國(guó)內(nèi)煉油行業(yè)今后大量煉制進(jìn)口原油已成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，無(wú)論是中東、南美等地區(qū)舶來(lái)外油，還是煉制通過(guò)陸上管道運(yùn)至大連石化的哈薩克斯坦或俄羅斯的高含硫、高含鹽原油，都將導(dǎo)致油罐使用壽命的大大縮短。
油罐腐蝕的最薄弱點(diǎn)是罐底板內(nèi)、外部表面，特別是解決好罐底板外表面的防護(hù)是均衡好整個(gè)油罐防護(hù)的關(guān)鍵。
 
1 原油罐罐底板存在的腐蝕隱患分析
儲(chǔ)罐的底板坐落在瀝青砂基上，時(shí)間長(zhǎng)了瀝青砂基產(chǎn)生裂紋，使地下水上升造成罐底板的腐蝕，對(duì)于這種情況，行之有效的方法是采取陰極保護(hù)技術(shù)進(jìn)行補(bǔ)救 [1]。
儲(chǔ)罐罐底外表面的腐蝕影響主要因素有以下幾個(gè)方面：     
（1） 形成腐蝕電池
 罐底板焊縫附近沒(méi)有防腐蝕涂層，而且油罐罐底板座與混凝土的圈梁基礎(chǔ)相比，電位更高，從而形成腐蝕電池，加速罐底板的腐蝕；
（2） 保溫材料的水解對(duì)腐蝕的影響
油罐保溫大多數(shù)采用巖棉或聚氨酯做保溫材料，這兩種材料在浸水情況下的PH值分別為6.4和5，有較強(qiáng)的腐蝕性。一旦保溫層中進(jìn)水，就會(huì)形成人們常說(shuō)的“濕棉襖”，會(huì)長(zhǎng)期對(duì)罐底板造成腐蝕。
（3）   儲(chǔ)罐基礎(chǔ)的影響
儲(chǔ)罐的基礎(chǔ)是瀝青砂構(gòu)造，由于罐的滿載和空載交替，冬季和夏季濕度不同，易造成瀝青砂層產(chǎn)生裂縫等；此外油罐內(nèi)油品溫度升高時(shí)，底板周圍水分蒸發(fā)，使得鹽分濃度增加，提高了環(huán)境的腐蝕性。
（4）氧的濃差電池
罐底板與砂層接觸性不良，如滿載和空載比較，空載時(shí)接觸不良，罐周圍和罐中心部位透氣性差，會(huì)引起氧的濃差電池腐蝕。有資料表明，罐中心與邊緣的電位差可相差150mmv以上，腐蝕電流達(dá)到222mA。
（5） 基座混凝土的腐蝕
混凝土中鋼筋的耐蝕性是由于混凝土高PH值產(chǎn)生的鈍化作用，當(dāng)環(huán)境中含有高濃度氯離子時(shí)，鋼/混凝土界面的臨界Cl-含量為700?10-6mg/l，則會(huì)破壞鋼鐵的鈍化引起腐蝕。
2  煉油廠儲(chǔ)罐底板腐蝕調(diào)查與分析
目前原油罐、成品油罐罐底多采取底板外沿進(jìn)行密封防護(hù)，即填充邊緣板與罐基礎(chǔ)之間的縫隙，部分采取外加電流陰極保護(hù)措施[2]。
隨著技術(shù)更新，國(guó)家已頒布了SY/T0088-5《鋼制儲(chǔ)罐外壁陰極保護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，相信在不久的將來(lái)，油罐罐底板陰極保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用將獲得全面的推廣。
3  原油罐采取陰極保護(hù)幾種方案對(duì)比
3.1 犧牲陽(yáng)極系統(tǒng)
采用犧牲陽(yáng)極系統(tǒng)對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)行保護(hù)安裝簡(jiǎn)單，不會(huì)產(chǎn)生腐蝕干擾。但除非儲(chǔ)罐與管道以及其他系統(tǒng)絕緣良好，否則儲(chǔ)罐不會(huì)得到充分保護(hù)。其他系統(tǒng)包括管網(wǎng)、儀器連接線、電纜套管、混凝土鋼筋以及罐群接地系統(tǒng)等。對(duì)如此多的部分采取絕緣，不僅花費(fèi)大，而且以后的維護(hù)費(fèi)用高。犧牲陽(yáng)極系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電壓一般低于0.7V, 它限制了陰極保護(hù)系統(tǒng)的電流輸出。一旦儲(chǔ)罐與上述任何部分短路，不但使儲(chǔ)罐達(dá)到保護(hù)困難，而且會(huì)使?fàn)奚?yáng)極系統(tǒng)很快耗盡，保護(hù)壽命短。
