陰極保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行中問題分析及處理

張 宇

（大慶煉化公司儲(chǔ)運(yùn)廠，黑龍江大慶 163000）

1 陰極保護(hù)概述

從金屬腐蝕的電化學(xué)原理出發(fā)，陰極保護(hù)技術(shù)是一種停止腐蝕的措施。陰極保護(hù)與防腐涂層的聯(lián)合防護(hù)取得巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，已日益被人們所公認(rèn)和接受。陰極保護(hù)是利用腐蝕電池的原理，將需要保護(hù)的金屬表面變成電化學(xué)電池的陰極，向金屬不間斷的提供電子，使被保護(hù)金屬上的金屬原子不易失去，以降低金屬表面腐蝕的一項(xiàng)技術(shù)手段。

（1）日本1981 年高壓力協(xié)會(huì)石油儲(chǔ)罐防腐蝕指南中要求，新建和已建的儲(chǔ)油罐都應(yīng)進(jìn)行陰極保護(hù)。美國1984 年環(huán)境保護(hù)局的法規(guī)中要求：新建油罐應(yīng)在一開始就要考慮涂層和陰極保護(hù)；已有涂層的舊罐應(yīng)追加陰極保護(hù)。我國SY0007-1999《鋼質(zhì)管道及儲(chǔ)罐腐蝕控制工程設(shè)計(jì)規(guī)范》3.0.5 規(guī)定：儲(chǔ)罐罐底板外壁應(yīng)采用陰極保護(hù)，儲(chǔ)罐內(nèi)壁除經(jīng)調(diào)查證明不需設(shè)陰極保護(hù)外，一般應(yīng)采取陰極保護(hù)措施。

（2）儲(chǔ)罐陰極保護(hù)的必要性。由于儲(chǔ)罐及管道泄漏影響較大，會(huì)造成：①油品泄漏直接損失；②油品泄漏造成環(huán)境污染；③油品泄漏會(huì)嚴(yán)重危害生產(chǎn)安全；④儲(chǔ)罐、管道停用期間的直接和間接損失等。

（3）地上鋼制儲(chǔ)罐罐底板腐蝕穿孔的頻率很高，儲(chǔ)罐底板腐蝕的典型形態(tài)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(zhì)隔開，起到保護(hù)金屬的作用。但由于涂層本身有微孔，使用時(shí)間久老化后易出現(xiàn)龜裂、剝離等現(xiàn)象，這樣裸露的金屬形成小陽極，涂層部分成為大陰極而產(chǎn)生局部腐蝕，所以規(guī)范要求需要采取陰極保護(hù)措施加以保護(hù)。

2 現(xiàn)場(chǎng)簡(jiǎn)介及存在問題

2.1 車間陰極保護(hù)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

儲(chǔ)運(yùn)廠燃料油裝儲(chǔ)站陰極保護(hù)系統(tǒng)是2002 年由大慶油田建設(shè)設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)的，主要目的是延長(zhǎng)庫區(qū)內(nèi)的儲(chǔ)罐和管線使用壽命，確保儲(chǔ)罐及管線安全運(yùn)行生產(chǎn)。

保護(hù)范圍：采用的區(qū)域性保護(hù)，包括車間20 座儲(chǔ)罐和3 座消防水罐罐底板外壁和管線。

保護(hù)方法：深井陽極地床陰極保護(hù)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(xiàn)場(chǎng)設(shè)備：7 臺(tái)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(gè)，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(gè)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(duì)與以上問題如不及時(shí)進(jìn)行維修，最后整個(gè)陰極保護(hù)系統(tǒng)會(huì)快速失效。加速管道和儲(chǔ)罐底板腐蝕，影響車間生產(chǎn)安全。

3 問題產(chǎn)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(shè)備陳舊，儀器內(nèi)部整流器等電子元件老化。按照規(guī)范要求需進(jìn)行更換，根據(jù)規(guī)范要求SYT5919-2009《埋地鋼質(zhì)管道陰極保護(hù)技術(shù)管理規(guī)程》5.1.17 要求，恒電位儀等電源設(shè)備報(bào)廢，應(yīng)按具備以下條件之一者執(zhí)行：①恒電位儀等電源設(shè)備使用已達(dá)10 年以上；②車間現(xiàn)場(chǎng)恒電位儀自2002 年使用已使用長(zhǎng)達(dá)16 年，已經(jīng)達(dá)到報(bào)廢條件。

