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地面鋼質(zhì)貯罐底板外側(cè)外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)的制作方法

文檔序號:3392759閱讀:262來源:國知局
專利名稱:地面鋼質(zhì)貯罐底板外側(cè)外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及陰極保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種地面鋼質(zhì)貯罐底板外側(cè)外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)。
貯存石油產(chǎn)品和其它流體的各類貯罐的腐蝕是十分嚴(yán)重的,為了解決地面鋼質(zhì)貯罐底板外側(cè)的腐蝕問題?,F(xiàn)有技術(shù)中給出了一種外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng),包括恒電位儀,與恒電位儀相聯(lián)的、埋設(shè)在貯罐四周的陽極和參比電極。這種方法對大型貯罐,特別是已投產(chǎn)運(yùn)行的貯罐有較好的防腐效果,因為外加電源能提供可調(diào)的較高的輸出電壓和較大的輸出電流。但現(xiàn)有技術(shù)中實施保護(hù)的貯罐均數(shù)量少,在一個區(qū)域內(nèi)只有幾只罐,且與區(qū)域外的管道均要求電氣絕緣,來進(jìn)行區(qū)域保護(hù);罐底電位的均勻性欠佳,罐底中部不易達(dá)到要求的保護(hù)電位。對于大量大型貯罐存在的集群罐區(qū)加設(shè)絕緣法蘭將是一項要求嚴(yán)格、花費(fèi)很大的工作,倘有一處疏忽,就等于全部無效。而沒有絕緣法蘭隔離,電流將大量分散,要保護(hù)的貯罐要么過電位,要么電位達(dá)不到技術(shù)指標(biāo)。
本發(fā)明的目的在于設(shè)計一種地面鋼質(zhì)貯罐底板外側(cè)外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng),它可適用于集群罐區(qū),不要求貯罐與所有管道間連接絕緣法蘭即可正常工作,罐底電位分布均勻。工作電壓低于安全電壓,工作安全、可靠,以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處。
本發(fā)明的目的是通過設(shè)計工作面積盡可能大的陽極組,同時在陽極井中安裝電流定向發(fā)射器來實現(xiàn)的,其設(shè)計方案包括恒電位儀埋設(shè)在貯罐四周陽極井中由陽極組組成的陽極和安裝在罐群中作為測量貯罐的任一貯罐罐底邊緣土壤中的與恒電位儀相聯(lián)的參比電極,其特征在于在被保護(hù)罐群的每個貯罐四周均勻地設(shè)有四口淺深陽極井,在每口井中均設(shè)有由絕緣材料制作的、半圓柱面形的電流定向發(fā)射器,發(fā)射器的凹面朝向被保護(hù)的貯罐,陽極組位于發(fā)射器的凹面一側(cè),組成每個陽極組的每支陽極棒均由單獨(dú)的導(dǎo)線直接引到地面的接線盒進(jìn)行聯(lián)接后接到恒電位儀的正極,與罐群相連接的管道網(wǎng)的鋼質(zhì)骨架作為陰極保護(hù)電流的匯流點(diǎn)通過導(dǎo)線與恒電位儀的負(fù)極相極,恒電位儀的零電位端通過導(dǎo)線與測量罐相聯(lián),在測量罐底板外側(cè)2/3半徑處、1/3半徑處和中心處備埋設(shè)有一只測量電位用的參比電極,該參比電極的采樣半透膜開設(shè)在電極的圓柱面上,上述各部件一起組成了地面鋼質(zhì)貯罐底板外側(cè)外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)。
本發(fā)明由于采用了電流定向發(fā)射器等措施,所以可以不用加裝絕緣法蘭即可在林立的罐群中對選定罐區(qū)中的多只貯罐進(jìn)行有效的陰極保護(hù),且罐底外側(cè)電位較均勻,減少了工作量,節(jié)約了保護(hù)費(fèi)用。本發(fā)明還具有工作安全可靠、運(yùn)行壽命長、施工安裝容易等優(yōu)點(diǎn),特別適用于大型貯罐林立的集群罐區(qū)。