3.2 舊的深井及短斜井陰極保護(hù)系統(tǒng)
該系統(tǒng)主要應(yīng)用于已經(jīng)建成的儲(chǔ)罐，尤其適用于空間狹小地區(qū)，其缺點(diǎn)是陰極保護(hù)電流不均勻，容易產(chǎn)生腐蝕干擾。同時(shí)陽(yáng)極處于非常惡劣的工作條件下，容易過(guò)早損壞。
浙江原油中轉(zhuǎn)站的12個(gè)地上原油儲(chǔ)罐（直徑為59~85米），最初的陰極保護(hù)系統(tǒng)是每個(gè)儲(chǔ)罐安裝2個(gè)深井（40米）陽(yáng)極地床，地床對(duì)稱布置在儲(chǔ)罐兩側(cè)。每3個(gè)儲(chǔ)罐共用一個(gè)整流電源。6年后，對(duì)陰極保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行改造，在罐周圍補(bǔ)加陽(yáng)極床，陽(yáng)極井與地面夾角30度，沿儲(chǔ)罐周邊均布，并延伸到儲(chǔ)罐底部10m深處。陽(yáng)極是由預(yù)填包的石墨陽(yáng)極組成,石墨陽(yáng)極的直徑76mm,長(zhǎng)度152cm, 裝在直徑20cm、長(zhǎng)203cm的鋼筒內(nèi),將鋼筒裝入斜孔中。
該系統(tǒng)正常運(yùn)行后，測(cè)量?jī)?chǔ)罐底板中心的保護(hù)電位，發(fā)現(xiàn)電位值達(dá)不到NACE標(biāo)準(zhǔn)要求。后來(lái)從儲(chǔ)罐底板上切取的板材檢查發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)罐底板受到腐蝕，為此安裝了網(wǎng)狀陽(yáng)極系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。
3.3 新的斜井陰極保護(hù)系統(tǒng)
新的陰極保護(hù)系統(tǒng)采用斜井陽(yáng)極，并在儲(chǔ)罐下部安裝了電位測(cè)量管，每隔1.5米測(cè)量一次罐/地電位。
斜井陰極保護(hù)最大的弊端就是保護(hù)電流分布不均，難以實(shí)現(xiàn)像大型100000m3儲(chǔ)罐的正常陰極保護(hù)[3]。
3.4  柔性陽(yáng)極系統(tǒng)
該陽(yáng)極由包敷在電纜外部的導(dǎo)電橡膠制成，橡膠外面包裹一層炭粉回填料，該系統(tǒng)可以鋪設(shè)在儲(chǔ)罐底板下面，電流分布均勻，不易產(chǎn)生腐蝕干擾，但具有如下缺點(diǎn)：
（1）該系統(tǒng)的運(yùn)輸，安裝費(fèi)用比網(wǎng)狀陽(yáng)極系統(tǒng)高，每盤陽(yáng)極很重。增加了搬運(yùn)難度和費(fèi)用；
（2）填料帶容易破損，導(dǎo)致填料漏失，需要填充；
（3）由于導(dǎo)電橡膠在電流的作用下，隨著時(shí)間的推移容易老化開裂，導(dǎo)致銅芯電纜迅速腐蝕，致使系統(tǒng)過(guò)早失效；
（4）該系統(tǒng)的不能過(guò)度彎曲；
（5）現(xiàn)場(chǎng)需要很多電纜連接，質(zhì)量難以保證。
3.5 網(wǎng)狀陽(yáng)極陰極保護(hù)
網(wǎng)狀陽(yáng)極是貴金屬氧化物帶狀陽(yáng)極與鈦基金屬連接片交叉焊接組成的外加電流陰極保護(hù)輔助陽(yáng)極。將該陽(yáng)極網(wǎng)予埋在儲(chǔ)罐基礎(chǔ)中，為儲(chǔ)罐底板提供保護(hù)電流。與其他方式的陰極保護(hù)相比，該系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)：
（1）電流分布非常均勻，輸出可調(diào)，保證儲(chǔ)罐充分保護(hù)（見(jiàn)圖1）；
產(chǎn)生的雜散電流很少，不會(huì)對(duì)其他結(jié)構(gòu)造成腐蝕干擾；
（2）不需要回填料，安裝簡(jiǎn)單，使用壽命長(zhǎng)。
（3）該網(wǎng)狀陽(yáng)極可放置在罐底板與防滲膜或混凝土基礎(chǔ)之間, 距離罐底板的距離最小可以達(dá)到15厘米，無(wú)須填料。與井式陽(yáng)極陰極保護(hù)電極電位波動(dòng)情況的比較。見(jiàn)圖1所示。
 
