临时牺牲阳极保护工艺

文档序号:1885114 发布日期:2021-11-26 浏览:23次 >En<

阅读说明:本技术 临时牺牲阳极保护工艺 (Temporary sacrificial anode protection process ) 是由 逯彦伟 刘光洲 陈士强 刘菲菲 唐彪 江玉仁 于 2021-09-01 设计创作,主要内容包括:本发明公开了临时牺牲阳极保护工艺,包括以下步骤:根据储罐临时试压的介质选择牺牲阳极,基材如:铝、锌、镁、铁;根据储罐的结构与尺寸计算储罐内表面的保护面积S;根据储罐临时试压的介质选取储罐内壁保护电流密度i,本发明通过在进行水压试验的钢制石油储罐的内部网状均匀布置棒式阳极,从而保证储罐内部各个部位尽量有阳极分布,储罐内部快速达到保护的极化电位,确保临时性保护效果,从而极大的提高了钢制石油储罐的使用寿命,同时阳极采用串式结构,从而确保了阳极均布效果,并且串式结构中每串有一个或两个固定点,减少了在储罐内部固定点的安装,进而极大的避免了后期阳极拆除造成的麻烦,有利于实际的使用。(The invention discloses a temporary sacrificial anode protection process, which comprises the following steps: according to the selection of the sacrificial anode for the medium of temporary pressure test of the storage tank, the base materials are as follows: aluminum, zinc, magnesium, iron; calculating the protection area S of the inner surface of the storage tank according to the structure and the size of the storage tank; the rod type anodes are uniformly arranged in a net shape in the steel petroleum storage tank for carrying out the hydrostatic test, so that anode distribution at each part in the storage tank is ensured to be as much as possible, the polarization potential for protection is quickly reached in the storage tank, and the temporary protection effect is ensured, so that the service life of the steel petroleum storage tank is greatly prolonged.)

临时牺牲阳极保护工艺

技术领域

本发明属于阳极保护领域,具体为临时牺牲阳极保护工艺。

背景技术

现有生活中,钢制储罐工程是石油、化工、粮油、食品、消防、交通、冶金、国防等行业必不可少的、重要的基础设施,我们的经济生活中总是离不开大大小小的钢制储罐,钢制储罐在国民经济发展中所起的重要作用是无可替代的。随着眼前储罐行业的不断发展,越来越多的行业和企业运用到了储罐,越来越多的企业进入到了储罐行业,钢制储罐是储存各种液体原料及成品的专用设备,对许多企业来讲没有储罐就无法正常生产,特别是国家战略物资储备均离不开各种容量和类型的储罐,我国的储油设施多以地上储罐为主,且以金属结构居多,而在原油商业储备中常常需要使用钢制石油储罐对石油进行储存。

但是现有的钢制石油储罐在正式投入使用时,需要采用便于获取的介质对储罐内壁进行水压试验,在此期间其内壁钢结构对保护电流需求大,若是缺乏保护措施,会导致钢制石油储罐的使用寿命降低,不利于实际的使用。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供临时牺牲阳极保护工艺,解决了背景技术中提到的问题。

为了解决上述问题,本发明提供了一种技术方案:

临时牺牲阳极保护工艺,包括以下步骤:

S1、根据储罐临时试压的介质,选择牺牲阳极材料;

S2、根据储罐的结构与尺寸计算储罐内表面的保护面积S;

S3、根据储罐临时试压的介质,选取储罐内壁保护电流密度i;

S4、按照被保护储罐内壁的实际面积S与选取的保护电流密度i计算储罐内壁的保护电流I=Si;

S5、根据每个储罐需要的保护电流和有效保护期的技术要求,确定选取的牺牲阳极材料的规格尺寸;

S6、计算每块牺牲阳极的发生电流值;

S7、计算牺牲阳极的使用寿命;

S8、计算牺牲阳极用量;

S9、按照计算所得数据进行阳极串数量确认,进一步进行阳极串铺设与安装操作。

作为优选,所述步骤S2中储罐内表面保护面积的计算公式为:S=πDh+1/2πD2

其中,S为罐底内壁被保护面积,D为罐体直径,h为被保护罐体侧壁高度。

作为优选,所述步骤S6中每块牺牲阳极的发生电流值计算公式为:Ia=ΔE/R,

其中,R=(0.315ρ)/√A,Ia为每块牺牲阳极发生电流量,ΔE为牺牲阳极驱动电位,R为牺牲阳极接水电阻,ρ为腐蚀介质电阻率,A为阳极表面积。

作为优选,所述步骤S7中牺牲阳极的使用寿命计算公式为:Y=【(WQ)/(8760Im)】1/K,

其中,W为每块牺牲阳极的净重,Q为牺牲阳极的实际电容量,1/K为系数,1/K=0.8,Im=0.8Ia为阳极发出的平均电流量。

作为优选,所述步骤S8中牺牲阳极用量的计算公式为:N=I/Ia

作为优选,所述步骤S9中阳极串的铺设与安装操作具体包括以下步骤:

