柔性陽極陰極保護(hù)技術(shù)在大型儲罐施工中的應(yīng)用

岳志宏，白成勇，陳永馨

（長慶油田分公司建設(shè)工程處，陜西西安710086）

柔性陽極陰極保護(hù)技術(shù)在大型儲罐施工中的應(yīng)用

岳志宏，白成勇，陳永馨

（長慶油田分公司建設(shè)工程處，陜西西安710086）

寧夏石油商業(yè)儲備庫是國家重點(diǎn)原油戰(zhàn)略儲備庫，長慶油田首次采用柔性陽極作為該工程8臺10萬m3儲罐的陰極保護(hù)。新型的柔性陽極陰極保護(hù)以其不產(chǎn)生污染物、不占用場地、保護(hù)效果好、電效率高、能耗小、工作壽命較長展示了優(yōu)勢。通過在寧夏石油商業(yè)儲備庫工程和后期的生產(chǎn)運(yùn)行儲備庫工程施工中的應(yīng)用，總結(jié)出一套成熟的施工工藝。文章介紹了該工程的施工工藝流程、操作要點(diǎn)及各項(xiàng)工序的質(zhì)量要求，對同類工程的施工具有一定的參考價(jià)值。

原油儲罐；柔性陽極；陰極保護(hù)；施工工藝

寧夏石油商業(yè)儲備庫是國家重點(diǎn)原油戰(zhàn)略儲備庫，工程于2008年8月開始施工，2010年5月正式投產(chǎn)。本次工程中8臺10萬m3儲罐的陰極保護(hù)采用了柔性陽極陰極保護(hù)系統(tǒng)，由長慶油田公司建設(shè)工程處負(fù)責(zé)施工。

柔性陽極陰極保護(hù)系統(tǒng)主要包括柔性陽極、參比電極、恒電位儀、連接電纜。柔性陽極統(tǒng)一安裝在油罐底板下基礎(chǔ)的砂墊層內(nèi)。恒電位儀將交流電轉(zhuǎn)換成直流電，由參比電極控制其電流輸出，通過陰極電纜將儲罐底板連接在負(fù)極上，陽極電纜連接柔性陽極，并連接到外接電源的正極上，通電后，電流從柔性陽極釋放到砂層中并流入儲罐底板，通過電纜返回到恒電位儀負(fù)極。

1 柔性陽極需要量計(jì)算

以10萬m3儲罐為例進(jìn)行計(jì)算。

（1） 保護(hù)電流需要量計(jì)算。推薦儲罐保護(hù)電流密度為5～10 mA/m2，保護(hù)電流總需要量：

I總=iaS總

式中I總——陰極保護(hù)電流總需要量/A；

ia——陰極保護(hù)電流密度/（mA/m2）；

S總——被保護(hù)面積/m2。

本工程的儲罐直徑為80 m，罐底板的面積為5 024 m2，經(jīng)計(jì)算陰極保護(hù)電流后選擇最大輸出電流55A的SF200型恒電位儀。

（2） 輔助陽極需要量計(jì)算：

G=TgIf/K

式中G——陽極總質(zhì)量/kg；

Tg——陽極有效壽命/a；

If——陽極工作電流/A；

K——陽極利用系數(shù)，取0.7～0.85。

陽極消耗率約為1 kg/（A·a)，經(jīng)計(jì)算得出單臺罐柔性陽極需要量約為1200m。

每單臺罐使用：柔性陽極1 200 m，參比電極6支，恒電位儀一臺。

2 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

2.1 工藝流程

施工準(zhǔn)備→技術(shù)交底→環(huán)梁上PE管預(yù)埋、標(biāo)識→接頭連接、導(dǎo)通性測試→柔性陽極敷設(shè)→參比電極放線、開挖→參比電極PE管預(yù)埋→參比電極安裝→電纜與罐底板鋁熱焊連接→接線→系統(tǒng)調(diào)試。

2.2 操作要點(diǎn)

