油田污水儲罐內壁外加電流陰極保護技術

張學峰

（大慶油田工程建設有限公司油田工程事業部第三工程部，黑龍江 大慶 163411）

0 引言

本文基于XX油田污水處理站作為案例進行分析，該處理站共計4座污水儲罐運用外加電流陰極保護技術，本文基于其中一個污水儲罐進行分析，該儲罐內壁涂無溶劑環氧涂料，涂層厚度大概為300um，儲罐附件為碳鋼和非金屬玻璃鋼材料兩者結合起來，儲罐中污水水位為7.5m，下文基于該案例來分析電流陰極保護技術。

1 油田污水儲罐內壁外加電流陰極保護技術的參數設計

1.1 陰極保護電流密度

本文基于碳鋼電機恒電位極化至陰極保護所需電位開展相應試驗來分析當前設計陰極保護電流密度參數值。在整個實驗中通過運用2273A電化學綜合測試，主要對恒電位極化、電位極化至-900mV，測試的介質為當前案例中的儲罐污水，測試溫度設定為30℃，通過三電極體系，以鉑電極作為其測試的輔助電機，本次測試所設置的工作電極、面積分別為A3鋼和1cm2，在正式開展恒電位極化測試前，應促使電極在溶液中穩定一段時間，使其腐蝕電位波動范圍在10mV之內在進行[1]。圖1為恒電位極化電流曲線圖：

圖1 恒電位極化電流曲線圖

從整體上來看上圖所顯示的測試結果，裸碳鋼試片進行恒電位極化至陰極保護需要的電位參數值，電流密度為300mA/m2，另外，將儲罐中已經涂覆涂層，以10%作為涂層在未來使用中的破損率進行計算，最終獲取到陰極保護電流密度參數為30mA/m2。

1.2 陰極保護面積

對于當前案例中儲罐需要進行保護的面積有罐底板表面、罐周浸水部分，以下為計算公式：

在上述公式中S、D、h分別指的是被保護面積、污水罐直徑以及污水罐浸水部分高度，根據計算：其中附件根據總面積的10%進行計算，所得面積結果為705.55m2。

1.3 所需保護電流量

根據需要進行保護的對象面積以及設計保護電流密度進行計算，公式為：

在上述公式中，S、i分別指的是被保護面積、陰極保護電流密度，經過計算，最終得到的陰極保護電流量結果是21.16A。

1.4 輔助陽極選擇

根據本次案例，所選輔助陽極材料為混合金屬氧化物陽極，該種材料能夠根據需要加工成所需材料形狀，具有重量輕，安裝方便的優勢[2]。本次案例所使用的混合金屬氧化物陽極形狀為管狀，規格為Φ25×1000mm，共使用8支，每兩支組成一串，大約為6mg/（A.a），根據陽極質量計算公式：

在上述公式中G、g、I、T、K分別指陽極的總質量、消耗率、工作電流、設計壽命（按25年計）、利用系數（取值0.7-0.85），最終所獲取的8支材料的陽極鍍層質量在3.5g，符合設計標準。

2 油田污水儲罐內壁外加電流陰極保護的安裝

2.1 輔助陽極

對于輔助陽極，可通過懸掛的方式進行安裝，每兩個輔助陽極可以組成一串，共計八支可組成四串，將其均布在罐內。在儲罐頂部開口位置引出復制陽極導線，連接接電箱。

2.2 參比電極

因污水儲罐溫度基本保持在30℃左右，對于參比電機應選擇高純鋅電機進行安裝，在罐底板中心、輔助陽極正下方、罐底與罐壁交界、罐壁2m、罐壁4.5m以及罐壁7m各布置一支參比電極，另外為降低罐對水電位IR降的誤差，應在距離罐表面3cm范圍內設置參比電極探頭。

2.3 恒電位儀

因污水儲罐長期使用，其內壁涂層隨時間推移不斷發生老化和破損，也就使得陰極保護電流不斷增大，因此在選擇恒電位儀時，以30%額定輸出電流進行分析，所選功率、額定輸出電流、額定輸出電壓分別為1.2kw、30A、40V的恒電位儀，主要安裝在專用陰極保護工作室中。

3 結語

綜上所述，通過采用外加電流陰極保護技術，與涂層技術配合來對污水儲罐內壁進行防腐處理，能夠降低涂層缺陷產生的腐蝕穿孔問題，推薦應用于大型油田污水儲罐中，能夠延長儲罐壽命，獲取更多的經濟效益。