圖1  兩種陰極保護(hù)法保護(hù)電極比較
 
4  網(wǎng)狀陽(yáng)極陰極保護(hù)的應(yīng)用
大連某油庫(kù)地處沿海，土壤鹽含量較高，電阻率較小（45Ωm），特殊的地理位置決定了大連儲(chǔ)金屬油罐底板的腐蝕較內(nèi)地要嚴(yán)重得多，為此對(duì)一座100000m3的原油儲(chǔ)罐底板實(shí)施了網(wǎng)狀陽(yáng)極陰極保護(hù)。
4.1 網(wǎng)狀陽(yáng)極陰極保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
（1）設(shè)計(jì)依據(jù)
BS7361 陰極保護(hù)----陸上海上設(shè)計(jì)規(guī)范. 第一部分；
NACE RP--0169. 埋地或水中金屬管網(wǎng)外腐蝕控制；
API RP 651. 地上油罐的陰極保護(hù)；
中華人民共和國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)， SY/T0088-95，“鋼制儲(chǔ)罐罐底外壁陰極保護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”。
（2）設(shè)計(jì)參數(shù)
設(shè)計(jì)壽命： 35年；
電流密度： 10mA/m2；
填沙電阻率： 40Ω·m
電氣絕緣： 不必須（采用絕緣法蘭將減小電流散失）；
陽(yáng)極最大輸出： 18mA/m；
陽(yáng)極埋深： 距儲(chǔ)罐底板150mm；
防雷接地： 改用鍍鋅鋼管或鋼板接地將減小電流泄漏。
（3） 設(shè)計(jì)計(jì)算
設(shè)計(jì)中，需要計(jì)算陽(yáng)極接地電阻和陽(yáng)極以及鈦連接片用量，陽(yáng)極的長(zhǎng)度可以根據(jù)勾股定理逐根計(jì)算，也可以用底板面積除以陽(yáng)極間距估算，網(wǎng)狀陽(yáng)極的陰極保護(hù)系統(tǒng)組成見(jiàn)表1。
表1          網(wǎng)狀陽(yáng)極陰極保護(hù)系統(tǒng)的組成及作用                                 

            
 
 
4.2  網(wǎng)狀陽(yáng)極陰極保護(hù)系統(tǒng)的安裝
 
（1）罐底板網(wǎng)狀陽(yáng)極分布情況見(jiàn)圖2所示。
 
 
 
 

 
 
