專利名稱：原油儲罐內外壁綜合防腐及深井陽極模式化保護的方法
技術領域：
本發明涉及對原油儲罐內外壁綜合防腐的深井陽極排流井模式化保護的方法。
背景技術：
隨著我國石油、石化部門經濟技術發展，各類不同貯運介質、工況條件的大型金屬儲罐越來越多，已成為企業重要生產設備和裝置的組成部門。由于各類氣、油、酸、堿、鹽等儲罐因其介質及工藝條件的腐蝕因素，其腐蝕泄漏的現象日益嚴重，受到世界各工業國家的嚴重關注。例如國內發現原油儲罐的腐蝕泄漏造成資源流失和環境破壞的事故每年有上百例，損失達2000萬元以上。尤其在石化系統，曾在大慶石化、荊門石化、九江石化、撫順石化、遼化、齊魯石化、鎮海煉化、茂名石化等都先后發生過儲罐腐蝕泄漏影響安全及生產的事故。我國在役儲罐，防腐手段單一、等級低、運行期長，目前已到達事故多發期，因此采取新的防腐技術，加強設備安全壽命的預測和管理已成為國內外共同努力的重大課題。
我國中石油、中石化曾在90年代先后就儲罐內外壁的犧牲陽極保護，也有外加電流陰極保護各自立題研究，這些單一性的項目研究，也組織了鋼質儲罐的陰極保護設計和施工驗收及規范的編制工作。但其方法主要針對單體的儲罐防護，不適應大型儲罐、罐群等復雜的工況條件，未能普遍推廣應用。國外對金屬儲罐的腐蝕控制十分重視，工業國家投入大量資金進行技術研發，并開始全面推行立法。如美國環保總局已發文，限令全在1998年底前，對全美70萬座埋地儲罐完成陰極保護推廣工作。如CN1309727A、US5,292411等。
但大多數未對內壁和埋地罐底外壁同時進行保護。現有技術有介紹用鋅基、鎂基犧牲陽極保護原油儲罐內壁，由于這兩種金屬過分活潑，很難控制其消耗周期，太容易被氧化，難以維持對原油儲罐內壁持久的保護。對原油儲罐外壁尤其是埋地外壁的防腐，現有技術中有淺埋陽極保護的方法，主要用在單罐的保護，參見中國專利CN1080669A，CNZL972325514和962289973。
現有技術的不足是淺埋陽極對保護外壁不均勻，一般而言不能簡單推導到對原油罐群(包括成品油罐和其它化工原料儲罐)的內外壁保護，因此有不確定性和不經濟性，內外壁的保護周期不同步，影響了罐的使用壽命。由于罐的容量大，直徑大，如已經安裝直徑在百米左右或以上的儲罐，如因保護不當而造成的意外腐蝕給生產經營的損失很大，即使對儲罐的例行安檢也有很多耗費。

發明內容
本發明目的是采取針對不同介質和工況條件，內外壁聯合防腐，其中新型深井陽極外加電流技術、根據自動監視和微機處理可作壽命預測，設備安全評估等系統，力求與現代地下設備的管理模式和技術進步相匹配。本發明目的還在于提供一種對原油罐群(包括成品油罐和其它化工原料儲罐)的內外壁保護，尤其是保護“田”字形、“一”字形基本布局的原油罐群，可根據儲罐罐群的布局類型，合理布置深井陽極，以最少的深井數量保護盡多的儲罐，比單體型防腐方法可大大節省工程投資，同時施工方便，不影響生產和安全。因此，本發明方法可以推廣到幾乎所有的原油罐群，本發明的目的還包括對原油罐壁的保護具有確定性，內外壁的保護周期同步，不致影響罐的使用，可以更長的周期安排原油罐巡檢。布局和施工上安全合理，保證在罐區的施工安全。
本發明的目的是這樣實現的原油儲罐內外壁綜合防腐的方法，內壁采用犧牲陽極保護方法，其特征是外壁用深井陽極排流井模式化設計計算的方法。對于“田”字形、“一”字形布局罐群深井陽極排流井布局模式，“田”字形儲罐群采用深井陽極排流井的分布為在田字中央和每一邊長的外側中部，“一”字形儲罐群采用深井陽極排流井的分布為一”字形儲罐群的兩端以及在每兩儲罐連線的中部外側。當然“田”、“一”字形是一種基本罐群的保護結構，也同理可以適用到“目”字形，雙田形，多個田形構成的儲罐及由對邊平行的四邊形和多個對邊平行的四邊形構成的儲罐形狀。單座儲罐保護需要3座深井陽極排流井，而以上多種組合型的儲罐罐群保護的排流井通過模式化處理可節省排流井的數目。
本發明方法是基于電流由圓盤電極向周圍無限大均勻媒質流散時，流散電流在圓盤表面分布不均勻，根據罐的類似橢球形曲面的最佳近似，以θ為角度變量，通過數學物理方法中的拉-麥方法，即等電位面和物定曲面組相結合的電場解法，可以求出圓盤的電容C＝8εb，電阻R＝ερ/C＝ρ/8b其中b為直徑，ε為介電常數，可以求得處于無限大均勻ρ為媒質的電導率。
當埋深為h的圓盤，則R＝ρ/4b(1-4h/πb)取得設計重要參數接地電阻。
