原油储罐牺牲阳极保护设计.doc

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矫卫东庄锁良
(北京燕山石化公司炼油厂，北京102503)
摘要为防止原油罐底部积水部位腐蚀，提出采用铝基牺牲阳极进行保护，并进行防腐设计。
关键词原油罐牺牲阳极腐蚀防护
1前言http://page.renren.com/699153758/note/818829447
随着我公司生产规模不断扩大，炼油能力也相应增加，原油储罐便随之增大与增加。目前，由于国产原油逐步变重，酸值升高，含硫增加，促使原油罐底部积水部位腐蚀加重。原油罐底部腐蚀特征为坑蚀与点蚀，腐蚀速率超过lmm/a。原油罐设计寿命一般为20年，但实际上原油罐底板往往经数年就穿孔，需要重新更换底板，因此对原油罐必须、采取有效防腐措施。现以我公司油品车间1#原油罐牺牲阳极保护为例进行讨论。
2腐蚀原因
原油主要组成为各种烃类与沥青等，并不腐蚀钢材，故原油罐侧壁基本不腐蚀。但危害最大的部位是原油罐底。因罐底沉积水含有无机盐、氯化物、硫化物、有机酸与微生物等，会形成酸性电解质溶液，油罐底部钢板本身及焊缝部位有缺陷，存在大大小小的腐蚀电池，是促成腐蚀的外因与内因。另外底板沉积污垢，会造成垢下腐蚀形成蚀孔。还因原油罐均安置蒸汽加热器伴热，底部温度较高，由于自然对流，顶部氧气向下运动，底部水分向上运动，也加速了腐蚀。
3原油罐防腐设计
根据国内兄弟企业的经验，对1#原油罐采用牺牲阳极保护，具体防腐设计如下。
3.1原油罐规格
容积：20000m3
规格：φ40632mm×15895mm
3.2防腐部位及保护面积
原油罐防腐部位为底部及第一圈钢板1m高处。即原油罐底沉积水接触的表面积，就是采用牺牲阳极保护的面积。
s=πR2+2πR.h
式中S--原油罐牺牲阳极保护面积，m2；
R--原油罐半径，m；
h--油罐离底板高度取lm；
S=3.14×(40.632/2)2+2×3.14×40.632/2×l
=1421.28m2
3.3牺牲阳极材料选择
镁合金阳极在含无机盐的水溶液中电位较负，容易过保护，且不安全，因而不宜使用。锌合金阳极在>60℃介质中极化率较大，存在晶间腐蚀，有效电位低，可能出现电位逆转，也不宜采用。而铝合金阳极不存在上述问题，可以选用作原油罐底部防腐。
现选用Al-Zn-In-Cd，其化学成分为：Zn2.5％～4.5％，In0.018％～0.05％，Cd0.005％～0.020％，Si≤0.13％，Fe≤0.16％，Cu≤0.02％，Al约95％。该铝基阳极技术性能为：阳极开路电位(Cu／CuS04)-1.25V，对铁的有效电位差-0.45V，理论发生电流量2918A.h／kg，实际发生电流量>2400A.h／kg，阳极年消耗量3.8kg／A，相对密度2.83。
3.4保护电流密度及总保护电流
牺牲阳极保护电流密度因环境及新选用阳极材料与表面状态不同而异。一般根据经验选取，对Al-Zn-In-Cd阳极如与涂料联合保护采用10～30mA／m2，而对不采用涂料，仅采用牺牲阳极的选用120mA／m2。
保护总电流I=i×S
式中I--阳极总保护电流，A；
i--阳极保护电流密度，mA／m2；
S--保护总面积，m2。
I=120×1421.28=170.56A
3.5牺牲阳极重量与数量
牺牲阳极在输出保护电流过程中自身溶解，因此阳极重量还决定着使用年限。
W=8670×I/Q×T
式中W--所需牺牲阳极总重量，kg；
I--阳极总保护电流，A；
Q--阳极实际发电量，A．h／kg；
T--设计使用年限，取10年。
W=8670×170.56/2400×10=6161.48
N≥W/W1
式中N--所需阳极总数量；
W--所需阳极总重量；
w1--单块阳极重，取30kg。
N≥6161.48/30=205.38
取206块。
3.6阳极布置与施工
按计算得出的阳极数量，采用两个原则，即阳极布置均匀和阳极与罐板焊接要牢固，焊后将焊渣去除干净。
在第一层圈板上距底板40mm处布置阳极54块，油罐底部布置7圈，阳极以同心圆方式等角度、等距离布置，详见表1和图1。

4使用效果与改进建议
1#原油罐采取铝基牺牲阳极保护已有3年时间，经开罐检查，罐底保护效果良好。
根据洛阳、镇海、上海等兄弟企业经验，最好采用牺牲阳极与
表1牺牲阳极布置

安装位置距中心／m安装阳极数量／块安装阳极重／kg0l30372106144209216301229870153610801844132020.3541620(在第一层圈板上)共计2066