圖2      罐底板網(wǎng)狀陽(yáng)極分布示意 
 
 
 
（2）  恒電位儀數(shù)量設(shè)計(jì)計(jì)算
一般埋地管線的外加電流保護(hù)密度取5mA/m2，而對(duì)于大型儲(chǔ)罐系統(tǒng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取10 mA/m2為最佳。大連石化的100000m3原油儲(chǔ)罐直徑80m，外加電流所需的總電流為：I=10 ma/m2×π×（80/2）2m2=50.265A
對(duì)于輸出電流為30A的恒電位儀需要50.265/30=1.6755≈2臺(tái)（恒電位儀）。此外為保證恒電位儀的不間斷使用，應(yīng)再備用一定數(shù)量的恒電位儀（視保護(hù)臺(tái)數(shù)綜合考慮）。
（3）參比電極
作為埋地的參比電極一般采用Zn/飽和ZnCl2長(zhǎng)效參比電極，一般壽命在15年左右，且為可更換式。
（4） 陰極保護(hù)站
陰極保護(hù)站由數(shù)臺(tái)恒電位儀和一臺(tái)總控制臺(tái)組成，其中部分恒電位儀提供保護(hù)電流，另外一部分備用，由控制臺(tái)切換，陰極保護(hù)房間的使用面積不小于40m2。
（5）電纜
所有電纜均直埋敷設(shè)，周圍墊以細(xì)砂，上蓋紅磚，每隔50m設(shè)一電纜標(biāo)志樁，上標(biāo)電纜走向及名稱，具體做法參見(jiàn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圖集D164的要求。電纜采用鋁熱焊接技術(shù)，防火堤時(shí)應(yīng)采用鋼陶管進(jìn)行保護(hù)。
  （6） 其它
為防止陰極保護(hù)電流流失，儲(chǔ)罐原有的角鋼接地全部改造為鋅極接地。接地極采用打入法施工（距地面700mm以下），以三支為一組，其組數(shù)與原角鋼相同，采用VV-1KV/1×50mm2電纜進(jìn)行環(huán)接，鋅接地極與儲(chǔ)罐之間用40mm×4mm鍍鋅扁鋼相連。埋地鍍鋅扁鋼用瀝青、玻璃絲布做“三布五油”防腐處理，鍍鋅扁鋼與儲(chǔ)罐間用螺栓連接，連接處涂以凡士林。安裝后測(cè)量每組接地極電阻應(yīng)小于10Ω。
4.3  原油罐充水試壓期間的陰極保護(hù)
大連是一個(gè)典型的缺水城市，若采用海水代替淡水充水試壓不失為一個(gè)好辦法。
采用海水充水試壓最大的問(wèn)題是解決充水及放水期間罐內(nèi)潮濕環(huán)境下的腐蝕問(wèn)題。采用垂掛陽(yáng)極法進(jìn)行臨時(shí)性的陰極保護(hù)措施，即在浮倉(cāng)部位選取若干垂掛點(diǎn)，引出電纜線，陽(yáng)極另一端部連接原油罐罐壁不同部位，電纜線可隨浮倉(cāng)升降，但連接部位始終與罐或罐壁相連，保證陰極電流的正常輸出，從而防止罐受到海水腐蝕。
5  經(jīng)濟(jì)效益分析
經(jīng)核算一臺(tái)100000m3原油儲(chǔ)罐罐底板外壁時(shí)實(shí)施網(wǎng)狀陽(yáng)極陰極保護(hù)造價(jià)為50萬(wàn)元有效保護(hù)期為35年。在上述保護(hù)期內(nèi)若采取一般的防腐措施按更換罐底板兩次計(jì)算，總費(fèi)用約為400萬(wàn)元，因此采用網(wǎng)狀陽(yáng)極的陰極保護(hù)費(fèi)用僅占更換罐底板費(fèi)用的1/8。
 若油罐內(nèi)壁每5年進(jìn)行一次防腐處理，在35年期限內(nèi)總費(fèi)用約為300萬(wàn)元，則罐底板外壁采用網(wǎng)狀陽(yáng)極陰極保護(hù)的費(fèi)用僅為內(nèi)壁防腐費(fèi)用的1/6。

