4.12　储罐内壁阴极保护

随着油田的老化，采出原油的含水量越来越高，有时甚至达到80%以上。原油中的水矿化度极高，氯离子、硫酸根离子含量很大，使之对油田设施具有很强的腐蚀性。因此，对于油田的污水罐、原油罐都有必要采用防腐层加阴极保护的方式进行腐蚀防护。

4.12.1　保护电流密度规定

① 储罐内表面有防腐层时，保护电流密度范围应为10～30mA/m2，采用衬里等绝缘电阻较高的防腐层时，可适当降低保护电流密度；

② 储罐内表面无防腐层或防腐层质量很差时，保护电流密度应为30～150mA/m2，如无法确定保护电流密度时，均可取100mA/m2；

③ 水介质中含有去极化剂（如H2S和O2）和较高温度的环境和（或）高流速运行下，应提高保护电流密度；

④ 充海水期间所需保护电流密度为70～100mA/m2。

4.12.2　储罐内壁阴极保护方式

① 根据储罐内部介质的不同，可选用外加电流或牺牲阳极阴极保护（图4-31）。如果介质中氯离子含量低，如淡水，可以采用外加电流阴极保护，而且电流密度也可以适当降低。对于油田污水罐或原油罐，由于污水的氯离子含量较大，除非污水在不停地流动、更换，否则，不能采用外加电流阴极保护。因为阳极反应会产生氯气，而氯气溶于水而形成盐酸，对于金属具有很强的腐蚀性。

② 油田污水储罐多采用牺牲阳极阴极保护，在选用阳极材料时，要考虑温度的影响。当污水温度高时，如49℃以上，不能采用锌阳极，因为锌阳极电位在高温时会变正。由于镁阳极电位较低，消耗太快，而且容易发生过保护，也不经常采用。采用最多的是铝阳极，由于其驱动电位较小，寿命长，已经得到广泛应用。在计算铝阳极电容量时，要考虑温度对其电容量的影响。根据DNV B401，铝阳极的电容量水温度升高而下降，可按公式Z=2500-27（T-20）（T为阳极工作温度，℃）计算。铝阳极的电流效率可达到90%以上，使用率按85%计算。也有文献报道，铝阳极在70℃之前，电流效率随温度升高而提高，过了70°C以后，温度继续提高，电流效率降低。

③ 储水罐、清水罐可以采用镁、锌阳极阴极保护，采用镁阳极时，注意过保护对涂层的破坏作用。成品油罐内壁一般不需要阴极保护，但当成品油含水时也会造成内壁底板的腐蚀，可以安装牺牲阳极或喷涂锌、铝涂层进行防腐。但对于航空煤油储罐，内壁一般不使用富锌类涂层或锌阳极阴极保护。

4.12.3　阳极接水电阻计算[3]

① 靠近罐壁安装的阳极与溶液电阻（Ω）：

式中　Ra——阳极电阻，Ω；

ρ——溶液电阻率，25Ω·cm；

L——阳极长度，cm；

w——阳极上表面宽度，cm；

h——阳极高度，cm；

S——阳极长度与宽度及2倍高度之和的一半，cm。

② 处于电解液中的竖直阳极接水电阻，当采用外加电流阴极保护时，辅助阳极多数悬挂在水中，其接水电阻按下式计算：

式中　Ra——阳极电液电阻，Ω；

ρ——电解液电阻率，Ω·m；

L——阳极长度，m；

da——阳极直径，m；

dt——储罐直径，m。

当阳极呈环状布置时，da用阳极环直径（阳极数量大于3时要进行修正）；计算单支阳极的接水电阻时，da取阳极直径。

③ 按土壤中竖直阳极的接地电阻公式进行计算：

式中　Ra——阳极接地电阻，Ω；

ρ——水电阻率，Ω·m；

L——阳极长度，m；

da——阳极直径，m，da=2r。

如果阳极的截面为矩形，应本着周长相等的原则（也有文献按面积相等的原则），计算出阳极的当量半径。

4.12.4　单支阳极输出电流

① 铝阳极驱动电压：0.30V。

② 锌阳极驱动电压：0.25V。

③ 镁阳极驱动电压：0.80V。

④ 单支阳极输出电流：V/Ra。

4.12.5　储罐内壁阴极保护电位

储罐内壁保护电位一般选取在-0.85～-1.10V（CSE）之间，当担心硫酸铜参比电极会受到污染时，可选用纯锌参比电极，此时的电位为0.0～+0.25V（ZRE）之间。

4.12.6　储罐内壁阴极保护阳极的安装

① 首先检查阳极尺寸、形状、结构是否符合设计要求，表面是否有缺陷。

② 将阳极块放置在设计位置，将阳极铁芯焊接到储罐底板或侧板上。

③ 在喷砂除锈以及内防腐层喷涂时，对阳极施加临时保护，防止喷砂除锈损伤阳极，避免阳极表面被油漆污染。

④ 储罐充海水进行试压时，采用带状铝阳极，以满足输出电流大、时间短的特点。