摘要：成品油库普遍具有相对较长的建设时间，并且建成后需要占用较大的土地面积，有大量的储罐以及密集的地下管网分布。本文主要探究成品油库的区域阴极保护技术，并做出评价。本文在探究成品油库的防雷接地、储罐、地下管线的阴极保护设计中，采取深井阳极技术，同时评价使用阴极保护效果，分析区域阴极保护的相关方法。
关键词：成品油库；储罐；管线；防腐；区域性；阴极保护；牺牲阳极
一、成品油库进行区域性阴极保护的必要性
金属腐蚀主要受环境的变化与材料的质量共同影响，从而发生的变质或者是破坏现象，众所周知，成品油库区域的相关金属设备具有数量繁多、种类复杂等特点，如果成品油库储罐和工艺管网发生腐蚀，将会直接影响到油库的安全运行。因为随着使用时间的推移，成品油库的储罐和管线等设备设施在外界环境与自身等多重因素影响下，技术情况不断发生变化，可能会出现腐蚀、变形，甚至泄漏等情况[1]。因此，成品油库出现的金属腐蚀问题不容忽视，成品油库的绝大多数设备用钢铁材质制成，若是发生腐蚀，除导致材料发生损失之外，还将会破坏设备性能，缩减使用寿命。敷设在地下的管道和储罐的底部及基础位置由于较为隐蔽，出现腐蚀问题将不容易被发现，极易出现油品泄漏问题，进而引发火灾、爆炸、环境污染等安全和环保事故。
区域阴极保护设计是其他常见防腐技术的一种高效补充，它能够在起到保护作用的时候将区域内所有的金属构筑物纳入其中，在很大程度上缓解被保护金属的腐蚀现象，延长设备检修和更新的时间，除此之外，还可以最大化的降低因为腐蚀泄露导致的火灾、污染以及爆炸等多种安全事故发生的概率。
国外技术发展水平较高的国家早已展开区域阴极保护，部分国家在规模较大的输油泵站以及油库建设当中，采用区域阴极保护已经上升到国家法律层面，并实现了主体工程与阴极保护系统同时设计、实施和投产，获得较为明显的效果。
在我国，成品油库区域性阴极保护技术仍旧处于摸索阶段，当前国内应用区域性阴极保护技术较为成功的有工矿企业、输油气泵站、油田、油气集输联合站等。通过国外的相关实践证明，想要有效保证金属抗腐蚀，区域性阴极保护技术相比较于涂层加牺牲阳极技术更加实用。
二、区域性阴极保护的基本概念和方法
区域性阴极保护的含义是在某个区域当中将预保护对象当做整体开展保护工作，采取自由分配保护电流、合理布置阳极、绝缘相邻设备电源等方法，保护成品油库区域内的油品储罐与生产设备、工艺管网、附属设备等。在设计区域性阴极保护的过程中，一般情况下会采用阳极地床技术，进而实现保护电流均匀，降低干扰与屏蔽的目的[2]。
三、成品油库区域性阴极保护的设计
在设计成品油库区域性阴极保护的时候，首先要对成品油库的金属结构防腐性能、基本结构布局、周围土壤环境、金属结构功能、接地面积、绝缘状况等等多种因素综合考量，调查每个指标的详细参数，对安装阳极的具体位置基本情况了然于胸，之后在详细的做出计算，规划出合理、经济的布局，确保计算精准性，进而达到防治金属出现腐蚀的目的。
在设计成品油库区域性阴极保护之前，首先要明确金属构筑物的最小阴极保护电流密度，若是具有较好腐蚀状况的全新管道，在选取的时候可以以设计规范作为依据开展。但是，早已建成的成品油库旧管道已经出现老化等现象，若是凭借经验进行保护工作，将会面临种种困境。倘若油库已经投入使用多年、储罐的底部位置发生严重腐蚀，出现较大的接地面积，周围土壤呈现出较高的腐蚀性，那么便会需要较高的保护电流。
安装临时阴极保护系统，选择位置要始终坚持以阴极保护系统和成品油库当中所安放的设备设施作为基础。完成临时阴极保护系统后，要确保系统发挥最大效能。等到阴极保护系统极化稳定之后，对储罐通断电段位以及保护单元内埋地管网做出保护。因为管道电位在与辅助阳极距离最近的两侧位置呈现出逐渐递减的趋势，所以，在防腐蚀层的质量保证相同的前提之下，消耗的电流也呈现出递减的趋势，实际设计应用当中的保护电流密度便是一个平均值，平均值的大小将会直接受到管道防腐层影响。另外，在设计的时候，除了要综合考虑馈电实验的结果，还应该要以储罐和现场管道使用现状作为基础展开，将未来可能的额外电流需求进行预测[3]。
在进行区域性阴极保护设计的时候要充分将现场调试与模拟计算相结合，确保最终设计而成的阴极保护能够与实际相符合。在设计完成之后，要及时对设计方案进行监测，确保可以顺利投入使用，确保监测地点的电位能够全部符合阴极保护的标准要求对成品油库区域性阴极保护进行施工的时候，要注重考虑区域的划分，明确如何选择阳极地床以及确定位置。
四、保护方法的选择和应用
（一）牺牲阳极阴极保护
牺牲阳极阴极保护是将电位更负的金属与被保护的金属连接，并处于同一电解质中，使该金属上的电子转移到被保护的金属上去，使整个保护金属处于一个较负的相同的电位下，该方式简便易行，不需要外加电源，很少产生腐蚀干扰，广泛应用于保护小型（电流小于1安培）或处于低土壤电阻率的环境下的金属结构，如城市管网、小型储罐等。
1.镁合金牺牲阳极：主要性能：极高的电化学性能、阳极消耗均匀、寿命长、单位质量发电量大，是理想的牺牲阳极材料，适用于土壤、淡水介质中金属构筑物的阴极保护。