國(guó)內(nèi)煉油行業(yè)今后大量煉制進(jìn)口原油已成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，無(wú)論是中東、南美等地區(qū)舶來(lái)外油，還是煉制通過(guò)陸上管道運(yùn)至大連石化的哈薩克斯坦或俄羅斯的高含硫、高含鹽原油，都將導(dǎo)致油罐使用壽命的大大縮短。
油罐腐蝕的最薄弱點(diǎn)是罐底板內(nèi)、外部表面，特別是解決好罐底板外表面的防護(hù)是均衡好整個(gè)油罐防護(hù)的關(guān)鍵。
 
1 原油罐罐底板存在的腐蝕隱患分析
儲(chǔ)罐的底板坐落在瀝青砂基上，時(shí)間長(zhǎng)了瀝青砂基產(chǎn)生裂紋，使地下水上升造成罐底板的腐蝕，對(duì)于這種情況，行之有效的方法是采取陰極保護(hù)技術(shù)進(jìn)行補(bǔ)救 [1]。
儲(chǔ)罐罐底外表面的腐蝕影響主要因素有以下幾個(gè)方面：     
（1） 形成腐蝕電池
 罐底板焊縫附近沒(méi)有防腐蝕涂層，而且油罐罐底板座與混凝土的圈梁基礎(chǔ)相比，電位更高，從而形成腐蝕電池，加速罐底板的腐蝕；
（2） 保溫材料的水解對(duì)腐蝕的影響
油罐保溫大多數(shù)采用巖棉或聚氨酯做保溫材料，這兩種材料在浸水情況下的PH值分別為6.4和5，有較強(qiáng)的腐蝕性。一旦保溫層中進(jìn)水，就會(huì)形成人們常說(shuō)的“濕棉襖”，會(huì)長(zhǎng)期對(duì)罐底板造成腐蝕。
（3）   儲(chǔ)罐基礎(chǔ)的影響
儲(chǔ)罐的基礎(chǔ)是瀝青砂構(gòu)造，由于罐的滿載和空載交替，冬季和夏季濕度不同，易造成瀝青砂層產(chǎn)生裂縫等；此外油罐內(nèi)油品溫度升高時(shí)，底板周圍水分蒸發(fā)，使得鹽分濃度增加，提高了環(huán)境的腐蝕性。
（4）氧的濃差電池
罐底板與砂層接觸性不良，如滿載和空載比較，空載時(shí)接觸不良，罐周圍和罐中心部位透氣性差，會(huì)引起氧的濃差電池腐蝕。有資料表明，罐中心與邊緣的電位差可相差150mmv以上，腐蝕電流達(dá)到222mA。
（5） 基座混凝土的腐蝕
混凝土中鋼筋的耐蝕性是由于混凝土高PH值產(chǎn)生的鈍化作用，當(dāng)環(huán)境中含有高濃度氯離子時(shí)，鋼/混凝土界面的臨界Cl-含量為700?10-6mg/l，則會(huì)破壞鋼鐵的鈍化引起腐蝕。
2  煉油廠儲(chǔ)罐底板腐蝕調(diào)查與分析
目前原油罐、成品油罐罐底多采取底板外沿進(jìn)行密封防護(hù)，即填充邊緣板與罐基礎(chǔ)之間的縫隙，部分采取外加電流陰極保護(hù)措施[2]。
隨著技術(shù)更新，國(guó)家已頒布了SY/T0088-5《鋼制儲(chǔ)罐外壁陰極保護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，相信在不久的將來(lái)，油罐罐底板陰極保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用將獲得全面的推廣。
3  原油罐采取陰極保護(hù)幾種方案對(duì)比
3.1 犧牲陽(yáng)極系統(tǒng)
采用犧牲陽(yáng)極系統(tǒng)對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)行保護(hù)安裝簡(jiǎn)單，不會(huì)產(chǎn)生腐蝕干擾。但除非儲(chǔ)罐與管道以及其他系統(tǒng)絕緣良好，否則儲(chǔ)罐不會(huì)得到充分保護(hù)。其他系統(tǒng)包括管網(wǎng)、儀器連接線、電纜套管、混凝土鋼筋以及罐群接地系統(tǒng)等。對(duì)如此多的部分采取絕緣，不僅花費(fèi)大，而且以后的維護(hù)費(fèi)用高。犧牲陽(yáng)極系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電壓一般低于0.7V, 它限制了陰極保護(hù)系統(tǒng)的電流輸出。一旦儲(chǔ)罐與上述任何部分短路，不但使儲(chǔ)罐達(dá)到保護(hù)困難，而且會(huì)使?fàn)奚?yáng)極系統(tǒng)很快耗盡，保護(hù)壽命短。
3.2 舊的深井及短斜井陰極保護(hù)系統(tǒng)
