3.2.3. 工艺计算
⑴保护面积计算
S=πr2
罐V402、V403的直径均为20.0m:
V402、V403单座罐的保护面积各为S= 314.16 m²
⑵保护电流计算
I=iS
式中I— 保护电流,mA;
i—保护电流密度,取7 mA/m2;
则每个罐所需保护电流I= 2199 mA。
⑶牺牲阳极数目计算
设镁阳极单只重量为14.5 Kg,阳极接地电阻Ra为8Ω。则单只镁阳极的发生电流为:
If= △E/Ra
= 650/8 = 80 mA
式中: If—单只阳极发生电流,mA;
△E—有效电位差,mV,镁合金阳极为650 mV;
Ra—单只阳极接地电阻,Ω。
所需镁阳极数目N为:
N= f·I/ If
其中f为备用系数,一般取2~3,这里取2.0。
将参数代入式中可得:N= 56只,考虑到与罐体相连的管道处,如不加绝缘接头,可增设2只牺牲阳极,则共需镁阳极58只。2个罐共计116只镁阳极。
⑷牺牲阳极使用寿命
T=0.85 W/gIf´
式中:T—牺牲阳极使用寿命,a;
W—牺牲阳极重量,Kg;
g—牺牲阳极消耗率,Kg/A·a;镁阳极消耗率为7.92 Kg/A·a;
If´—牺牲阳极平均发生电流,mA。
将前面数据代入式中可得:T=24.3 a
显而易见,单只重14.5 Kg的镁阳极使用寿命可大于20a。则确定镁阳极单只重量为14.5 Kg。
3.2.4牺牲阳极阴极保护系统施工技术要点
⑴ 现场勘测定位
牺牲阳极距罐壁的距离确定为2.5 m,且采取阳极在罐周均布垂直埋设方式。每个原料水罐58支镁阳极(单重14.5Kg),平均分成6组(9只/组)与罐体相连接,阳极平均间距为1.5 m。在原料水罐进出管道两侧的阳极组为11只阳极。按此原则将阳极埋设点测量定位。
⑵镁阳极材料质量要求
镁阳极的化学成分和电化学性能列于表1、表2:
表1 镁合金阳极化学成分
合 金 元 素(%) | 杂 质 不 大 于(%) |
Al | Zn | Mn | Mg | Fe | Ni | Cu | Si |
5.3~6.7 | 2.5~3.5 | 0.15~0.6 | 余量 | 0.005 | 0.003 | 0.02 | 0.1 |
表2 镁合金阳极电化学性能
序号 | 项 目 | 单 位 | 指 标 | 测 试 方 法 |
1 | 开路电位 | -V | ≥1.50 | (Cu/CuSO4) SY/T 0023-97 |
2 | 理论电容量 | A·h/kg | 2210 | 按化学成分计算 |
3 | 电流效率 | % | ≥50 | GB4948-85附录C |
要求镁阳极表面清洁、平滑,无明显铸造缺陷,检测报告的各项指标应符合表1和表2的要求。
4、效果
2005年4月23日对硫磺车间V402、V403原料水罐的罐底板外壁进行牺牲阳极保护施工,竣工时间为2005年5月22日。通过施工中质量控制,质量达到了设计和相关标准规范的技术要求。牺牲阳极阴极保护系统投入运行后,达到了阴极保护的技术标准。具体情况见表3与表4:
表3 V402、V403罐电化学参数测量结果
罐号 | 自腐蚀电位 V (VS.Cu/CuSO4) | 接地电阻 Ω | 土壤电阻率(深2.5m) Ω·m |
V402 | -0.451 | 0.18 | 15.7 |
V403 | -0.433 | 0.19 | 19.8 |
备注:表中自腐蚀电位为牺牲阳极安装前05年5月5日测量结果;土壤电阻率为05年5月22日测量结果。
表4 V402、V403储罐底板下面外壁阴极保护罐周保护电位测量记录
测量点 测量日期 | V402 | V403 |
测1#(南) | 测2#(东) | 测3#(西) | 测4#(东) |
2005年5月12日 | -0.978 | (尚未安装) | -0.845 | -1.007 |
2005年5月14日 | -1.007 | -0.879 | -1.114 | -1.114 |
2005年5月19日 | -1.047 | -0.973 | -1.178 | -1.140 |
2005年5月22日 | -1.059 | -0.978 | -1.189 | -1.146 |
备注:表中所有电位值均相对于.Cu/饱和CuSO4电极
在今后的管理中对罐底板下则须尽量保持底板的密封干燥。首先,在油罐基础施工时,要尽量提高沥青砂防护层的施工质量。其次,油罐安装完毕后,要对边缘板做防渗水处理,以避免大气或腐蚀介质侵入罐底。在使用过程中,还要经常检查、维护。
5 结论
对罐底板下面进行的牺牲阳极的阴极保护方法,通过按《钢制储罐罐底外壁阴极保护技术规范》SY/T0088-1995检测,罐底对地最小保护电位相对于饱和硫酸铜参比电极达到-0.85V以下。检测结果表明均在金属的保护电位均在所需要的保护电位上,避免了罐底板下面的金属腐蚀。
采用电化学牺牲阳极的保护方法,可以避免罐底板下面的金属表面腐蚀,特别是避免了罐底板下面焊道的腐蚀。