，尤其是高電阻率土層和墊層，這樣就會出現(xiàn)難以把陽極(地床)電流均勻引向罐底板，另外，罐周圍電屏蔽效應(yīng)有時也會妨礙罐底板的電流均勻分布)，罐底板中心保護(hù)電位與罐底板邊緣保護(hù)電位最大差值可達(dá)300毫伏，最先進(jìn)水平也有130毫伏。罐的直徑越大，這種不均勻性也就越大。所以自1939年有記載以來，地面大型貯罐鋼底板外側(cè)陰極保護(hù)的現(xiàn)行方法，大都存在以上這些弊端。這些弊端一定程度上限制了這一傳統(tǒng)陰極保護(hù)技術(shù)在貯罐底板中的推廣應(yīng)用(Handbook of Cathodicprotection 1990，P14，22，20-5)(防食シ-ヌ No.5 P54-59 1975.8)綜上所述，貯罐底板外側(cè)實施傳統(tǒng)的陰極保護(hù)方式必須要考慮安裝費時費事的絕緣法蘭，要考慮底板中心與邊緣保護(hù)電位的均勻性，以及對臨近構(gòu)筑物干擾腐蝕問題等等，各國科學(xué)家曾作過不少努力，并有所改進(jìn)，但沒有徹底解決有關(guān)技術(shù)問題。
本發(fā)明的目的在于提供一種適用于地面大型貯罐底板外側(cè)的陰極保護(hù)新方法，從根本上解決地下金屬防腐蝕問題現(xiàn)有技術(shù)的諸多弊端。
(一)本發(fā)明陰極保護(hù)新方法包括(1)在貯罐鋼底板(陰極)和罐基礎(chǔ)之間鋪設(shè)一層由能進(jìn)行電子導(dǎo)電的GK-1石墨陽極層和一層能進(jìn)行離子導(dǎo)電的GK-2固體電解質(zhì)層構(gòu)成的GK“復(fù)合墊層”。
(2)貯罐鋼底板座在復(fù)合墊層上，即構(gòu)成三明治式陰極保護(hù)結(jié)構(gòu)，在整個結(jié)構(gòu)的邊緣用密封膠絕緣密封。
(3)用恒電位儀作直流極化電源，其正極連接在GK復(fù)合墊層的陽極層上，負(fù)極接在貯罐鋼底板上，構(gòu)成陰極保護(hù)系統(tǒng)。
極化電源供電時從正極流出的電流，通過在GK-1陽極層上均勻設(shè)置的陽極通電點裝置引入陽極層，然后通過固體電解質(zhì)層流向貯罐鋼底板后返回極化電源的負(fù)極，調(diào)整鋼底板陽極極化程度，即可實施罐底板外側(cè)陰極保護(hù)。
(二)貯罐鋼底板陰極極化程度由埋設(shè)在GK-2固體電解質(zhì)層中石墨電極作為測量參比電極測試而得(用DT830萬用表)，當(dāng)極化電位負(fù)偏自然電位200-400毫伏時，即可認(rèn)為罐底板得到可靠的陰極保護(hù)。
(三)GK復(fù)合墊層中的GK-1陽極層由程度為150-200目鱗片石墨和無機(jī)(硅酸鉀鈉)膠凝材料按1-1.5∶0.5-1.5比例混合凝固而成。厚度1-3毫米，GK-2固體電解質(zhì)層由粒度為180-200目鈉BETA氧化鋁和無機(jī)硅酸鉀鈉膠凝材料按1-1.2∶0.1-1的比例混合凝固而成，厚度為1-7毫米。
本發(fā)明具有以下效果1.貯罐底板陰極保護(hù)電位分布均勻，對大型貯罐效果更明顯;對罐區(qū)附近金屬構(gòu)筑物無干擾;
2.原油貯罐底板外側(cè)一般使用7-10年即要發(fā)生腐蝕穿孔漏油事故。若不計漏油、停產(chǎn)、貯罐利用率降低和環(huán)境污染的直接和間接損失，僅從節(jié)約維修費來計算，其經(jīng)濟(jì)效益為一座一萬立方米鋼質(zhì)拱頂貯油罐大修期一般五-七年(現(xiàn)以七年計算)，每次底板大修理費約為10余萬元，采用本發(fā)明的新方法可延長壽命至45年，則可節(jié)約五次大修費共50多萬元。
目前國內(nèi)外已公認(rèn)陰極保護(hù)是控制貯罐底板外側(cè)腐蝕的一種經(jīng)濟(jì)而有效的方法。而罐底板用本發(fā)明實施陰極保護(hù)更是一種全新方法，省卻了國內(nèi)外一直沿用費錢又費事的絕緣法閆，并可排除對罐群中單座罐實施外加電流陰極保護(hù)的限制，所以具有更廣泛應(yīng)用前景和更可觀的經(jīng)濟(jì)效益，屬國際領(lǐng)先水平。
附圖及其說明如下


圖1是貯罐底板外側(cè)陰極保護(hù)新方法裝置示意圖。
圖中1-貯罐鋼底板(陰極)，2-GK-2固體電解質(zhì)層，3-石墨參比電極，4-GK-1石墨陽極層(陽極)，5-陽極層通電點裝置，6-絕緣層，7-貯罐原基礎(chǔ)，8-極化電源，9-高阻抗電位表。
圖2為現(xiàn)有貯罐底板陰極保護(hù)的陽極結(jié)構(gòu)類型。