2.2.1環(huán)梁上PE管預(yù)埋、標(biāo)識

與罐基礎(chǔ)環(huán)梁施工隊(duì)伍配合，確定預(yù)埋孔的方位、標(biāo)高，預(yù)埋PE管并做好管口封堵防護(hù)工作，防止環(huán)梁澆筑時(shí)混凝土灌入管內(nèi)。在環(huán)梁外側(cè)地面上預(yù)埋孔對應(yīng)位置用油漆標(biāo)注箭頭。環(huán)梁拆模后按照地面上箭頭指示位置找出預(yù)埋PE管位置，并將標(biāo)識移到管口上方。待土建罐基礎(chǔ)灰土墊層、砂墊層施工完成并根據(jù)設(shè)計(jì)坡度找平壓實(shí)后，向陰極保護(hù)施工方進(jìn)行工序交接。

2.2.2柔性陽極敷設(shè)

（1） 土建施工隊(duì)伍按柔性陽極的設(shè)計(jì)間距用白灰線放樣。柔性陽極自儲罐中心開始布置，間距為4.2 m，共18條6路，見圖1。

（2） 單臺罐的柔性陽極設(shè)計(jì)長度為1 200 m，深度距罐底板500 mm。按照設(shè)計(jì)圖所示位置放樣開挖，然后沿開挖好的溝敷設(shè)柔性陽極。

（3） 敷設(shè)好的柔性陽極從每臺儲罐的12個(gè)預(yù)埋孔穿出，每路2個(gè)孔，柔性陽極兩端從孔中穿出，預(yù)留400 mm的長度，將儲罐基礎(chǔ)圈梁外部的柔性陽極埋入地下，柔性陽極上部用細(xì)砂覆蓋后再壓紅磚加以保護(hù)，以確保柔性陽極不被損壞。

2.2.3接頭連接、導(dǎo)通性測試

柔性陽極敷設(shè)完成后，采用專用接頭進(jìn)行柔性陽極接頭連接，做到連接處銅線壓接可靠，編織物裁斷處收口良好，無焦炭段絕緣良好。

2.2.4參比電極放線、開挖

柔性陽極敷設(shè)完成后，按設(shè)計(jì)圖紙中參比電極布置位置安裝參比電極。每臺儲罐設(shè)長效銅/硫酸銅參比電極6支，沿儲罐中心線45°直徑方向均布，間距為12 m。參比電極距罐底300 mm。

2.2.5參比電極PE管預(yù)埋

安裝參比電極電纜保護(hù)管(D 50.8 mm（2 in）PE管)，并在每個(gè)參比電極位置處用PE三通連接，需6個(gè)三通，三通分支口處用磚砌出參比電極安裝位置，管口處封堵，PE管內(nèi)穿好鋼絲。平整并壓實(shí)PE管附近砂墊層。預(yù)埋管安裝完成并經(jīng)現(xiàn)場監(jiān)理驗(yàn)收后，對基礎(chǔ)砂墊層再次進(jìn)行壓實(shí)，經(jīng)驗(yàn)收合格后進(jìn)行基礎(chǔ)碎石墊層、瀝青砂墊層施工。

2.2.6參比電極安裝

瀝青砂墊層施工完畢，拆除參比電極預(yù)留位置的磚塊。將參比電極放入潔凈的水中浸泡10～20 min，水平安裝參比電極，參比電極安裝深度為300 mm（離罐底）。參比電極的電纜順著PE管內(nèi)鋼絲從土建預(yù)留孔穿出。測量參比電極對地電位，在0.2～0.9 V為合格。

2.2.7電纜與罐底板鋁熱焊連接

在罐底板邊緣板相應(yīng)位置用鋁熱焊焊接一根陰極匯流電纜（截面積50 mm2）和一根零位接陰極電纜（截面積6 mm2），焊接前必須將罐底連接點(diǎn)處的銹漬及表面雜物清除干凈，露出金屬光澤。焊接牢固可靠，焊點(diǎn)處用環(huán)氧樹脂作防腐處理。

2.2.8接線

將12個(gè)儲罐基礎(chǔ)圈梁外部的柔性陽極接頭與陽極電纜（截面積16 mm2）用對接接頭連接，然后將陽極電纜分別接入防爆接線箱A和防爆接線箱B。連接接線箱及恒電位儀上所有連接電纜。