本發(fā)明有如下附圖

圖1陰極保護(hù)系統(tǒng)示意2淺深井陽極結(jié)構(gòu)示意3陽極組結(jié)構(gòu)示意4陽極組剖面示意5陰極電流匯流點(diǎn)聯(lián)接示意6參比電極結(jié)構(gòu)示意7參比電極剖面示意8罐區(qū)電位分布示意9電流定向發(fā)射器示意圖以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細(xì)說明。
圖1為本發(fā)明示意圖,被保護(hù)的貯罐為某地7號罐區(qū)的三只5萬立方米原油貯罐71、72、73,每臺罐底板直經(jīng)60米,罐距60米,貯罐座落在海邊,離地面0.5米便見海水。該地區(qū)內(nèi)有幾拾個萬方級大型貯罐,罐與罐之間有進(jìn)出油管、加熱管、測量管、供水管、動力套管、消防管等通過埋地或管架相連接,使得所有貯罐之間電氣聯(lián)接良好,其中與7號罐區(qū)相距50米左右有一只小型計量罐40,相距80米左右有7只5萬立方米的大型貯罐41、42、43、44、45、46、47(參見圖8)。針對上述情況,本發(fā)明給出了一種陰極保護(hù)系統(tǒng),其電源選用PS-1系列恒電位儀9,該儀器輸出電流400安,滿足起動時極化電流的要求。由于貯罐直徑達(dá)60米,為了保證罐底中部的保護(hù)電位達(dá)到技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),且施工量又不太大,本發(fā)明采用了淺深陽極井26。公知的深井陽極井深約為貯罐半經(jīng)的1.5~2倍,本發(fā)明的淺深井井深約為半徑的2/3~1倍,例如井深可選為20米,從11米深處開始安裝陽極,每口井到貯罐的距離約為半徑的1/3。每口井中安裝6組陽極10(參見圖2),每組陽極由5支φ50×1000的陽極棒11組成(參見圖3、圖4),陽極棒可由高硅鑄鐵、石黑、磁性氧化鐵或廢鋼等制作,本發(fā)明首選高硅鑄鐵。為了提高可靠性,每支陽極棒11均由單獨(dú)的導(dǎo)線28直接引到地面的接線盒32進(jìn)行聯(lián)接后接到恒電位儀9的正極。為了使陽極發(fā)射電流能在林立的罐群中按設(shè)計要求、在不加絕緣法蘭的情況下集中發(fā)射到選定的7號罐區(qū)的三只貯罐71、72、73,本發(fā)明采取在每只罐四周都設(shè)有4個陽極在工作,本發(fā)明共有8個陽極1、2、3、4、5、6、7、8,而且陽極距罐邊較近。對于相鄰的罐,可以共用陽極,以減少施工量、節(jié)省費(fèi)用,本發(fā)明中陽極3、4為71、72號罐共用,陽極5、6為72、73號罐共用,陽極1、2和陽極7、8分別為71、72號罐所用。本發(fā)明的特征之一在于在每口陽極井26中均設(shè)有由絕緣材料(例如塑料)制作的、半圓柱面形的電流定向發(fā)射器31,發(fā)射器31的形狀參見圖9。安裝時,發(fā)射器31的凹面朝向被保護(hù)的貯罐,陽極組10位于發(fā)射器31的凹面一側(cè)。對于兩個貯罐共用的陽極,其電流定向發(fā)射器的凹面中線徑向應(yīng)與兩個貯罐的中心連線相垂直?,F(xiàn)場的大量測量、試驗表明,管道與罐體電聯(lián)接性能良好,管道體電阻極低,而貯罐上有很多管道36引到骨架37上,因此,本發(fā)明把與罐群相連的管道網(wǎng)36的鋼質(zhì)骨架37作為陰極保護(hù)電流的匯流點(diǎn)33,通過導(dǎo)線與恒電位儀9的負(fù)極相聯(lián)。恒電位儀9的零電位端通過導(dǎo)線與測量罐72相聯(lián)。為了及時、準(zhǔn)確地測定罐底電位,在測量罐72底板外側(cè)3/2半徑處、1/3半徑處和中心處各埋設(shè)有一支專門設(shè)計的參比電極34,其采樣半透膜19不像公知的參比電極那樣設(shè)在軸向端面,而是開設(shè)在電極的圓柱面(17、21)上,這樣測量結(jié)果較準(zhǔn)確。以上備部件一起組成了地面鋼質(zhì)貯罐底板外側(cè)外加電流陰板保護(hù)系統(tǒng),采用本系統(tǒng),可以在罐群中任意選定幾只罐實施陰極保護(hù),且進(jìn)出罐體的管道無需加設(shè)絕緣法蘭。
