专利名称：原油储罐内外壁综合防腐及深井阳极模式化保护的方法
技术领域：
本发明涉及对原油储罐内外壁综合防腐的深井阳极排流井模式化保护的方法。
背景技术：
随着我国石油、石化部门经济技术发展，各类不同贮运介质、工况条件的大型金属储罐越来越多，已成为企业重要生产设备和装置的组成部门。由于各类气、油、酸、碱、盐等储罐因其介质及工艺条件的腐蚀因素，其腐蚀泄漏的现象日益严重，受到世界各工业国家的严重关注。例如国内发现原油储罐的腐蚀泄漏造成资源流失和环境破坏的事故每年有上百例，损失达2000万元以上。尤其在石化系统，曾在大庆石化、荆门石化、九江石化、抚顺石化、辽化、齐鲁石化、镇海炼化、茂名石化等都先后发生过储罐腐蚀泄漏影响安全及生产的事故。我国在役储罐，防腐手段单一、等级低、运行期长，目前已到达事故多发期，因此采取新的防腐技术，加强设备安全寿命的预测和管理已成为国内外共同努力的重大课题。
我国中石油、中石化曾在90年代先后就储罐内外壁的牺牲阳极保护，也有外加电流阴极保护各自立题研究，这些单一性的项目研究，也组织了钢质储罐的阴极保护设计和施工验收及规范的编制工作。但其方法主要针对单体的储罐防护，不适应大型储罐、罐群等复杂的工况条件，未能普遍推广应用。国外对金属储罐的腐蚀控制十分重视，工业国家投入大量资金进行技术研发，并开始全面推行立法。如美国环保总局已发文，限令全在1998年底前，对全美70万座埋地储罐完成阴极保护推广工作。如CN1309727A、US5,292411等。
但大多数未对内壁和埋地罐底外壁同时进行保护。现有技术有介绍用锌基、镁基牺牲阳极保护原油储罐内壁，由于这两种金属过分活泼，很难控制其消耗周期，太容易被氧化，难以维持对原油储罐内壁持久的保护。对原油储罐外壁尤其是埋地外壁的防腐，现有技术中有浅埋阳极保护的方法，主要用在单罐的保护，参见中国专利CN1080669A，CNZL972325514和962289973。
现有技术的不足是浅埋阳极对保护外壁不均匀，一般而言不能简单推导到对原油罐群(包括成品油罐和其它化工原料储罐)的内外壁保护，因此有不确定性和不经济性，内外壁的保护周期不同步，影响了罐的使用寿命。由于罐的容量大，直径大，如已经安装直径在百米左右或以上的储罐，如因保护不当而造成的意外腐蚀给生产经营的损失很大，即使对储罐的例行安检也有很多耗费。
发明内容
本发明目的是采取针对不同介质和工况条件，内外壁联合防腐，其中新型深井阳极外加电流技术、根据自动监视和微机处理可作寿命预测，设备安全评估等系统，力求与现代地下设备的管理模式和技术进步相匹配。本发明目的还在于提供一种对原油罐群(包括成品油罐和其它化工原料储罐)的内外壁保护，尤其是保护“田”字形、“一”字形基本布局的原油罐群，可根据储罐罐群的布局类型，合理布置深井阳极，以最少的深井数量保护尽多的储罐，比单体型防腐方法可大大节省工程投资，同时施工方便，不影响生产和安全。因此，本发明方法可以推广到几乎所有的原油罐群，本发明的目的还包括对原油罐壁的保护具有确定性，内外壁的保护周期同步，不致影响罐的使用，可以更长的周期安排原油罐巡检。布局和施工上安全合理，保证在罐区的施工安全。
本发明的目的是这样实现的原油储罐内外壁综合防腐的方法，内壁采用牺牲阳极保护方法，其特征是外壁用深井阳极排流井模式化设计计算的方法。对于“田”字形、“一”字形布局罐群深井阳极排流井布局模式，“田”字形储罐群采用深井阳极排流井的分布为在田字中央和每一边长的外侧中部，“一”字形储罐群采用深井阳极排流井的分布为一”字形储罐群的两端以及在每两储罐连线的中部外侧。当然“田”、“一”字形是一种基本罐群的保护结构，也同理可以适用到“目”字形，双田形，多个田形构成的储罐及由对边平行的四边形和多个对边平行的四边形构成的储罐形状。单座储罐保护需要3座深井阳极排流井，而以上多种组合型的储罐罐群保护的排流井通过模式化处理可节省排流井的数目。
本发明方法是基于电流由圆盘电极向周围无限大均匀媒质流散时，流散电流在圆盘表面分布不均匀，根据罐的类似椭球形曲面的最佳近似，以θ为角度变量，通过数学物理方法中的拉-麦方法，即等电位面和物定曲面组相结合的电场解法，可以求出圆盘的电容C＝8εb，电阻R＝ερ/C＝ρ/8b其中b为直径，ε为介电常数，可以求得处于无限大均匀ρ为媒质的电导率。
当埋深为h的圆盘，则R＝ρ/4b(1-4h/πb)取得设计重要参数接地电阻。
