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1、Xx炼油项目xx原油罐区50000m3双盘外浮顶原油储罐外加电流阴极保护装置施工方案目录1. 编制说明32. 编制依据33. 储罐底板外加电流阴极保护工作原理33.1储罐底板下表面腐蚀的原因33.2底板外加电流阴极保护的工作原理44.施工工艺流程45.施工人员组织56. 施工技术方案56.1确定阴极保护参数66.2辅助阳极76.3参比电极76.4直流电源76.5电缆电线86.6安装注意事项86.7调试运行87. 外加电流阴极保护系统的维护管理91. 编制说明Xx项目xx原油库位于xx海区xx岛上。该岛南半部份是xx公司的60万米3的原油库区及15万吨级原油码头；北半部的南面山峰是XX新建的8万
2、吨级原料码头。本项目的原油库区则拟开发该岛北面的小山峰，建设20万米3的原油库区及15万吨级原油码头。整个场地是以炸山填海形成，工程的基础设计总体布局是：四台5 万米3原油罐布置在原有山体岩石层之上，其它建筑物、设备等主要分布在场区的西北部，整个场地平整之后的标高为+10.00 米。由于是在海岛上，在海水中因含有大量的钠、镁、钙、钾等氯化物和硫酸盐、重碳酸盐、溴化物等，腐蚀性很强。所以，在xx海岛，储罐的腐蚀问题需受到重视。通过大量的调查和文献表明，油罐腐蚀最薄弱点就在于罐底板。所以储罐的腐蚀与防护重点在于储罐的底板下表面。根据中石化工程建设公司文件60000GE-DP01-0001 说明书的
3、要求，罐底板下表面采用涂料防腐与外加电流阴极保护钢板现结合的防腐蚀方案。本方案就是针对罐底板下表面外加电流阴极保护装置的施工而编制。2. 编制依据 2.1 60000GE-DP01-0001 说明书2.2 10000-SP-STEQ-0205立式储罐技术规定2.3 SY/T 0088-95钢制储罐罐底外壁阴极保护技术标准2.4 SY0007-1999钢制管道及储罐腐蚀控制工程设计规范2.5 Q/SHGD 00472000立式圆筒形钢制焊接油罐几何形体与腐蚀检测方法2.6 API RP 651地上石油储罐阴极保护2.7 SY/T 4091-95滩海石油工程防腐蚀技术规范2.8 SYJ4006-9
4、0长输管道阴极保护工程施工及验收规范2.9 BS7361 阴极保护陆上海上设计规范.第一部分；2.10 GB/T10123-88金属腐蚀及防护术语和定义3. 储罐底板外加电流阴极保护工作原理3.1储罐底板下表面腐蚀的原因对储罐底板而言，储罐基础以砂层和沥青砂为主要构造，罐底板下表面坐落在沥青砂面上。底板下表面腐蚀的原因主要有以下几种：3.1.1土壤和海水的影响：由于罐中满载和空载交替，温度的变化以及地下水的影响，使得沥青砂层上出现断裂缝，岛上土壤中含有各种盐分的地下水或海水会浸透到基础砂内，从而加速了储罐底板的腐蚀。3.1.2氧浓差电池作用：底板各部的应力差使基础砂产生不同的压实度，形成氧浓度
5、差电池。再有罐周和罐中心部位的透气性差别，也会引起氧浓差电池，这时中心部位成为阳极而被腐蚀。3.1.3杂散电流腐蚀：罐区土壤中的电流较为复杂，当罐区内管网有阴极保护而罐未受保护时，则可能形成杂散电流干扰影响；如果周围有电焊机施工、直流用电设备，都有可能产生杂散电流，从而对储罐底板形成杂散电流的腐蚀。3.1.4接地极引起的电偶腐蚀3.1.5混凝土的影响3.2底板外加电流阴极保护的工作原理底板外加电流阴极保护的工作原理：暂不考虑腐蚀电池的贿赂电阻，则在未通电流保护以前，腐蚀原电池的自然腐蚀电位为E，相应的最大腐蚀电流为IC。通上外加电流后，由电解质流入阴极的电流量增加，由于阴极的进一步极化，其电位