S91、首先在阳极拉索上等距,呈45度固定棒式阳极构成阳极串;

S92、接着在罐体内壁的底部与顶部等距铺设阳极串,阳极串的两端为串式阳极电性连接点通过机械或者电焊连接固定,同时保证每根阳极串均与罐体电性连接,单个阳极体与被保护结构间距50~100mm;

S93、然后在储罐顶的底部距离边缘10~30mm的圆上,通过机械或者电焊连接均匀布置阳极串的固定点;

S94、在储罐顶的底部与罐体的内壁之间等距安装连接电缆,并呈45度均布,连接电缆的两端为电缆电连接点。

作为优选,所述步骤S92中阳极串的电连接点采用电焊或者螺栓紧固方法连接。

作为优选,所述步骤S93中储罐顶的底部的阳极串采用螺栓进行固定。

作为优选,所述步骤S94中电缆电连接点采用铝热焊或者手工电弧焊连接。

本发明的有益效果是:本发明通过在进行水压试验的钢制石油储罐的内部网状均匀布置棒式阳极,从而保证储罐内部各个部位尽量有阳极分布,储罐内部快速达到保护的极化电位,确保临时性保护效果,从而极大的提高了钢制石油储罐的使用寿命,同时阳极采用串式结构,从而确保了阳极均布效果,并且串式结构中每串有一个或两个固定点,减少了在储罐内部固定点的安装,进而极大的避免了后期阳极拆除造成的麻烦,有利于实际的使用。

附图说明

为了易于说明,本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。

图1是本发明罐壁牺牲阳极安装示意图;

图2为图1沿A-A方向上的剖视图;

图3是本发明储罐内壁保护示意图;

图4是本发明第一阳极串与浮盘连接示意图;

图5是本发明储罐内壁的底部与浮盘底部保护示意图;

图6是本发明铝棒组装结构示意图。

图中:1、储罐;2、储罐顶;3、连接电缆;4、电缆电连接点;5、第一阳极串;6、第二阳极串;7、阳极电连接点;8、棒式阳极。

具体实施方式

如图1-6所示,本具体实施方式采用以下技术方案:

实施例:

临时牺牲阳极保护工艺,包括以下步骤:

S1、根据储罐临时试压的介质,选择牺牲阳极材料;

S2、根据储罐的结构与尺寸计算储罐内表面的保护面积S;

S3、根据储罐临时试压的介质,选取储罐内壁保护电流密度i;

S4、按照被保护储罐内壁的实际面积S与选取的保护电流密度i计算储罐内壁的保护电流I=Si;

S5、根据每个储罐需要的保护电流和有效保护期的技术要求,确定选取的牺牲阳极材料的规格尺寸;

S6、计算每块牺牲阳极的发生电流值;

S7、计算牺牲阳极的使用寿命;

S8、计算牺牲阳极用量;

S9、按照计算所得数据进行阳极串数量确认,进一步进行阳极串铺设与安装操作。

进一步的,所述步骤S2中储罐内表面保护面积的计算公式为:S=πDh+1/2πD2

其中,S为罐底内壁被保护面积,D为罐体直径,h为被保护罐体侧壁高度。

进一步的,所述步骤S6中每块牺牲阳极的发生电流值计算公式为:Ia=ΔE/R,

其中,R=(0.315ρ)/√A,Ia为每块牺牲阳极发生电流量,ΔE为牺牲阳极驱动电位,R为牺牲阳极接水电阻,ρ为腐蚀介质电阻率,A为阳极表面积。

进一步的,所述步骤S7中牺牲阳极的使用寿命计算公式为:Y=【(WQ)/(8760Im)】1/K,

其中,W为每块牺牲阳极的净重,Q为牺牲阳极的实际电容量,1/K为系数,1/K=0.8,Im=0.8Ia为阳极发出的平均电流量。

进一步的,所述步骤S8中牺牲阳极用量的计算公式为:N=I/Ia

进一步的,所述步骤S9中阳极串的铺设与安装操作具体包括以下步骤:

S91、首先在阳极拉索上等距,呈45度固定棒式阳极构成阳极串;

S92、接着在罐体内壁的底部与顶部等距铺设阳极串,阳极串的两端为串式阳极电性连接点通过机械或者电焊连接固定,同时保证每根阳极串均与罐体电性连接,单个阳极体与被保护结构间距50~100mm;

S93、然后在储罐顶的底部距离边缘10~30mm的圆上,通过机械或者电焊连接均匀布置阳极串的固定点;