圖中箭頭為陰極保護(hù)電流流動方向。
圖中1-罐，2-犧牲陽極，3-淺埋陽極地床，4-深井陽極地床，5-傾斜式陽極地床，6-極化電源(恒電位儀)。
實施例1 三明治式陰極保護(hù)結(jié)構(gòu)及其陰保系統(tǒng)將一座一萬立方米舊貯油罐底板割除后，在原來罐基礎(chǔ)7上增鋪GK復(fù)合墊層4和2，其中GK-1石墨陽極層4厚3毫米，GK-2固體電解質(zhì)層2厚5毫米，然后在其上再鋪設(shè)更新的罐底板(陰極)1;石墨參比電極3埋于GK-2固體電解質(zhì)層2中;陽極層通電點裝置5設(shè)于4內(nèi);復(fù)合墊層外緣涂敷聚氨酯密封膠作為絕緣層6，即構(gòu)成三明治式保護(hù)結(jié)構(gòu)，最后用恒電位儀8作極化電源，其正極接GK-1陽極層4的通電點5上，負(fù)極接被保護(hù)的貯罐鋼底板(陰極1)上;用高阻抗電位表9-監(jiān)測罐底板在固體電解質(zhì)中(相對于石墨參比電極3)的自然電位;然后，接通極化電源，使鋼底板進(jìn)行陰極極化至負(fù)偏自然電位200-500毫伏范圍，則罐底板外側(cè)就得到可靠陰極保護(hù)。此時恒電位儀輸出電流為1-3安培，輸出電壓為1-5伏，底板中心和邊緣電位差為90毫伏。
實施例2 GK-1陽極層制備1.用粒度為150目鱗片石墨和市售無機(jī)硅酸鉀鈉膠凝材料，按1∶0.1混合凝固而成;厚度1毫米;
2.上例粒度為200目，比例為1.5∶1.2，厚度為2毫米;其余同例2-1。
實施例3 GK-2固體電解質(zhì)層的制備1.選用粒度為180目的鈉-BETA氧化鋁(Na-β-Al2O3)和市售(北京泡花堿廠生產(chǎn))無機(jī)硅酸鉀鈉膠凝材料按1∶0.1混合凝固而成;厚度3毫米;
2.實施例3-1，其粒度改為200目，比例為1.2∶1;厚度7毫米，其余同;
權(quán)利要求
1.一種地面大型貯罐底板外側(cè)陰極保護(hù)新方法，包括采用三明治式保護(hù)結(jié)構(gòu)，恒電位儀，參比電極，高阻抗電位表，其特征在于三明治式保護(hù)結(jié)構(gòu)的構(gòu)成是在貯罐原基礎(chǔ)7上增鋪由GK-1石墨陽極層4，GK-2固體電解質(zhì)層2組成的復(fù)合墊層；在其上再鋪設(shè)更新的罐底板(陰極)1；石墨參比電極3埋于2中；陽極層通電點裝置5設(shè)于4內(nèi)；復(fù)合墊層外緣涂敷聚氨酯密封膠作絕緣層6-即構(gòu)成三明治式保護(hù)結(jié)構(gòu)；用恒電位儀8作極化電源，其正極接GK-1陽極層4的通電點5上；負(fù)極接被保護(hù)的貯罐底板陰極1上；高阻抗電位表9監(jiān)測罐底板1在固體電解質(zhì)中(相對于石墨參比電極3)的自然電位和保護(hù)電位而構(gòu)成陰極保護(hù)系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的陰極保護(hù)新方法，其特征在于所述的GK-2固體電解質(zhì)層由粒度為180-200目鈉-BETA氧化鋁(Na-β-Al2O3)粉和無機(jī)硅酸鉀鈉膠凝材料按1-1.2∶0.1-1比例混合凝固而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的陰極保護(hù)新方法，其特征在于所述的GK-1陽極層由粒度為150-200目的鱗片石墨粉和無機(jī)硅酸鉀鈉膠凝材料按1-1.5∶0.1-1.2比例混合凝固而成。
全文摘要
一種地面貯罐底板外側(cè)陰極保護(hù)新方法，屬于金屬防腐蝕領(lǐng)域，包括三明治式保護(hù)結(jié)構(gòu)在貯罐原基礎(chǔ)上，增鋪石墨陽極層、固體電解質(zhì)層組成的復(fù)合墊層，石墨參比電極埋于其中，陽極層通電點裝置設(shè)于陽極層內(nèi)，復(fù)合墊層外涂敷聚氨酯密封膠絕緣。外接恒電位儀，高阻抗電位表，構(gòu)成陰極保護(hù)系統(tǒng)。貯罐底板陰極保護(hù)電位分布均勻，對罐區(qū)附近金屬構(gòu)筑物無干擾。不用絕緣法蘭，延長貯罐壽命，節(jié)約維修經(jīng)費，是一種經(jīng)濟(jì)而有效的控制貯罐底板外側(cè)腐蝕的方法。
文檔編號C23F13/06GK1080669SQ92108479
公開日1994年1月12日 申請日期1992年6月30日 優(yōu)先權(quán)日1992年6月30日
發(fā)明者葛斗福, 張宗旺, 李春光, 陳昆剛, 樊增釗, 張承典, 徐乃欣 申請人:華東輸油管理局