6、将降低。如流入阴极电流为ID,则其电位降至E，此时由原来的阳极流出的腐蚀电流将由IC降至I，这就是保护效应。ID与I的差值就是由辅助阳极流出的外加电流量。如果进一步将阴极极化到使总电位降至等于阳极的初始电位EA0，此时外加的保护电流值为IP，腐蚀电流降为零，即没有腐蚀电流从其底板上流出，这样底板就得到了完全保护。在实际操作中，底板要达到完全保护，外加的保护电流要比原来的腐蚀电流大得多。外加电流阴极保护系统由辅助阳极、直流电源、参比电极组成，用外部的直流电源作阴极保护的极化电源，将直流电源的负极接储罐底板，将直流电源的正极接至辅助阳极，在外部电流的作用下，使储罐底板发生阴极极化。它有效弥补了涂层
7、缺陷而引起的腐蚀，能大大延长储罐底板的使用寿命。4.施工工艺流程 底板下表面外加电流阴极保护的施工工艺流程大体如下：5.施工人员组织我们将组织专业的50000m3双盘外浮顶原油储罐外加电流阴极保护施工队伍，自始至终的按全优工程项目管理，严格施工规程，严格把好施工质量关。专业施工队将由以下人员组成：项目经理1人施工经理1人现场经理1人外加电流阴极保护专业施工队长1人专业工程师2人专业责任人2人专业施工技师若干人专业施工队长、专业工程师和专业责任人、专业施工技师等必须到岗到位，深入施工现场和施工班组，履行本专业职责，严密组织施工，严格施工技术和质量关，确保施工人员严格执行施工工艺卡，保证外加电流阴
8、极保护施工的顺利开展和保证质量管理工作上下协调一致 ，按项目里程碑和工程施工计划，按健康、安全、环保（HSE）管理体系和QA/QC管理程序的要求，有条有理地进行施工生产，使工程从开工到竣工，各工序衔接以及各种资源条件，都能按预定的时间去完成，确保工程进度和质量都满足业主的要求。6. 施工技术方案对于大型储罐施加阴极保护，如何使电流分布均匀以及如何测量保护电位，一直是一个难题。在API 651中明确提出，“在罐周边测得的电位不能代表储罐底板中心部位的保护状况，罐中心的电位可能会比罐周边的电位高的多” .经验也表明，将阳极均布在储罐周围(距罐周边310米)或在储罐附近安装一个或多个深井阳极地床，常
9、常不能使储罐中心部位得到保护。我们拟选用山东省东营市科特阴极保护防腐工程技术有限公司的网状阳极阴极保护系统。该系统是一外加电流阴极保护系统，是目前国际上先进的专门针对新建储罐的一种有效的阴极保护方法，尤其是针对大型(5万立方米、10万立方米)的新建储罐，不管是从造价上，还是保护效果和保护年限考虑，目前该系统是最佳选择。目前国内很多大型储罐：茂名石化两座12.5万立方储罐、大港油田2座5万立方储罐、庆咸管道庆阳首站2台5万立方储罐以及国家战略储备油库的舟山库10万立方储罐底板外表面采用的都是本技术，并且获得了用户的一致认可和好评。采用网状阳极阴极保护系统是一种可靠的阴极保护方式，它具有其他系统不
10、可代替的优点：（1）阳极带在底板下面均匀分布，保护电位非常均匀；即使底板防腐层破损严重，也能保证电流的均匀分布，实现阴极保护；（2）系统是外加电流阴极保护，输出可调，保证储罐充分保护； （3）对其他金属构筑物干扰影响最小，基本不产生杂散电流，不会对其它构筑物造成腐蚀干扰； （4）不需回填料，安装简单，由于大量工作已经在工厂内完成，质量容易保证；（5）储罐与管道之间不需要绝缘；（6）因系统的主要部件埋设在基础中，整个系统不易受后期施工的损坏；（7）不易受今后工程施工的损坏，使用寿命长，在储罐服役期间免除您的腐蚀后顾之忧；（8）埋设深度浅，对基础结构要求低，施工方便易行；（9）该阳极可兼做储罐的防
