网状混合金属氧化物阳极在储罐阴极保护中的应用简析

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇网状混合金属氧化物阳极在储罐阴极保护中的应用简析范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘 要：网状阳极阴极保护系统是目前国际上先进的专门针对新建储罐的一种有效的阴极保护方法，尤其是针对新建的大型储罐，不管是从造价上，还是保护效果和保护年限考虑，目前该系统是最佳选择。本文将对网状混合金属氧化物阳极在储罐区的阴极保护系统中的应用作简单的简析论述。

关键词：网状混合金属氧化物阳极；阴极保护；设计应用

引 言

石油化工企业有大量的管线及储罐等钢结构物埋在土壤中，为了防止其腐蚀，通常要对其进行阴极保护。外加电流阴极保护系统以投资低，保护范围大和保护电流可调等优点而得到广泛应用。

1 储罐防腐的必要性

石油化工企业有大量的管线及储罐等钢结构物埋在土壤中，为了防止其腐蚀，通常要对其进行阴极保护。外加电流阴极保护系统以投资低，保护范围大和保护电流可调等优点而得到广泛应用。作为外加电流阴极保护系统的重要部分，辅助阳极材料的研究一直受到人们的重视，一般用于地下金属结构阴极保护的阳极材料有废钢铁、石墨、高硅铸铁和金属氧化物阳极等，废钢铁和石墨己很少使用，高硅铸铁是我国目前应用最广泛的阳极。由于高硅铸铁阳极脆性大、易损坏、只能铸造成型、消耗速率大、比重较大，并且在使用中易产生缩颈问题而导致过早失效，因此在国外己越来越多地被金属氧化物阳极所取代。设计时一般采用深井阳极技术，以达到保护电流均匀、减少屏蔽和干扰等目的。近年来，对已建罐补加阴极保护出现斜井阳极地床、双层罐底等技术，新建罐时也采用混合金属氧化物网状阳极系统。

2 储罐腐蚀原因

2.1 水土影响

为避雷和消除静电，油罐需接地，当接地材料和罐底板的材质不同时就会形成电偶，造成腐蚀。这一因素本应归在土壤腐蚀中，但由于它可作为一个单独因素影响罐底的腐蚀，例如罐的排水、消防喷水、罐底板穿孔漏水等都会加速底板腐蚀，当有温度作用时，更会加强水的腐蚀作用。土壤作为腐蚀环境的特点之一是它的非均匀性。结构和组成不同的土壤会在同一金属的不同部位造成不同的环境效应，引起不同的金属/界面电位差，从而建立起明显的阴极区和阳极区。氧浓度的差别（差异充气）、活度或盐浓度的不同，均可导致腐蚀电池的形成。在罐底氧浓差主要表现在罐底板与沥青砂基础接触不良，如满载和空载比较，空载时接触不良。再有罐周和罐中心部位的透气性差别，也会引起氧浓差电池，这时中心部位成为阳极而被腐蚀。通常罐的底板坐落在混凝土的圈梁上，而混凝土中的钢筋常会露在外面直接与底板电接触，因混凝土中钢筋电位比罐底电位高，因此二者之间会形成腐蚀电池，加速腐蚀。因混凝土的pH值高，罐底板处pH值低，也可形成腐蚀电池。

2.2 电流影响

堆区是厂区地中电流较为复杂的区域，当雄区内管网有阴极保护时，可能形成杂散电流。周围的电焊、直流用电设备等都可能产生散电流。对于由电焊、直流用电设备等引起的杂散电流用瞬间变化的电位很容易判断，而由阴极保护稳定干扰源产生的杂散电流往往不易被发现，需要进行专门的检测。为避雷和消除静电，油罐需接地。当接地材料和罐底板的材质不同时就会形成电偶，造成腐蚀。

3 阴极保护原理

网状阳极是由混合金属氧化物带状阳极与导电片交叉焊接组成的外加电流阴极保护辅助阳极网。将该阳极网预埋在储罐基础中，由外加电源供电，使储罐底板达到需要的阴极保护电位。金属氧化物阳极通过刷涂、烧结等步骤在钛基材上覆盖一层具有电催化活性的金属氧化物而制成，与大多数金属氧化物不同，这些氧化物都是导电的。金属氧化物阳极最早应用于氯碱工业，后推广到其它工业。