使用范围：牺牲阳极阴极保护方法中，镁阳极可用于电阻率在20欧.米到100欧.米的土壤或淡水环境。
2.铝合金牺牲阳极：
主要性能：极高的电化学性能、单位重量的阳极材料发电量大，约为锌阳极的3倍，镁阳极的2倍。在海水及含氯离子的其他介质中，性能良好，发出电流的自调节能力强。
使用范围：铝合金牺牲阳极适用于海水介质中的船舶、机械设备、海洋工程和海港设施以及海泥中的管道、电缆等设施金属防腐蚀的阴极保护。
3.锌带牺牲阳极：
主要性能：柔韧性好、安装简便、灵活，电流分布均匀，电流效率高。
使用范围：主要用于高电阻率环境，套管内管道的宝华，管道临时阴极保护、储罐及管网的保护、防强电干扰的接地栅。菱形的锌带阳极符合ASTM-B418标准，具有很好的机械性能。安装简便，容易做成各种阳极长度和形状，均匀的电流分布，电流效率高；不需要外部电源，带状有连续导电芯，电连接少；可穿越狭窄局部场合及困难环境，应用灵活。
4.镁带牺牲阳极：
主要性能：镁带阳极的形状扁平，长度可以调节，容易弯曲，防腐性能好、不需要外加直流电源、安装后自动运行、不需要维护、占地面积少、工程费用低、与外界环境不发生任何干扰。
使用范围：用于高电阻率环境、套管内管道的保护、管道临时阴极保护、储罐及管网的保护、防强电干扰的接地栅等。带状阳极的形状扁平，长度可以调节，容易弯曲。这些特征可以使其在阴极保护工程中有独特的应用，特别是在长输管道、穿越管道、大型管道穿越管段、大型储藏罐底、防雷击用的接地网以及复合阳极中的短期阳极等。镁带主要适用于被保护体缠绕，施工空间狭窄的表面，和高电阻率土壤，淡水等介质中。
（二）深井阳极
成品油库区内部具有极为密集的管网，呈现出纵横交错的特点。除此之外，再加上储罐设计、建筑工程建设、接地网安排、输配电网铺设，均导致地下金属结构网络变得更加复杂，想要解决阴极保护工作时屏蔽复杂的金属网络时，可以适当的选择辅助阳极为深井阳极。深井阳极地床并不会导致油库区再次发生全新的安全问题，与此同时，深井阳极地床还有助于将阴极保护电流的分布情况作出改善，将阳极周围电位梯度进行降低。若是个别的深井阳极发生保护不良的现象，可以在保护的时候添加阴极或者是阳极。
确定阴极保护参数主要包括：
1.阴极保护电位：以行业规定的《钢制石油储罐防腐蚀工程技术规范》GB50393-2008相关规定作为依据，在对解除土壤与罐底板外表面时开展阴极保护，罐介质电位（铜硫酸铜饱和溶液）应该为-1100-850mV。
2.阴极保护电流的密度：以不同保护对象的保护电流密度作为依据，储罐在使用过程中需要的电流密度为6mA/m2,，避雷接地所需要的电流密度为40mA/㎡，地下管线所需电流密度为5mA/㎡，总保护电流约为142A。
3.阳极地床：选用预制含铬高硅铸铁阳极做阳极地床，单支阳极的尺寸表示为Φ75*1500mm，重量为每支50kg，预包装阳极尺寸为Φ273*2000mm。阳极井的深度为50米，没口的深井需要安装10只高硅铸铁阳极。
阳极组的接地电阻在计算的时候可以按照以下公式：
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其中RV所表示的含义为深埋式阳极接地电阻，单位表示为Ω。字母L所表示的含义为阳极长度，单位表示为m。字母d所表示的含义为阳极直径，单位表示为m。字母ρ所表示的含义为阳极区的土壤电阻率，单位表示为Ω.m。经过计算之后可知，深井阳极的接地电阻为0.854Ω。
五、成品油库区域性阴极保护效果评价
为了对成品油库区域性阴极保护效果进行判断，对保护体的阴极保护电位展开测量。对于测量结果的判断参照标准是GB50393-2008当中关于阴极保护电位的规定条例。针对储罐罐底部位置的外表面预留有硫酸铜参比电极，主要是用来测量保护电位，测量埋地管网则选用便携式硫酸铜参比电极。详细测量结果如下表所示：
表1储罐罐底部位置外表面阴极保护电位
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表2埋地管线阴极保护电位
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由上述测量数据可知，相比于其他防腐措施和技术，成品油库区域性阴极保护防腐技术取得了较好的效果。
参考文献
[1]俞彦英.长输管道站场埋地管网区域阴极保护技术的应用[J].管道技术与设备,2016(4):55-57.
[2]陈振华,柳寅,王德吉,等.不同阳极形式在区域阴极保护中的应用效果[J].油气储运,2016(6):82-83.
[3]王飞,王志方,胡生宝.天然气站场区域阴极保护系统存在的问题及措施[J].油气田地面工程,2019(1):92-93.
论文作者:张迎春
论文发表刊物:《基层建设》2019年第29期
论文发表时间:2020/3/11
标签：阴极论文; 阳极论文; 油库论文; 成品论文; 区域性论文; 电流论文; 储罐论文; 《基层建设》2019年第29期论文;