2.2.9系統(tǒng)調(diào)試

系統(tǒng)調(diào)試在恒電位儀上實(shí)施完成。

（1） 電源回路電壓、容量滿足恒電位儀銘牌要求。

（2） 恒電位儀輸出電流、電壓值不超出額定值。

（3） 系統(tǒng)保護(hù)電位穩(wěn)定在-0.85～-1.20 V。

（4） 在手控狀態(tài)，參比電極保護(hù)電位上升與輸出電壓、電流呈同方向，可調(diào)至保護(hù)電位值。

（5） 在自控恒電位狀態(tài)，參比電位跟隨給定電位值，電位可上升至給定的電位值。

（6） 在自控恒電流狀態(tài)，電流上升至所設(shè)的保護(hù)電位上，不受輸入電源、輸出負(fù)載等因素影響，保持恒定，恒電流輸出電壓值設(shè)定以參比電位反映值為根據(jù)，至保護(hù)電位為止。

3 質(zhì)量控制及檢測

3.1 驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

工程驗(yàn)收采用SY/T 0088-2006《鋼制儲罐罐底外壁陰極保護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》。

3.2 工序質(zhì)量要求

（1） 環(huán)梁澆筑前檢查預(yù)埋管的規(guī)格型號，要符合技術(shù)要求，位置正確，固定牢固，封堵良好。

（2） 環(huán)梁拆模后，預(yù)埋孔無被混凝土堵塞或隱藏現(xiàn)象。正上方標(biāo)志明確。

（3） 土建砂墊層壓實(shí)找坡完成后放樣，放樣的白灰線清晰明了，尺寸與施工圖紙要求一致。

（4） 開挖的柔性陽極和參比電極敷設(shè)溝，要保證柔性陽極敷設(shè)距罐底500 mm，參比電極安裝距罐底300 mm，溝底應(yīng)平整。

（5） 柔性陽極敷設(shè)時(shí)略帶波浪，接頭處連接牢固，對焦炭損失的部位要妥善包扎，絕緣良好。敷設(shè)完畢，用萬用表測試柔性陽極的導(dǎo)通性。

（6） 參比電極安裝位置正確，有防機(jī)械碾壓措施。冬季施工時(shí)要采取防凍措施。

（7） 參比電極自帶導(dǎo)線用500 V絕緣搖表測其絕緣電阻（大于0.5 MΩ）。

（8） 柔性陽極與電纜連接可靠，絕緣良好。

（9） 電纜與罐底板連接鋁熱焊焊接牢固，成型好，焊點(diǎn)處防腐完好。

（10） 恒電位儀上的陽極匯流電纜、零位接陰極電纜、參比電極電纜的連接位置正確。

（11） 系統(tǒng)保護(hù)電位穩(wěn)定在-0.85～-1.20 V。

4 工程應(yīng)用實(shí)例

本工法首次在惠安堡原油商業(yè)儲備庫采用，隨后在長慶油田惠安堡生產(chǎn)運(yùn)行庫工程也成功應(yīng)用。

Abstract:Ningxia commercial oil reserve depot is a national key crude oil strategic reserve depot.In that oil reserve depot,flexible anodes are used as cathodic protection for 8 sets of 104×m3tanks for the first time in Changqing Oilfield.The new flexible anodes have the advantages such as no contamination,little occupied space,good protective effect,high electric efficiency,small amount of energy consummation and longer working life.Through the application of the flexible anodes in Ningxia commercial oil reserve depot,a set of mature construction processes is summarized.The construction process flow,key operation points and quality requirements for working procedures are summarized,which will be useful for similar projects.

Key words:crude oil storage tank;flexible anode;cathodic protection

（50）Application of Flexible Anode for Cathodic Protection in Large Scale Storage Tank Construction

YUE Zhi-hong（Construction Division of Changqing Oilfield Company,Xi’an 710086,China），BAI Cheng-yong,CHEN Yong-xin

TE988

B

1001－2206（2011）02－0050－03

岳志宏（1963-），男，山西中陽人，高級工程師，1983年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院，現(xiàn)從事技術(shù)管理工作。

2010-10-13