金属氧化物阳极以钛为基材，易于加工成各种所需的形状，并且重量轻，这为搬运和安装带来了方便。由于电极表面被高催化活性的氧化物层所覆盖，在表面缺陷处露出的钛基材的电位通常不会超过2V，因此钛基材不会产生表面钝化膜的击穿破坏。氧化物涂层的电阻率较高，极耐酸性环境的作用。通过调整氧化物层的成分，可以使其适合于不同的环境，如海水、淡水、土壤介质。金属氧化物阳极在地床中于50A/m2工作电流下使用寿命可达40年，其消耗率约2mg/A。若其表面有轻微损坏，在其基材表面就会生成一种惰性的不导电的氧化物，这样阳极的整体性能不会减弱。由于金属氧化物阳极具有其它阳极所不具备的优点，它已成为目前最为理想和最有前途的辅助阳极之一。

4 阴极保护方法

4.1 牺牲阳极保护法

采用牺牲阳极系统对储罐实行保护，安装简单，不会产生腐蚀干扰，但是，除非储罐与管道以及其他系统（仪器连接线，电缆套管，混凝土钢筋以及罐群接地系统）绝缘良好，否则，储罐将不会得到充分保护。对如此多的部分采取绝缘，不仅花费大，而且以后的维护费用高，有些场合电气设计规范不允许。一旦储罐与上述任何部分短路，不但储罐达到保护困难，而且会使牺牲阳极系统很快耗尽。因此，国内外规范都规定，只有小型储罐才可以采用牺牲阳极系统。牺牲阳极系统的驱动电压一般低于0.70V，它限制了阴极保护系统的电流输出，尤其当回填沙电阻率高时，阳极周围会形成一层硬壳，其电阻很大。计算牺牲阳极用量时，根据阳极电容量计算，阳极用量可能很小，但如果按接地电阻进行核算，阳极用量要大得多。网状混合金属氧化物阳极具有保护电流分布均匀，避免了罐底板中心部位与边缘板保护电位差过大的问题，保证雄底板中心得到充分的阴极保护；产生的杂散电流小，不会对雄区内其它金属设施产生影响，堪与管网之间无需绝缘；阳极寿命最长可以达到50年，遭破坏的可能性小。由于导电片和阴极带多处连接，一处或几处的破坏不影响系统工作，系统的可靠性得到保证。接地电阻小，所需外加电压低，同时减小了对外加电流的需要，长期运行经济可靠，施工方便。

4.2 深井、柔性阳极保护法

深井阳极系统主要应用于已经建成的储罐，尤其适用于空间狭小地区，其缺点是阴级保护电流不均匀，一些区域保护不到。而且容易产生腐蚀干扰。因深井阳极处于非常恶劣的工作条件下，容易造成过早损坏。柔性阳极也称聚合物阳极，它是在铜芯上包夜导电聚合物而构成的连续性阳极，铜芯起导电的作用，而导电聚合物则参与电化学反应。由于铜芯具有优良的电导性，因此可以在数千米长的阳极设一汇流点，聚合物阳极在土壤中使用时，需在其周围填充焦碳粉末而构成阳极地床，其在地床中最大允许工作电流为82mA/m，与其它阳极相比，其工作电流密度很低，因此可提供均匀有效的保护。深井阳极地床的特点是接地电阻小，对周围干扰小，消耗功率低。它的缺点是阴极保护电流不均匀，有些区域保护不到，容易产生腐蚀干扰，并且施工复杂技术要求高，单井造价贵。尤其是深度超过100m的深井阳极，施工需要大钻机，这就限制了它的应用。当阳极处于恶劣的工作条件，容易过早损坏。柔性阳极特别适于裸管或涂层严重破坏的管道、受屏蔽的复杂管网区的保护及高电阻率的土壤中。但其填料带在运输和施工过程中很容易受到破坏，导致填料漏失，漏出导电橡胶，导电橡胶如果开裂，将直接导致铜芯电缆的迅速腐蚀，致使系统过早失效，该系统不能过度弯曲。

5 结 语

通过对各种保护方案的分析可以发现，网状混合伞属氧化物阳极具有许多其它阳极无可比拟的特性，我们可以利用每种保护方案的优点对原油储蓄进行阴极保护，降低损失。

参考文献

[1]王晨，顾望平.储油罐底板阴极保护方案比选[J].石油化工设备技术，2003.

[2]过梦飞.混合金属氧化物网状阳极系统的设计和安装[J].腐蚀与防护，2000.