該系統(tǒng)主要應(yīng)用于已經(jīng)建成的儲(chǔ)罐，尤其適用于空間狹小地區(qū)，其缺點(diǎn)是陰極保護(hù)電流不均勻，容易產(chǎn)生腐蝕干擾。同時(shí)陽(yáng)極處于非常惡劣的工作條件下，容易過(guò)早損壞。
浙江原油中轉(zhuǎn)站的12個(gè)地上原油儲(chǔ)罐（直徑為59~85米），最初的陰極保護(hù)系統(tǒng)是每個(gè)儲(chǔ)罐安裝2個(gè)深井（40米）陽(yáng)極地床，地床對(duì)稱布置在儲(chǔ)罐兩側(cè)。每3個(gè)儲(chǔ)罐共用一個(gè)整流電源。6年后，對(duì)陰極保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行改造，在罐周圍補(bǔ)加陽(yáng)極床，陽(yáng)極井與地面夾角30度，沿儲(chǔ)罐周邊均布，并延伸到儲(chǔ)罐底部10m深處。陽(yáng)極是由預(yù)填包的石墨陽(yáng)極組成,石墨陽(yáng)極的直徑76mm,長(zhǎng)度152cm, 裝在直徑20cm、長(zhǎng)203cm的鋼筒內(nèi),將鋼筒裝入斜孔中。
該系統(tǒng)正常運(yùn)行后，測(cè)量?jī)?chǔ)罐底板中心的保護(hù)電位，發(fā)現(xiàn)電位值達(dá)不到NACE標(biāo)準(zhǔn)要求。后來(lái)從儲(chǔ)罐底板上切取的板材檢查發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)罐底板受到腐蝕，為此安裝了網(wǎng)狀陽(yáng)極系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。
3.3 新的斜井陰極保護(hù)系統(tǒng)
新的陰極保護(hù)系統(tǒng)采用斜井陽(yáng)極，并在儲(chǔ)罐下部安裝了電位測(cè)量管，每隔1.5米測(cè)量一次罐/地電位。
斜井陰極保護(hù)最大的弊端就是保護(hù)電流分布不均，難以實(shí)現(xiàn)像大型100000m3儲(chǔ)罐的正常陰極保護(hù)[3]。
3.4  柔性陽(yáng)極系統(tǒng)
該陽(yáng)極由包敷在電纜外部的導(dǎo)電橡膠制成，橡膠外面包裹一層炭粉回填料，該系統(tǒng)可以鋪設(shè)在儲(chǔ)罐底板下面，電流分布均勻，不易產(chǎn)生腐蝕干擾，但具有如下缺點(diǎn)：
（1）該系統(tǒng)的運(yùn)輸，安裝費(fèi)用比網(wǎng)狀陽(yáng)極系統(tǒng)高，每盤陽(yáng)極很重。增加了搬運(yùn)難度和費(fèi)用；
（2）填料帶容易破損，導(dǎo)致填料漏失，需要填充；
（3）由于導(dǎo)電橡膠在電流的作用下，隨著時(shí)間的推移容易老化開裂，導(dǎo)致銅芯電纜迅速腐蝕，致使系統(tǒng)過(guò)早失效；
（4）該系統(tǒng)的不能過(guò)度彎曲；
（5）現(xiàn)場(chǎng)需要很多電纜連接，質(zhì)量難以保證。
3.5 網(wǎng)狀陽(yáng)極陰極保護(hù)
網(wǎng)狀陽(yáng)極是貴金屬氧化物帶狀陽(yáng)極與鈦基金屬連接片交叉焊接組成的外加電流陰極保護(hù)輔助陽(yáng)極。將該陽(yáng)極網(wǎng)予埋在儲(chǔ)罐基礎(chǔ)中，為儲(chǔ)罐底板提供保護(hù)電流。與其他方式的陰極保護(hù)相比，該系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)：
（1）電流分布非常均勻，輸出可調(diào)，保證儲(chǔ)罐充分保護(hù)（見(jiàn)圖1）；
產(chǎn)生的雜散電流很少，不會(huì)對(duì)其他結(jié)構(gòu)造成腐蝕干擾；
（2）不需要回填料，安裝簡(jiǎn)單，使用壽命長(zhǎng)。
（3）該網(wǎng)狀陽(yáng)極可放置在罐底板與防滲膜或混凝土基礎(chǔ)之間, 距離罐底板的距離最小可以達(dá)到15厘米，無(wú)須填料。與井式陽(yáng)極陰極保護(hù)電極電位波動(dòng)情況的比較。見(jiàn)圖1所示。 
圖1  兩種陰極保護(hù)法保護(hù)電極比較
 