本发明的特点针对原油储罐腐蚀状况特殊性，选用内壁用铝合金牺牲阳极加涂层保护，其阳极用料、尺寸经室内试验与原油罐沉积水质分析确定，用量按保护年限设定(10-15年)；外壁因腐蚀条件和长效性考虑，采用新型深井阳极阴极保护设计，具有安全防爆、节能高效、杂散电流干扰少、无气阻现象。深井阳极按最新模式化研究来设计，可达到最佳接地电阻和回路阻抗，保护年限20年以上。根据内外壁不同的工况条件，采用二种不同的阴极保护方法，达到应用技术的适应性和保护寿命的同步性，解决原油储罐严重腐蚀泄漏事故隐患。同时提供一种新型深井阳极深度、位置与被保护储罐组的分布及地质条件等相关性的镜像法数学模型，可对多种储罐组合进行优化设计计算，求得有关设计参数。保障最佳的性能价格比。
采用本发明、可克服以往不加阴极保护而腐蚀严重的重大致命隐患，一般储罐运行后，7-8年出现泄漏和开裂。10年以上，其腐蚀泄漏大量上升。本发明专利可大量节省维护、检修费用，保障长效安全运行，避免因腐蚀事故发生的原油资源流失和环境污染。以每座储罐20年计算，其经济效果可达200万元。
本发明针对扬子石化众多的特定的在役各类储罐的环境、工况条件和腐蚀状况，充分利用现代高新技术进行创新性的应用研究，加强综合腐蚀控制和计算机自动监测、处理、专家评估、预测的能力，为保障新建大型原油储罐和众多在役储罐的长期安全、稳定运行和维护提供新的技术支撑，可杜绝突发腐蚀泄漏事故，保证生产系统安全运行。
本发明的适用范围也包括化工、仓储和其它行业埋地储罐保护。
图1为本发明“田”字形布局的原油罐群的深井阳极排流井模式化保护示意2为本发明“一”字形布局的原油罐群的深井阳极排流井模式化保护示意3为本发明深井阳极排流井结构图4为本发明牺牲阳极保护内壁示意中圆1表示油罐，方块5表示深井阳极排流井。
1、储罐内壁、2、储罐外壁、储罐底、3、阳极；4、参比电极管、5深井阳极、6阳极电缆、7、阴极电缆；8远方控制电缆、9、防爆恒电位仪、10、计算机、11、内壁参比电极。
具体实施例方式
实施例1半径均为23m，长度为18m，埋深12m，上层土壤电阻率ρ1＝40Ω.M，下层土壤电阻率ρ2＝2000Ω.M圆盘的自电阻为0.423Ω，互电阻为0.386Ω，0.258Ω，0.322Ω，0.175Ω。
实施例2在实施例1电阻的条件下保护外壁的工艺条件重防腐涂料(高氯涂料、玻璃磷片涂料等)涂装，加图3深井阳极排流井结构这是一种组合装配式深井阳极地床，包括分段阳极井体，它的内部装有阳极引线电缆，后者的外面套有排气管，阳极井体是预制的，阳极引线电缆接入阳极接线盒，接线盒置于分流箱中，此外还配有井套和井盖。所述的井盖为风帽式。在车间预制后运至工程现场，组装快，并减少了气阻影响，其使用寿命达20～50年。
实施例3在实施例1的条件下牺牲阳极保护内壁，活化铝牺牲阳极电极、如果原油储罐的直径进一步加大，则尺寸加大。
上述实施例均达到保护期限20年，在役储罐应逐年减少并消除腐蚀泄漏现象保护面积≥95％总保护面积保护率≥95％保护电位-0.85V∽-1.5V(对CuSO4参比电极)无杂散电流干扰危害内壁保护为重防腐涂层加高活化铝牺牲阳极保护(上海海诺科技公司提供商品化产品)。
权利要求
1.原油储罐内外壁综合防腐及深井阳极模式化保护的方法，其特征是内壁采用牺牲阳极保护方法，其特征是外壁用深井阳极排流井模式化保护的方法。
2.由权利要求1所述的原油储罐内外壁综合防腐及深井阳极模式化保护的方法，其特征是对于“田”字形、“一”字形布局罐群深井阳极排流井布局模式，“田”字形储罐群采用深井阳极排流井的分布为在田字中央和每一边长的外侧中部，“一”字形储罐群采用深井阳极排流井的分布为一”字形储罐群的两端以及在每两储罐连线的中部外侧。
3.由权利要求1所述的原油储罐内外壁综合防腐及深井阳极模式化保护的的方法，其特征是内壁均匀连接活化铝牺牲阳极电极。
全文摘要
原油储罐内外壁综合防腐及深井阳极模式化保护的方法，内壁采用牺牲阳极保护方法，其特征是外壁用深井阳极排流井模式化保护的方法。对于“田”字形、“一”字形布局罐群深井阳极排流井布局模式，“田”字形储罐群采用深井阳极排流井的分布为在田字中央和每一边长的外侧中部，“一”字形储罐群采用深井阳极排流井的分布为一”字形储罐群的两端以及在每两储罐连线的中部外侧。本保护期限20年，在役储罐应逐年减少并消除腐蚀泄漏现象，保护面积≥95％总保护面积保护率≥95％，保护电位－0.85V～－1.5V(对CuSO
文档编号C23F13/10GK1557992SQ200410059998
公开日2004年12月29日 申请日期2004年6月28日 优先权日2003年7月2日
发明者陈如灼, 武烈, 戴玉林, 徐志贤, 章炳华, 陈林华, 叶锋, 沈建成, 朱之述, 傅丽娟, 尹伟, 张涧 申请人:扬子石油化工股份有限公司, 上海海诺科技发展有限公司