11、雷、防静电接地极。 6.1确定阴极保护参数6.1.1自然腐蚀电位 自然腐蚀电位体现了构筑物本身的活性，决定了阴极保护所需电流的大小，同时又是阴极保护准则中重要的参考点。6.1.2保护电位保护电位是阴极保护的关键参数，它标志了阴极极化的程度，是监视和控制阴极保护效果的重要指标。其数值与金属种类、腐蚀介质的组成、浓度及温度有关。需实验室测定储罐底板带涂层试样在现场的腐蚀电位，测定其阴极极化曲线，以确定电位保护范围。实践中，碳钢在土壤及海水中的最小保护电位为-0.85V（CSE）左右，也就是说，当储罐底板处于比-0.85V（CSE）更负的电位时，底板就受到了保护。6.1.3保护电流密度在国标GB/T
12、10123-88中，保护电流密度的定义为：“从恒定在保护电位范围内某一电位的电极表面上流入或流出的电流密度”。保护电流密度与金属性质、介质成分、浓度、温度、表面状态（如底板防腐层状况）、介质的流动、表面阴极沉积物等因素有关。对于土壤环境，还受季节因素的影响。需现场模拟试验测定静、动态条件下的保护曲线，以确定保护电流密度。阴极保护参数的需注意以下事项：（1）仪表应具有满足测试要求，显示速度，携带方便，耗电小，坚固耐震，按国家有关规定进行校验。 （2）提高准确度宜选用数字式仪表。 （3）直流电流表选用原则 内阻应小于被测回路总电阻的5；电流表的灵敏阀应小于被测电流值的5； 电流表准确度应不低于2.
13、5级。（4）直流电压表选用原则 内阻100k/V； 灵敏阀应小于被测电压值的5； 准确度应不低于2.5级。 （5）连接点接触良好 （6）导线宜采用铜芯绝缘软线，若有电磁干扰时宜选用屏蔽导线。 6.2辅助阳极该系统辅助阳极是钛基混合金属氧化物阳极带和钛导电片交叉焊接而成的阳极网。混合金属氧化物阳极带为钛基材上烧结混合金属氧化物膜制成；钛导电片（钛连接片）作为本系统的导电载体。该材料采用美国标准的一级钛材，经多次熔炼加工而成。产品型号为CT-1，产品规格为0.6356.35 mm。整个阳极网将予埋在储罐基础中，为储罐底板提供保护电流。6.3参比电极在阴极保护中，参比电极是阴极保护系统中重要的组成部
14、分之一，参比电极的作用有两个：一方面用于测量被保护结构物的电位，监测保护效果；另一方面，为自动控制的恒电位仪提供控制信号，以调节输出电流，使结构物总处于良好的保护状态。在储罐施工时，由于动用大型机械，而且现场施工不可能处处非常小心，所以基础施工后发现预埋在基础中的参比电极损坏，无法正常使用的情况时有发生。针对上述情况，我们拟定选用抗压型埋地长效Cu/CuSO4参比电极。该参比电极是在研究国外同类产品的基础上进行了内外结构上的部分改进，电极体外壳采用ABS或高强度PVC管，并采用双层半透膜结构，内外两层半透膜之间的空间填充特殊填料,有效控制了硫酸铜的渗透速度，在可以承受较大压力的同时大大延长参比
15、电极的使用寿命。做到在大型储罐基础中使用时性能可靠，使用寿命长，而且抗压耐摔。 该参比电极是专为目前流行的大型储罐网状阳极阴极保护系统配套使用而设计开发的，是一种理想的埋地型参比电极。抗压型埋地长效Cu/CuSO4参比电极预埋在基础回填砂中。6.4直流电源直流电源我们拟选用数控微机管理高频开关恒电位仪，本设备为微处理器控制恒电位仪，中文点阵式液晶屏能实现多参数同屏显示，用中文菜单用户可查看设备运行工况，历史记录，可进行诸多参数的设置等，在自动状态下，微处理器自动跟踪给定值，自动调节保护电流大小、维持被保护体电位在给定电位，它不随生产工艺波动而变化。该恒电位仪的控制精度高，性能稳定，具有过流保护
16、、自动复位、自动报警，这样可使储罐底板处于最佳的保护电位范围，日常管理少。该恒电位仪还备有 RS485 半双工串行通讯接口，可以使用 PC 机采集恒电位仪的诸多数据。 该电源设备的安装应按设计和设备产品说明书要求进行。并应符合下列规定：（1）应存放在气温540，相对湿度小于70%，清洁、干燥、通风、能避雨雪、飞砂、灰尘的场所。不得存放在周围空气中含有有害介质的地方。（2）电源设备附近应无妨碍通风、影响散热的设备；（3）电源设备在安装时应小心轻放，不应受振动；（4）接线时电源电压应与设备额定电压值相符；（5）接线时应根据接线图核对交直流电压的关系；输出电源极性应正确，并应在接线端子上注明“+”、