本發明的特點針對原油儲罐腐蝕狀況特殊性，選用內壁用鋁合金犧牲陽極加涂層保護，其陽極用料、尺寸經室內試驗與原油罐沉積水質分析確定，用量按保護年限設定(10-15年)；外壁因腐蝕條件和長效性考慮，采用新型深井陽極陰極保護設計，具有安全防爆、節能高效、雜散電流干擾少、無氣阻現象。深井陽極按最新模式化研究來設計，可達到最佳接地電阻和回路阻抗，保護年限20年以上。根據內外壁不同的工況條件，采用二種不同的陰極保護方法，達到應用技術的適應性和保護壽命的同步性，解決原油儲罐嚴重腐蝕泄漏事故隱患。同時提供一種新型深井陽極深度、位置與被保護儲罐組的分布及地質條件等相關性的鏡像法數學模型，可對多種儲罐組合進行優化設計計算，求得有關設計參數。保障最佳的性能價格比。
采用本發明、可克服以往不加陰極保護而腐蝕嚴重的重大致命隱患，一般儲罐運行后，7-8年出現泄漏和開裂。10年以上，其腐蝕泄漏大量上升。本發明專利可大量節省維護、檢修費用，保障長效安全運行，避免因腐蝕事故發生的原油資源流失和環境污染。以每座儲罐20年計算，其經濟效果可達200萬元。
本發明針對揚子石化眾多的特定的在役各類儲罐的環境、工況條件和腐蝕狀況，充分利用現代高新技術進行創新性的應用研究，加強綜合腐蝕控制和計算機自動監測、處理、專家評估、預測的能力，為保障新建大型原油儲罐和眾多在役儲罐的長期安全、穩定運行和維護提供新的技術支撐，可杜絕突發腐蝕泄漏事故，保證生產系統安全運行。
本發明的適用范圍也包括化工、倉儲和其它行業埋地儲罐保護。


圖1為本發明“田”字形布局的原油罐群的深井陽極排流井模式化保護示意2為本發明“一”字形布局的原油罐群的深井陽極排流井模式化保護示意3為本發明深井陽極排流井結構圖4為本發明犧牲陽極保護內壁示意中圓1表示油罐，方塊5表示深井陽極排流井。
1、儲罐內壁、2、儲罐外壁、儲罐底、3、陽極；4、參比電極管、5深井陽極、6陽極電纜、7、陰極電纜；8遠方控制電纜、9、防爆恒電位儀、10、計算機、11、內壁參比電極。
具體實施例方式
實施例1半徑均為23m，長度為18m，埋深12m，上層土壤電阻率ρ1＝40Ω.M，下層土壤電阻率ρ2＝2000Ω.M圓盤的自電阻為0.423Ω，互電阻為0.386Ω，0.258Ω，0.322Ω，0.175Ω。
實施例2在實施例1電阻的條件下保護外壁的工藝條件重防腐涂料(高氯涂料、玻璃磷片涂料等)涂裝，加圖3深井陽極排流井結構這是一種組合裝配式深井陽極地床，包括分段陽極井體，它的內部裝有陽極引線電纜，后者的外面套有排氣管，陽極井體是預制的，陽極引線電纜接入陽極接線盒，接線盒置于分流箱中，此外還配有井套和井蓋。所述的井蓋為風帽式。在車間預制后運至工程現場，組裝快，并減少了氣阻影響，其使用壽命達20～50年。
實施例3在實施例1的條件下犧牲陽極保護內壁，活化鋁犧牲陽極電極、如果原油儲罐的直徑進一步加大，則尺寸加大。
上述實施例均達到保護期限20年，在役儲罐應逐年減少并消除腐蝕泄漏現象保護面積≥95％總保護面積保護率≥95％保護電位-0.85V∽-1.5V(對CuSO4參比電極)無雜散電流干擾危害內壁保護為重防腐涂層加高活化鋁犧牲陽極保護(上海海諾科技公司提供商品化產品)。
權利要求
1.原油儲罐內外壁綜合防腐及深井陽極模式化保護的方法，其特征是內壁采用犧牲陽極保護方法，其特征是外壁用深井陽極排流井模式化保護的方法。
2.由權利要求1所述的原油儲罐內外壁綜合防腐及深井陽極模式化保護的方法，其特征是對于“田”字形、“一”字形布局罐群深井陽極排流井布局模式，“田”字形儲罐群采用深井陽極排流井的分布為在田字中央和每一邊長的外側中部，“一”字形儲罐群采用深井陽極排流井的分布為一”字形儲罐群的兩端以及在每兩儲罐連線的中部外側。
3.由權利要求1所述的原油儲罐內外壁綜合防腐及深井陽極模式化保護的的方法，其特征是內壁均勻連接活化鋁犧牲陽極電極。
全文摘要
原油儲罐內外壁綜合防腐及深井陽極模式化保護的方法，內壁采用犧牲陽極保護方法，其特征是外壁用深井陽極排流井模式化保護的方法。對于“田”字形、“一”字形布局罐群深井陽極排流井布局模式，“田”字形儲罐群采用深井陽極排流井的分布為在田字中央和每一邊長的外側中部，“一”字形儲罐群采用深井陽極排流井的分布為一”字形儲罐群的兩端以及在每兩儲罐連線的中部外側。本保護期限20年，在役儲罐應逐年減少并消除腐蝕泄漏現象，保護面積≥95％總保護面積保護率≥95％，保護電位－0.85V～－1.5V(對CuSO
文檔編號C23F13/10GK1557992SQ200410059998
公開日2004年12月29日 申請日期2004年6月28日 優先權日2003年7月2日
發明者陳如灼, 武烈, 戴玉林, 徐志賢, 章炳華, 陳林華, 葉鋒, 沈建成, 朱之述, 傅麗娟, 尹偉, 張澗 申請人:揚子石油化工股份有限公司, 上海海諾科技發展有限公司