圖2為淺深井陽極結(jié)構(gòu)示意圖,每口陽極井26中均設(shè)有6個陽極組10為佳。陽板組10背向保護(hù)罐的一側(cè)安裝有電流定向發(fā)射器31,它類似于雷達(dá)的無線陣面,是一種電隔離陣面,將背離保護(hù)罐方向的電流阻斷,使電流發(fā)射到罐底板上。在陽極井中的砂30內(nèi),可設(shè)有透氣管29。
圖3、圖4給出了陽極組結(jié)構(gòu)示意圖,選用5支陽極棒11為佳。陽極棒11由塑料電極架13支撐,均勻分布在外殼12內(nèi),每根電極棒的導(dǎo)線28均由環(huán)氧封頭15固定,然后直接引到地面的接線盒32聯(lián)接,并通過按線架16聯(lián)到恒電位儀9。
圖5為陰極電流匯流點(diǎn)聯(lián)接示意圖。恒電位儀的負(fù)極本來應(yīng)用較粗的導(dǎo)線(例如100mm2)接到罐體,但導(dǎo)線的體電阻遠(yuǎn)大于管道36、骨架37的電阻,所以本發(fā)明將匯流點(diǎn)33選在骨架37上可以減少線壓降,節(jié)省成本,提高可靠性。
圖6、圖7為罐底專用測量參比電極34結(jié)構(gòu)示意圖,包括電極體21、電解質(zhì)24、中心極22和導(dǎo)線23 ,電極體21、中心電極22可采用紫銅制作,電解質(zhì)24可采用硫酸銅,主體結(jié)構(gòu)可與公知的參比電極相同,其特征在于電極體21的外面設(shè)有鍍鋅套管,該鋼質(zhì)套管在安裝時可保護(hù)電極體不受損傷,套管21軸向兩端均有環(huán)氧密封18,電極34的圓柱面(包括電極體21和套管17)上開有三個均勻分布的采樣孔35,孔35內(nèi)設(shè)有絕緣套20,絕緣套20內(nèi)設(shè)有古藤制作的采樣半透膜19,電極體21與外套管17之間設(shè)有供穿線或噴水用的通道25。半透膜19也可采用公知的陶瓷制作,但古藤的性能、使用壽命均高于現(xiàn)有材料。通道的數(shù)目至少要5個,罐底三個電極34的導(dǎo)線23依次從孔25中穿過,最外面的電極需穿過兩條導(dǎo)線23,其余通道25作為測量時噴水用。安裝時,先在罐底打孔,電極線25穿在通道5內(nèi),然后將電極34依次推入孔內(nèi),由于外套17的保護(hù),電極34不會受到損傷。該參比電極是全方位的,由于三只半透膜相間各120°,不論電極34在裝入罐底時處于何種角度,總有一點(diǎn)最靠近罐底板,從而保證了測量的準(zhǔn)確性,除用于本系統(tǒng)外,也可用于任何貯罐底板電位的測量。
圖8為罐群電位分布圖,圖中數(shù)字為電位實測結(jié)果,負(fù)值,單位為毫伏。未加保護(hù)時,罐底板外側(cè)自然電位為0.677伏,保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行后,最低保護(hù)電位為-0.9040伏,最負(fù)為-1.448伏,72號罐底部電位分別為-1.426、-1.409和-1.430伏,基座混凝土中鋼筋電位為-0.93伏,任何測試點(diǎn)都達(dá)到石油部SYJ7-84標(biāo)準(zhǔn)中-0.85伏的要求。距71號罐50米的一只小型計量灌40(罐距小于71號罐和72號罐間的距離)最低電位為-0.96負(fù)伏,最負(fù)電位為-1.047伏,達(dá)到了保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。距7號罐區(qū)80米遠(yuǎn)的6只萬方級貯罐41、42、43、44、45、46電位有些負(fù)移,腐蝕程度有所降低。距7號罐區(qū)200米遠(yuǎn)的渣油罐47受本系統(tǒng)影響就很小。因此,本系統(tǒng)能按設(shè)計要求,在不加絕緣法蘭的情況下,將電流集中到選定的保護(hù)區(qū)。