S94、在储罐顶的底部与罐体的内壁之间等距安装连接电缆,并呈45度均布,连接电缆的两端为电缆电连接点。

进一步的,所述步骤S92中阳极串的电连接点采用电焊或者螺栓紧固方法连接。

进一步的,所述步骤S93中储罐顶的底部的阳极串采用螺栓进行固定。

进一步的,所述步骤S94中电缆电连接点采用铝热焊或者手工电弧焊连接。

具体的:在进行实际的操作时,水压试验期间采用十万立方储罐,试验介质:天然海水,其直径φ=80m,数量为12台,首先选择铝合金牺牲阳极材料,设计保护范围为储罐浮盘和底板内壁、储罐垂直内壁,设计保护技术指标,设计有效保护器为60天,在有效保护期内,被保护储罐内壁的保护电位应处于-0.85V~-1.10V,相对于Cu/饱和CuSO4参比电极,在有效保护期内,需要保证阴极保护系统运行安全可靠,然后即可开始设计储罐内壁阴极保护:

首先选择牺牲阳极材料,牺牲阳极材料主要有锌合金、铝合金、镁合金等,其中,锌合金阳极在高温下易发生极性逆转和性价比不高,而镁合金阳极电位较负,放置在海水中消耗过快;铝合金牺牲阳极具有电流量大,性能稳定的特点,可以使用在储罐内壁的阴极保护中,采用溶解性能较好,试验期间在天然海水的介质中适应性强的铝合金牺牲阳极对储罐内壁进行保护,其电化学性能如下表所示:

然后根据储罐的结构与尺寸计算储罐内表面的保护面积S,S=πDh+1/2πD2,其中,S为罐底内壁被保护面积,单位为m2,D为罐体直径,单位m,h为被保护罐体侧壁高度,h=20.2m,经计算,每台十万立方储罐内壁的保护面积为S=15122.24m2

接着选取储罐内壁保护电流密度i=95mA/m2

按照被保护储罐内壁的实际面积S与选取的保护电流密度i计算储罐内壁的保护电流I=Si=1436.6128A;

根据每个储罐需要的保护电流和有效保护期60天的技术要求,确定选取的铝合金牺牲阳极材料的规格尺寸为φ20×500mm,每块阳极的净重为0.42kg;

计算每块牺牲阳极的发生电流值,Ia=ΔE/R,其中,R=(0.315ρ)/√A,Ia为每块牺牲阳极发生电流量,ΔE为牺牲阳极驱动电位,ΔE=0.25V,R为牺牲阳极接水电阻,ρ为腐蚀介质电阻率,ρ=25Ω·cm,A为阳极表面积,将有关数据代入上式中,求得选用牺牲阳极的发生电流量Ia=0.565A/块;

计算牺牲阳极的使用寿命,Y=【(WQ)/(8760Im)】1/K,其中,W为每块牺牲阳极的净重,Q为牺牲阳极的实际电容量,1/K为系数,1/K=0.8,Im为阳极发出的平均电流量,Im=(0.6~0.8)Ia,将有关数据代入Y=【(WQ)/(8760Im)】1/K中,得出Y=0.203年,即74天,因此牺牲阳极的使用寿命满足工程设计使用要求;

计算牺牲阳极用量,N=I/Ia,经计算得到十万立方储罐内壁阳极用量为N=2543根,为了均匀布置阳极,选用2550根;

按照计算所得数据进行阳极串铺设与安装操作,首先在阳极拉索上等距焊接铝棒构成阳极串,如图6所示,接着在罐体内壁的底部与浮盘底部等距铺设阳极串,阳极串的两端为铝阳极电连接点,铝阳极电连接点采用电焊或者螺栓紧固方法连接,同时保证每根阳极串均与罐体电连接,罐体内壁底部与浮盘底部的安装方式均如图5所示,然后在浮盘底部安装阳极串,浮盘底部的阳极串采用M10镀锌螺栓进行固定,如图3与图4所示,然后在浮盘顶部与罐体的内壁之间等距安装连接电缆,并呈45度均布,如图3所示,连接电缆的两端为电缆电连接点,电缆电连接点采用铝热焊或者手工电弧焊连接。

采用上述工艺对钢制石油储罐进行保护,通过在钢制石油储罐的内部均匀布置阳极,从而保证每个裸钢尽量有阳极分布,能够确保临时性保护效果,从而极大的提高了钢制石油储罐的使用寿命,同时阳极采用串式结构,从而确保了阳极均布效果,并且串式结构中每串有一个或两个固定焊点,减少了焊点的安装,进而极大的避免了后期阳极拆除造成的麻烦,有利于实际的使用。

在本发明的描述中,需要理解的是,术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。

此外,术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量,由此,限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定,对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

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