（2）陽極地床電阻過大，主要是該系統(tǒng)2002 年建設(shè)距今已有16 年，原設(shè)計(jì)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(shí)更換陽極體會(huì)造成陽極井陽極的消耗，最后使這個(gè)陰極保護(hù)系統(tǒng)快速失效。如果加速管道和油罐底腐蝕，會(huì)影響車間生產(chǎn)的安全運(yùn)行。

3.2 整改建議

（1）對(duì)深井陽極地床陽極體重新進(jìn)行更換。

（2）現(xiàn)場(chǎng)恒電位儀按規(guī)范進(jìn)行更換。

（3）恒電位和陽極地床更換后，應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)陰極保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試。

4 問題整改實(shí)施

（1）公司對(duì)安全隱患項(xiàng)目進(jìn)行了立項(xiàng)，并對(duì)車間陰極保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行了維修。車間對(duì)陰極保護(hù)防腐蝕系統(tǒng)完善項(xiàng)目與設(shè)計(jì)結(jié)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(tái)恒電位儀，更換52 個(gè)測(cè)試樁，其余部分全部利舊。共節(jié)約項(xiàng)目資金投入約90 余萬元人民幣。

表1 區(qū)域性陰極保護(hù)參數(shù)測(cè)試記錄

表2 區(qū)域性陰極保護(hù)參數(shù)測(cè)試記錄

（2）改造后對(duì)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行進(jìn)行檢查及測(cè)試數(shù)據(jù)均合格，恒電位輸出電位約為4 V，輸出電流約3 A，保護(hù)電位約-0.9 V，滿足了規(guī)范中（-0.85～1.25）V的要求，檢測(cè)樁現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量保護(hù)電位均達(dá)到850 mV以上，現(xiàn)場(chǎng)儲(chǔ)罐及地下管線均能得到有效保護(hù)。

5 結(jié)論

（1）區(qū)域性陰極保護(hù)系統(tǒng)是儲(chǔ)罐及地下管線較經(jīng)濟(jì)和有效的防腐蝕方式。目前存在重視建設(shè)但輕視日常運(yùn)行管理的問題，尤其是陰極保護(hù)系統(tǒng)的維護(hù)管理、正確操作與設(shè)計(jì)施工等，都同等重要。如果保護(hù)設(shè)施因?yàn)榫S護(hù)管理不當(dāng)造成故障致使陰極保護(hù)系統(tǒng)中斷使用，則潛在的腐蝕電池就會(huì)恢復(fù)對(duì)金屬構(gòu)筑物的電化學(xué)腐蝕。

（2）要使陰極保護(hù)系統(tǒng)達(dá)到良好的保護(hù)效果，應(yīng)制定完善的維護(hù)管理制度和相應(yīng)的管理措施。參與維護(hù)管理的人員應(yīng)是陰極保護(hù)的專業(yè)技術(shù)人員，不僅了解陰極保護(hù)的原理，還要熟悉測(cè)量方法、可能的故障類型、故障來源及排除方法等。檢測(cè)記錄和日常運(yùn)行記錄在維護(hù)管理工作中十分重要，良好的日常維護(hù)管理，使陰極保護(hù)系統(tǒng)常年處于有效運(yùn)行狀態(tài)，將對(duì)儲(chǔ)罐底板和地下管線安全、運(yùn)行提供技術(shù)保證。如果陰極保護(hù)系統(tǒng)沒有得到及時(shí)正確的維護(hù)管理，很容易受損失效，再次恢復(fù)時(shí)費(fèi)用會(huì)很大。所以一定要把陰極保護(hù)工作列入到日常工作日程中來狠抓不懈，才會(huì)取得長(zhǎng)遠(yuǎn)及較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。