圖9為電流定向發(fā)射器示意圖,可采用塑料制作。
本系統(tǒng)的工作壽命主要取決于陽極的損耗,本發(fā)明共用240支高硅鑄鐵陽極,每支陽極重15kg,總重3600kg,按70%的使用率計,有效重量為2520kg,高硅鑄鐵陽極損耗率取為每年0.3kg,使用壽命可長達(dá)56年。由于深井陽極無法更換和維修。本系統(tǒng)運(yùn)行壽命設(shè)計長于50年。
權(quán)利要求
1.地面鋼質(zhì)貯罐底板外側(cè)外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng),包括恒電位儀(9)、埋設(shè)在貯罐四周陽極井(26)中由陽極組(10)組成的陽極(1、2、3、4、5、6、7、8)和安裝在罐群(71、72、73)中作為測量貯罐的任一貯罐(72)罐底邊緣土壤中的與恒電位儀相聯(lián)的參比電極(27),其特征在于在被保護(hù)罐群的每個貯罐四周均勻地設(shè)有四口淺深陽極井(26),在每口井中均設(shè)有由絕緣材料制作的、半圓柱面形的電流定向發(fā)射器(31),發(fā)射器(31)的凹面朝向被保護(hù)的貯罐,陽極組(10)位于發(fā)射器(31)的凹面一側(cè),組成每個陽極組(10)的每支陽極棒(11)均由單獨(dú)的導(dǎo)線(28)直接引到地面的接線盒(32)進(jìn)行聯(lián)接后接到恒電位儀(9)的正極,與罐群相連的管道網(wǎng)(36)的鋼質(zhì)骨架(37)作為陰極保護(hù)電流的匯流點(diǎn)(33),通過導(dǎo)線與恒電位儀(9)的負(fù)極相聯(lián),恒電位儀的零電位端通過導(dǎo)線與測量罐(72)相聯(lián),在測量罐(72)底板外側(cè)2/3半徑處、1/3半徑處和中心處各埋設(shè)有一只測量電位用的參比電極(34),參比電極的采樣半透膜(19)開設(shè)在電極的圓柱面(17、21)上,上述各部件一起組成了地面鋼質(zhì)貯罐底板外側(cè)外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陰極保護(hù)系統(tǒng),其特征在于所說的陽極組(10)由五只陽極棒(11)組成為最佳,所說的陽極井(26)中的每個陽極(1、2、3、4、5、6、7、8)由六個陽極組(10)組成為最佳。
3.一種用于權(quán)利要求1或2所述的陰極保護(hù)系統(tǒng)的測量貯罐底扳電位用的參比電極(34),包括電極體(21)、電解質(zhì)(24)、中心極(22)和導(dǎo)線(23),其特征在于電極體(21)的外面設(shè)有鍍鋅套管(17),套管(17)兩端均有環(huán)氧密封(18),電極(34)的圓柱面(17、21)上開有三個均勻分布的采樣孔(35),孔(35)內(nèi)設(shè)有絕緣套(20),絕緣套(20)內(nèi)設(shè)有古藤制作的采樣半透膜(19),電極體(21)與外套管(17)之間設(shè)有供穿線或噴水用的通道(25)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種地面鋼質(zhì)貯罐底板外側(cè)外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng),包括恒電位儀、埋設(shè)在貯罐四周陽極井中的陽極和參比電極,其特征在于每個貯罐四周均勻地設(shè)有四個淺深井陽極,每個陽極均設(shè)有朝向貯罐的電流定量發(fā)射器,每個陽極由六組陽極組組成,每個陽極組由5根陽極棒組成,并由單獨(dú)的引線引到地面。本發(fā)明可以不用加裝絕緣法蘭即可在林立的罐群中對選定罐區(qū)的多只貯罐進(jìn)行有效的陰極保護(hù),工作安全可靠,運(yùn)行壽命長,施工安裝容易。
文檔編號C23F13/00GK1122845SQ9411775
公開日1996年5月22日 申請日期1994年11月9日 優(yōu)先權(quán)日1994年11月9日
發(fā)明者黃金炮, 凌隆志 申請人:黃金炮
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