17、“-”极符号；6.5电缆电线阴极保护电缆我们拟选用高密度聚乙烯(HDPE)阴极保护专用电缆，该专用电缆主要用于外加电流的阴极保护系统中，该电缆具有优异的电气性能、机械性能、耐热老化性能、耐环境应力和耐化学腐蚀性的能力，吸水性非常低，而且结构简单，使用方便，不受敷设落差限制等优点。采用专用的电缆接头，由专用防腐电缆端部连接钛片组成。6.6安装注意事项4.6.1 阳极网安装完毕后，回填罐基础，最小厚度150毫米，最好不要采用机械设备，以免损坏阳极网；4.6.2 将参比电极予浸泡后放在现场工程师指定位置，用干净的沙回埋；4.6.3 连接供电电缆，安接线箱，参比电极导线以及阳极电缆通过混凝土圈梁预留孔
18、接入接线箱；4.6.4 检验网状阳极系统的连通性；6.7调试运行6.7.1运行前的准备工作（1）为了确保阴极保护的正常运行，在施加阴极保护电流前，必须确保储罐的各项绝缘措施正确无误。（2）储罐表面防腐层应无漏敷点，所有施工时期引起的缺陷与损伤，均应在施工验收时使用DCVG检漏仪检测，修补。（3）检查被保护体与辅助阳极、参比电极的绝缘密封情况，检查电缆接头、辅助阳极与引出电缆接头的绝缘密封情况；（4）对通电点、阳极地床、阳极引线的施工与连接应严格符合规范要求。尤其是阳极引线接正极，底板汇流点接负极，严禁电极接反。（5）检查各电气设备电路接触的牢固性，安装的正确性，个别元件是否有机械障碍。（6）测
19、量底板、辅助阳极开路电位，测量底板、辅助阳极接地电阻；检查各接线是否正确、对应。辅助阳极、罐底板分别与直流电源的正极、负极相接，不得接反。（7）对阴极保护间内所有电气设备的安装进行检查，是否符合电气设备安装规程的要求，各种接地设施是否完成，并符合图纸设计要求。（8）图纸、设计资料齐全完备。6.7.2投入运行（1）组织人员测定底板自然电位、土壤电阻率、辅助阳极接地电阻。同时对底板周围环境有一个比较详尽的了解，这些资料均需分别记录整理，存档备用。 （2）按照数控微机管理高频开关恒电位仪操作程序给底板送电，使电位保持在-1.30伏左右，待底板阴极极化一段时间，开始测试直流电源输出电流、电压、通电点电
20、位、底板保护电位等。然后根据所测保护电位，调整通电点电位至规定值，继续给底板送电使其完全极化。再重复第一次测试工作，并做好记录。（3）极化一定时间后，当底板各处电位均负于最小保护电位前提下，可调整通电点电位、减小输出电流，以减低电耗及延长阳极寿命。各项步骤完成后，投运操作完毕，进入正常连续工作阶段。阴极保护站投产后，电气设备接线不得擅自改动，需要改变的应由主管部门作出方案，经批准后方能执行。7. 外加电流阴极保护系统的维护管理7.1定时观察电气仪表，在专用的表格上记录输出电压、电流、通电点电位数值，与前次记录对照是否有变化，若不相同，应查找原因，采取相应措施，使底板达到阴极保护。7.2保护效果评定定期检查储罐底板的表面状态、测量腐蚀深度等，根据检查情况，评定阴极保护效果、调整保护电位。7.3定期检查电源电缆、输电电缆、屏蔽电缆是否完好，相应接地点是否绝缘、密封、接触良好。7.4直流电源的维护：最好配置两台，互为备用，应按管理要求定期切换使用，进行维护、检修；改用备用的仪器时，应即时进行一次观测和维修。仪器维修过程中不得带电插、拔各插接件、电路板等。7.5硫酸铜参比电极的维护：定期检查参比电极与底板是否绝缘，密封；及时添加硫酸铜溶液，严防干涸，影响仪器正常工作。9
