一種可更換犧牲陽極的研制

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(1.中國石油集團川慶鉆探工程有限公司工程技術研究院,陜西 西安 710018; 2.低滲透油氣田勘探開發國家工程實驗室,陜西 西安 710018)

原油沉降罐是集輸站、庫最基本的原油處理和污水處理設施。由于罐底的水中含有原油的沉淀物、鹽類(如氯化鎂、氯化鈉和氯化鈣)以及硫酸鹽還原菌等，從而導致了沉降罐內和沉積水接觸的罐內壁發生腐蝕[1]。犧牲陽極陰極保護技術可以抑制腐蝕，最普遍使用的方法是儲罐內壁加裝犧牲陽極，從而有效保護原油沉降罐，延長原油沉降罐檢修周期。

犧牲陽極消耗完后，需要及時更換。但由于普通陽極是直接將鐵腳焊接于罐內壁，更換時，首先需要使用氧氣-乙炔焊槍將鐵腳切割，然后再將新犧牲陽極焊接在罐內壁。但在實際生產過程中存在以下問題：

(1)進行鐵腳切割作業時，氧氣-乙炔焊槍的高溫會在焊接處造成熱影響區，對罐壁產生損傷，產生腐蝕和安全隱患；

(2)新犧牲陽極進行更換時，還需進行陰極保護設計，對陽極進行重新布局；

(3)由于原油沉降罐屬于一級動火區域，切割和焊接作業均需要辦理動火手續方可作業。動火手續繁瑣，消耗大量人力物力[2]。

1 可更換犧牲陽極組成

可更換犧牲陽極由可更換單元、焊接鐵腳和防腐扣盒三部分組成，配套以螺栓和發泡膠，組裝完成后的結構見圖1。

圖1 可更換犧牲陽極組裝

1.1 可更換單元

可更換單元主要由犧牲陽極材料和可更換鐵腳組成，見圖2。所用犧牲陽極材料為鋁-鋅-銦系合金犧牲陽極，化學成分經過GB/T4949—2007《鋁-鋅-銦系合金犧牲陽極化學分析方法》 中的方法測定，符合GB/T 4948—2002《鋁-鋅-銦系合金犧牲陽極》中的化學成分要求。可更換鐵腳選用板狀鐵腳，由碳素結構鋼制造，共設有4處螺栓孔，兩側各有兩組。可更換單元為一體式結構，一次鑄造完成，陽極材料使用完后，對此部分進行更換。

圖2 可更換單元

可更換單元的型號和參數符合GB/T 4948—2002的相關要求，共分為4種型號，可用于不同規格儲罐的內壁防腐施工。

1.2 焊接鐵腳

焊接鐵腳主要用于可更換犧牲陽極的焊接和安裝，一組可更換犧牲陽極兩側共配備兩根焊接鐵腳。焊接鐵腳一端設置兩處腰型孔，和可更換鐵腳的螺栓孔位置對應，組成可拆卸式連接。可拆卸式連接選用螺栓連接，螺栓選用六角頭螺栓，型號為M16×65。焊接鐵腳另一端要求表面清潔無銹，直接焊接到儲罐板材表面。 焊接鐵腳結構見圖3。

圖3 焊接鐵腳結構

1.3 防腐扣盒

防腐扣盒用于保護螺栓螺紋，材質為PVC，和發泡膠配合使用。

防腐扣盒由相同的兩片扣合而成，每片扣盒的左右兩側設有凹孔或凸起，凸起或凹孔逐一對應。防腐扣盒上、下端設有長方形定位口，焊接鐵腳或可更換鐵腳可穿過。中部設有注膠口，用于注入發泡膠。防腐扣盒結構見圖4。

圖4 防腐扣盒結構

2 安裝及更換方法

2.1 安裝步驟

可更換犧牲陽極可用于罐內底板、壁板以及加熱管束的防腐，首次安裝時，需使用電焊機對焊接鐵腳進行焊接安裝。

步驟一：安裝焊接鐵腳。按照陰極保護設計方案，確定安裝位置，使用電焊機將焊接鐵腳焊接在儲罐內表面。焊縫要求全部焊透，確保無虛焊、假焊和砂眼，焊接質量確保達標。

步驟二：安裝可更換單元。使用4組六角頭螺栓對可更換犧牲陽極進行定位、安裝和固定。

步驟三：安裝防腐扣盒。將防腐扣盒進行定位固定，焊接鐵腳或可更換鐵腳穿過定位口，防腐扣盒將兩組螺栓包含在內，向注膠口注入發泡膠直至溢出。

2.2 更換步驟

當需更換犧牲陽極時，按以下步驟進行更換。

步驟一：將防腐扣盒拆除，清理螺紋，拆卸螺栓。

步驟二：將可更換單元拆除，將新的可更換單元參照安裝步驟進行更換。

3 結 論

通過合理設計研制出可更換犧牲陽極，用于儲罐內壁防腐蝕。可更換犧牲陽極的材料和鐵腳均符合國標相關技術要求，更換時無需進行切割和焊接作業。可更換犧牲陽極的使用可有效減輕犧牲陽極更換作業帶來的工作強度及安全隱患。

[1] 李勇,徐偉.大型儲油罐內腐蝕分析及防腐蝕措施[J].石油化工腐蝕與防護,2004,21(5):20-22.

[2] 張新發,李養池,郭亮，等.一種可更換犧牲陽極和更換方法:ZL201410314977.0[P].2017-03-15.