陰極保護系統運行中問題分析及處理

張 宇

（大慶煉化公司儲運廠，黑龍江大慶 163000）

1 陰極保護概述

從金屬腐蝕的電化學原理出發，陰極保護技術是一種停止腐蝕的措施。陰極保護與防腐涂層的聯合防護取得巨大的經濟效益和社會效益，已日益被人們所公認和接受。陰極保護是利用腐蝕電池的原理，將需要保護的金屬表面變成電化學電池的陰極，向金屬不間斷的提供電子，使被保護金屬上的金屬原子不易失去，以降低金屬表面腐蝕的一項技術手段。

（1）日本1981 年高壓力協會石油儲罐防腐蝕指南中要求，新建和已建的儲油罐都應進行陰極保護。美國1984 年環境保護局的法規中要求：新建油罐應在一開始就要考慮涂層和陰極保護；已有涂層的舊罐應追加陰極保護。我國SY0007-1999《鋼質管道及儲罐腐蝕控制工程設計規范》3.0.5 規定：儲罐罐底板外壁應采用陰極保護，儲罐內壁除經調查證明不需設陰極保護外，一般應采取陰極保護措施。

（2）儲罐陰極保護的必要性。由于儲罐及管道泄漏影響較大，會造成：①油品泄漏直接損失；②油品泄漏造成環境污染；③油品泄漏會嚴重危害生產安全；④儲罐、管道停用期間的直接和間接損失等。

（3）地上鋼制儲罐罐底板腐蝕穿孔的頻率很高，儲罐底板腐蝕的典型形態就是各處減薄程度不同的潰瘍狀腐蝕。防腐措施一般都采用涂料防腐，這是利用涂層將金屬與介質隔開，起到保護金屬的作用。但由于涂層本身有微孔，使用時間久老化后易出現龜裂、剝離等現象，這樣裸露的金屬形成小陽極，涂層部分成為大陰極而產生局部腐蝕，所以規范要求需要采取陰極保護措施加以保護。

2 現場簡介及存在問題

2.1 車間陰極保護系統簡介

儲運廠燃料油裝儲站陰極保護系統是2002 年由大慶油田建設設計研究院設計的，主要目的是延長庫區內的儲罐和管線使用壽命，確保儲罐及管線安全運行生產。

保護范圍：采用的區域性保護，包括車間20 座儲罐和3 座消防水罐罐底板外壁和管線。

保護方法：深井陽極地床陰極保護法，輔助陽極采用的含鉻高硅鑄鐵陽極，陽極地床埋深60 m。

現場設備：7 臺恒電位儀（輸出電壓75 V，輸出電流75 A，出廠日期2002 年8 月，制造廠家：福建三明無線電二廠，電位檢查樁52 個，7 組深井陽極（每組陽極井12 只高硅鑄鐵陽極）。

2.2 存在問題

（1）恒電位儀存在的問題：1#、3#、4#、5#恒電位儀存在電流輸出過小問題。7#恒電位儀輸出電流0 A，輸出電壓17 V。存在電流無輸出問題。

（2）陽極地床存在問題：2#陽極地床電阻過大（2#陽極井見表1）；7#陽極地床就幾只陽極有電阻，其他無窮大（7#陽極井見表2）；2#陽極地床總線電阻0.96 Ω，可以使用但是其12 個分支接地電阻均＞5 Ω。7#陽極地床總線電阻大，陽極地床存在陽極已消耗光或損壞。

對與以上問題如不及時進行維修，最后整個陰極保護系統會快速失效。加速管道和儲罐底板腐蝕，影響車間生產安全。

3 問題產生原因及整改意見

3.1 原因分析

（1）恒電位儀輸出電壓過大，但電流輸出過小的情況，主要是恒電位電氣設備陳舊，儀器內部整流器等電子元件老化。按照規范要求需進行更換，根據規范要求SYT5919-2009《埋地鋼質管道陰極保護技術管理規程》5.1.17 要求，恒電位儀等電源設備報廢，應按具備以下條件之一者執行：①恒電位儀等電源設備使用已達10 年以上；②車間現場恒電位儀自2002 年使用已使用長達16 年，已經達到報廢條件。

（2）陽極地床電阻過大，主要是該系統2002 年建設距今已有16 年，原設計的高硅鑄鐵埋地陽極已消耗盡，造成深井陽極井電阻過大，如不及時更換陽極體會造成陽極井陽極的消耗，最后使這個陰極保護系統快速失效。如果加速管道和油罐底腐蝕，會影響車間生產的安全運行。

3.2 整改建議

（1）對深井陽極地床陽極體重新進行更換。

（2）現場恒電位儀按規范進行更換。

（3）恒電位和陽極地床更換后，應對現場陰極保護系統進行調試。

4 問題整改實施

（1）公司對安全隱患項目進行了立項，并對車間陰極保護系統進行了維修。車間對陰極保護防腐蝕系統完善項目與設計結合并提出整改建議：更換7 座陽極地床中的陽極體，更換7 臺恒電位儀，更換52 個測試樁，其余部分全部利舊。共節約項目資金投入約90 余萬元人民幣。

表1 區域性陰極保護參數測試記錄

表2 區域性陰極保護參數測試記錄

（2）改造后對現場運行進行檢查及測試數據均合格，恒電位輸出電位約為4 V，輸出電流約3 A，保護電位約-0.9 V，滿足了規范中（-0.85～1.25）V的要求，檢測樁現場測量保護電位均達到850 mV以上，現場儲罐及地下管線均能得到有效保護。

5 結論

（1）區域性陰極保護系統是儲罐及地下管線較經濟和有效的防腐蝕方式。目前存在重視建設但輕視日常運行管理的問題，尤其是陰極保護系統的維護管理、正確操作與設計施工等，都同等重要。如果保護設施因為維護管理不當造成故障致使陰極保護系統中斷使用，則潛在的腐蝕電池就會恢復對金屬構筑物的電化學腐蝕。

（2）要使陰極保護系統達到良好的保護效果，應制定完善的維護管理制度和相應的管理措施。參與維護管理的人員應是陰極保護的專業技術人員，不僅了解陰極保護的原理，還要熟悉測量方法、可能的故障類型、故障來源及排除方法等。檢測記錄和日常運行記錄在維護管理工作中十分重要，良好的日常維護管理，使陰極保護系統常年處于有效運行狀態，將對儲罐底板和地下管線安全、運行提供技術保證。如果陰極保護系統沒有得到及時正確的維護管理，很容易受損失效，再次恢復時費用會很大。所以一定要把陰極保護工作列入到日常工作日程中來狠抓不懈，才會取得長遠及較大的經濟效益和社會效益。