淺析靜態壓力容器內壁的陰極保護

【摘 要】本文將對靜態壓力容器內壁的陰極保護進行分析認識，以此來提高壓力容器的使用安全性和延長使用壽命。

【關鍵詞】陰極保護；犧牲陽極；靜態壓力容器內壁

0.前言

隨著我國化工工業的快速發展，工業生產對壓力容器內壁保護的操作安全性提出了更高的要求，并且強調壓力容器設備需要更強的耐腐蝕性，尤其是這些壓力容器的部件越來越大， 使得對內部保護的需求也在急劇增加。而且壓力容器材料在腐蝕性介質作用下，通常會引起容器由厚變薄或材料組織結構發生改變、機械性能降低，導致壓力容器承載能力不夠而發生的破壞。壓力容器內壁罐壁下部和罐底內壁的腐蝕是壓力容器內腐蝕的重點區域，而且由于液相介質的礦化度較高，含Cl-高或含大量的硫酸鹽還原菌，溶有H2S，CO2等有害物質時， 壓力容器內壁里的介質腐蝕性很強。當采用加熱盤管時，溫度的因素和盤管支架焊接方面。常常會形成的電偶因素都加劇腐蝕。使用犧牲陽極法對壓力容器內壁板內壁進行陰極保護，采用這種方法對壓力容器安全可靠，無需專人管理，能夠更好的保護。

1.靜態壓力容器內壁保護方式

靜態壓力容器內壁通常是通過防腐覆蓋層來控制腐蝕的。靜態壓力容器內壁的保護方式也是多樣的，采用合理的結構設計，用適當的陽極數量與布置來確保適宜的電流分布。當水的PH值小于5時需要做到檢查犧牲陽極的自腐蝕速率是否過高。同時如果采用強制電流保護可能導致過高的析氫量。陰極保護是根據電化學腐蝕的原理，通過陰極極化的方法抑制腐蝕電池的產生，從而達到防腐的目的。然而防腐覆蓋層的防腐年限相對較短，同時在工程實踐中，由于各種因素的影響，防腐覆蓋層難以達到完整無損，常在覆蓋層漏敷或損傷處發生腐蝕，尤其在壓力容器鋼板腐蝕極為嚴重。單獨采用陰極保護時，其所需保護電流密度很大，在高溫含去極化劑的水中達幾百mA／m，經濟性能較差。因此需對壓力容器罐內不同的腐蝕環境和因素對癥下藥，以取得令人滿意的防腐效果。經過對試驗與實際工程的研究總結得出：壓力容器內壁防腐的做法是罐頂、罐壁采用導靜電涂料防腐，而罐底采用涂層與陰極保護聯合保護。這樣既可大大降低陰極保護的費用，又可通過陰極保護彌補由于覆蓋層受損或老化所形成的腐蝕缺陷，大大延長油罐的安全使用壽命。

靜態壓力容器內壁陰極保護方式，靜態壓容器內壁的陰極保護，往往需要根據不同的使用類別、性質分兩類，一是犧牲陽極陰極保護，二是外加電流陰極保護。犧牲陽極陰極保護是出于經濟原因，犧牲陽極常用于保護較小的設備，這些設備包括熱水器、給水罐、冷卻器、管式熱交換器等。按照電解產物的防爆安全法規通常是安裝犧牲陽極，應用領域包括艦船的壓在艙、原油儲罐、裝貨艙、儲油艙、儲水艙、交換艙等方面。

2.靜態壓力容器內壁的陰極保護機理

靜態壓力容器內壁中，硫酸鹽還原菌參與陰極去極化，可以知道測定的腐蝕速率用柴油、乙二醇和水配制電解液，模擬實際油田采出液。這個化學反應的過程是不斷地消耗金屬表面的游離電子，達到加速陽極的去極化作用，使金屬離子不斷釋放出來，以此促進金屬的電化學腐蝕。該化學反應方程式：SO2-+10H+8e-→H2S↑+4H2O xFe+yH2S→FexSy+yH2↑

氯離子腐蝕：HCl除本身起腐蝕作用外，且能與H2S相互促進，構成循環腐蝕，其反應如下：

Fe+2HCl→FeCl2+2H滲透FeCl2+H2S→FeS↓+HCl

Fe+H2S→FeS↓+2H滲透FeS+2HCl→FeCl2+H2S

CO2腐蝕：CO2在潮濕環境條件形成碳酸，使金屬腐蝕，反應如下：

CO2+H2O→H2CO3Fe+H2CO3=FeCO3+H2↑

氧腐蝕：水中都含有微量溶解氧，它能起去極化作用，導致腐蝕。

氧與水作用，在陰極發生氧去極化反應：O2+2H2O+4e-→4OH- Fe→Fe2-+2e- Fe2++2OH-→FeOH2。

本文將用GamryPCI-750測試系統實驗，在自行設計的模擬電解池中測定Q345R鋼片和鎂陽極的極化曲線，我們得到靜態壓力容器內壁里面的Q345R鋼片開路電位為-610.0mV，腐蝕電位為-631.0mV，腐蝕電流密度為7.680μA/cm2，腐蝕速率為0.009625mg·cm-2·h-；鎂陽極開路電壓為-1.507V，腐蝕電位為-1.470V，腐蝕電流密度為11.20μA/cm2，腐蝕速率為0.004850mg·cm-2·h-1.根據Q345R鋼片和鎂陽極的極化曲線的交點，可以確定最小保護電位為-0.9906V，靜態壓力容器內壁最小保護電流密度為114μA/cm2。當靜態壓力容器內壁電位低于-0.85VSCE時，也就得到當被保護體處于被保護狀態，實驗測得保護電位為-1.20VSCE左右，證明該壓力容器內壁得到了保護。 [科]

【參考文獻】

［１］胡治平，池華建．陰極保護技術在變電所發電廠的應用[A]．第三屆安徽自然科學學術年會安徽省電機工程學會2005年學術年會論文集[C]，2005．