專利名稱：地面貯罐底板外側陰極保護新方法
技術領域：
本發明涉及金屬防腐領域，特別是涉及一種用于地面大型貯罐底板外側陰極保護的新方法。
貯罐底板外側的腐蝕問題已引起世界各國關注。自1939年德國首次在貯罐底板外側采用外加電流陰極保護以來的五十余年實踐認為，陰極保護是一種防止貯罐底板腐蝕行之有效的方法，各國政府相繼制定法律、法規，貯罐底板要進行陰極保護。1990年6月，在美國召開了關于地上鋼貯罐第一屆國際專題討論會議。腐蝕與防腐蝕是其重要議題之一。可見貯罐腐蝕問題的嚴重性、世界性和解決問題的迫切性。罐底板外側陰極保護系統從以往陽極結構的安置方式看，大體有四種結構形式(見圖2)。但，共有的特征和埋地管道陰極保護一樣，陽極距罐底板都有一定距離，導致(1)從陽極流出的電流總是經過土壤、砂墊層、瀝青砂墊層等流向底板的同時也向土壤四周漫流(如圖2中箭頭方向)，導致可能會對鄰近的金屬構筑物造成新的干擾和新的腐蝕威脅。為了保證罐底板流入有足夠保護電，就一定要用絕緣法蘭將與罐有電性聯結的地下金屬構筑物完全隔離開來;(2)從陽極流向罐底板的電流分布是不均勻的(隨著貯罐內介質進、出，罐底板與瀝青砂等墊層接觸電阻也隨之變化;在罐底與有效陽極區域之間還有不均勻土壤電解質地段，尤其是高電阻率土層和墊層，這樣就會出現難以把陽極(地床)電流均勻引向罐底板，另外，罐周圍電屏蔽效應有時也會妨礙罐底板的電流均勻分布)，罐底板中心保護電位與罐底板邊緣保護電位最大差值可達300毫伏，最先進水平也有130毫伏。罐的直徑越大，這種不均勻性也就越大。所以自1939年有記載以來，地面大型貯罐鋼底板外側陰極保護的現行方法，大都存在以上這些弊端。這些弊端一定程度上限制了這一傳統陰極保護技術在貯罐底板中的推廣應用(Handbook of Cathodicprotection 1990，P14，22，20-5)(防食シ-ヌ No.5 P54-59 1975.8)綜上所述，貯罐底板外側實施傳統的陰極保護方式必須要考慮安裝費時費事的絕緣法蘭，要考慮底板中心與邊緣保護電位的均勻性，以及對臨近構筑物干擾腐蝕問題等等，各國科學家曾作過不少努力，并有所改進，但沒有徹底解決有關技術問題。
本發明的目的在于提供一種適用于地面大型貯罐底板外側的陰極保護新方法，從根本上解決地下金屬防腐蝕問題現有技術的諸多弊端。
(一)本發明陰極保護新方法包括(1)在貯罐鋼底板(陰極)和罐基礎之間鋪設一層由能進行電子導電的GK-1石墨陽極層和一層能進行離子導電的GK-2固體電解質層構成的GK“復合墊層”。
(2)貯罐鋼底板座在復合墊層上，即構成三明治式陰極保護結構，在整個結構的邊緣用密封膠絕緣密封。
(3)用恒電位儀作直流極化電源，其正極連接在GK復合墊層的陽極層上，負極接在貯罐鋼底板上，構成陰極保護系統。
極化電源供電時從正極流出的電流，通過在GK-1陽極層上均勻設置的陽極通電點裝置引入陽極層，然后通過固體電解質層流向貯罐鋼底板后返回極化電源的負極，調整鋼底板陽極極化程度，即可實施罐底板外側陰極保護。
(二)貯罐鋼底板陰極極化程度由埋設在GK-2固體電解質層中石墨電極作為測量參比電極測試而得(用DT830萬用表)，當極化電位負偏自然電位200-400毫伏時，即可認為罐底板得到可靠的陰極保護。
(三)GK復合墊層中的GK-1陽極層由程度為150-200目鱗片石墨和無機(硅酸鉀鈉)膠凝材料按1-1.5∶0.5-1.5比例混合凝固而成。厚度1-3毫米，GK-2固體電解質層由粒度為180-200目鈉BETA氧化鋁和無機硅酸鉀鈉膠凝材料按1-1.2∶0.1-1的比例混合凝固而成，厚度為1-7毫米。
本發明具有以下效果1.貯罐底板陰極保護電位分布均勻，對大型貯罐效果更明顯;對罐區附近金屬構筑物無干擾;
2.原油貯罐底板外側一般使用7-10年即要發生腐蝕穿孔漏油事故。若不計漏油、停產、貯罐利用率降低和環境污染的直接和間接損失，僅從節約維修費來計算，其經濟效益為一座一萬立方米鋼質拱頂貯油罐大修期一般五-七年(現以七年計算)，每次底板大修理費約為10余萬元，采用本發明的新方法可延長壽命至45年，則可節約五次大修費共50多萬元。
目前國內外已公認陰極保護是控制貯罐底板外側腐蝕的一種經濟而有效的方法。而罐底板用本發明實施陰極保護更是一種全新方法，省卻了國內外一直沿用費錢又費事的絕緣法閆，并可排除對罐群中單座罐實施外加電流陰極保護的限制，所以具有更廣泛應用前景和更可觀的經濟效益，屬國際領先水平。
附圖及其說明如下
圖1是貯罐底板外側陰極保護新方法裝置示意圖。
圖中1-貯罐鋼底板(陰極)，2-GK-2固體電解質層，3-石墨參比電極，4-GK-1石墨陽極層(陽極)，5-陽極層通電點裝置，6-絕緣層，7-貯罐原基礎，8-極化電源，9-高阻抗電位表。
圖2為現有貯罐底板陰極保護的陽極結構類型。
圖中箭頭為陰極保護電流流動方向。
圖中1-罐，2-犧牲陽極，3-淺埋陽極地床，4-深井陽極地床，5-傾斜式陽極地床，6-極化電源(恒電位儀)。
實施例1 三明治式陰極保護結構及其陰保系統將一座一萬立方米舊貯油罐底板割除后，在原來罐基礎7上增鋪GK復合墊層4和2，其中GK-1石墨陽極層4厚3毫米，GK-2固體電解質層2厚5毫米，然后在其上再鋪設更新的罐底板(陰極)1;石墨參比電極3埋于GK-2固體電解質層2中;陽極層通電點裝置5設于4內;復合墊層外緣涂敷聚氨酯密封膠作為絕緣層6，即構成三明治式保護結構，最后用恒電位儀8作極化電源，其正極接GK-1陽極層4的通電點5上，負極接被保護的貯罐鋼底板(陰極1)上;用高阻抗電位表9-監測罐底板在固體電解質中(相對于石墨參比電極3)的自然電位;然后，接通極化電源，使鋼底板進行陰極極化至負偏自然電位200-500毫伏范圍，則罐底板外側就得到可靠陰極保護。此時恒電位儀輸出電流為1-3安培，輸出電壓為1-5伏，底板中心和邊緣電位差為90毫伏。
實施例2 GK-1陽極層制備1.用粒度為150目鱗片石墨和市售無機硅酸鉀鈉膠凝材料，按1∶0.1混合凝固而成;厚度1毫米;
2.上例粒度為200目，比例為1.5∶1.2，厚度為2毫米;其余同例2-1。
實施例3 GK-2固體電解質層的制備1.選用粒度為180目的鈉-BETA氧化鋁(Na-β-Al2O3)和市售(北京泡花堿廠生產)無機硅酸鉀鈉膠凝材料按1∶0.1混合凝固而成;厚度3毫米;
2.實施例3-1，其粒度改為200目，比例為1.2∶1;厚度7毫米，其余同;
權利要求
1.一種地面大型貯罐底板外側陰極保護新方法，包括采用三明治式保護結構，恒電位儀，參比電極，高阻抗電位表，其特征在于三明治式保護結構的構成是在貯罐原基礎7上增鋪由GK-1石墨陽極層4，GK-2固體電解質層2組成的復合墊層；在其上再鋪設更新的罐底板(陰極)1；石墨參比電極3埋于2中；陽極層通電點裝置5設于4內；復合墊層外緣涂敷聚氨酯密封膠作絕緣層6-即構成三明治式保護結構；用恒電位儀8作極化電源，其正極接GK-1陽極層4的通電點5上；負極接被保護的貯罐底板陰極1上；高阻抗電位表9監測罐底板1在固體電解質中(相對于石墨參比電極3)的自然電位和保護電位而構成陰極保護系統。
2.根據權利要求1的陰極保護新方法，其特征在于所述的GK-2固體電解質層由粒度為180-200目鈉-BETA氧化鋁(Na-β-Al2O3)粉和無機硅酸鉀鈉膠凝材料按1-1.2∶0.1-1比例混合凝固而成。
3.根據權利要求1的陰極保護新方法，其特征在于所述的GK-1陽極層由粒度為150-200目的鱗片石墨粉和無機硅酸鉀鈉膠凝材料按1-1.5∶0.1-1.2比例混合凝固而成。
全文摘要
一種地面貯罐底板外側陰極保護新方法，屬于金屬防腐蝕領域，包括三明治式保護結構在貯罐原基礎上，增鋪石墨陽極層、固體電解質層組成的復合墊層，石墨參比電極埋于其中，陽極層通電點裝置設于陽極層內，復合墊層外涂敷聚氨酯密封膠絕緣。外接恒電位儀，高阻抗電位表，構成陰極保護系統。貯罐底板陰極保護電位分布均勻，對罐區附近金屬構筑物無干擾。不用絕緣法蘭，延長貯罐壽命，節約維修經費，是一種經濟而有效的控制貯罐底板外側腐蝕的方法。
文檔編號C23F13/06GK1080669SQ92108479
公開日1994年1月12日 申請日期1992年6月30日 優先權日1992年6月30日
發明者葛斗福, 張宗旺, 李春光, 陳昆剛, 樊增釗, 張承典, 徐乃欣 申請人:華東輸油管理局