 
 
 
4  網(wǎng)狀陽(yáng)極陰極保護(hù)的應(yīng)用
大連某油庫(kù)地處沿海，土壤鹽含量較高，電阻率較小（45Ωm），特殊的地理位置決定了大連儲(chǔ)金屬油罐底板的腐蝕較內(nèi)地要嚴(yán)重得多，為此對(duì)一座100000m3的原油儲(chǔ)罐底板實(shí)施了網(wǎng)狀陽(yáng)極陰極保護(hù)。
4.1 網(wǎng)狀陽(yáng)極陰極保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
（1）設(shè)計(jì)依據(jù)
BS7361 陰極保護(hù)----陸上海上設(shè)計(jì)規(guī)范. 第一部分；
NACE RP--0169. 埋地或水中金屬管網(wǎng)外腐蝕控制；
API RP 651. 地上油罐的陰極保護(hù)；
中華人民共和國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)， SY/T0088-95，“鋼制儲(chǔ)罐罐底外壁陰極保護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”。
（2）設(shè)計(jì)參數(shù)
設(shè)計(jì)壽命： 35年；
電流密度： 10mA/m2；
填沙電阻率： 40Ω·m
電氣絕緣： 不必須（采用絕緣法蘭將減小電流散失）；
陽(yáng)極最大輸出： 18mA/m；
陽(yáng)極埋深： 距儲(chǔ)罐底板150mm；
防雷接地： 改用鍍鋅鋼管或鋼板接地將減小電流泄漏。
（3） 設(shè)計(jì)計(jì)算
設(shè)計(jì)中，需要計(jì)算陽(yáng)極接地電阻和陽(yáng)極以及鈦連接片用量，陽(yáng)極的長(zhǎng)度可以根據(jù)勾股定理逐根計(jì)算，也可以用底板面積除以陽(yáng)極間距估算，網(wǎng)狀陽(yáng)極的陰極保護(hù)系統(tǒng)組成見(jiàn)表1。
表1          網(wǎng)狀陽(yáng)極陰極保護(hù)系統(tǒng)的組成及作用                                 

            
 
 
4.2  網(wǎng)狀陽(yáng)極陰極保護(hù)系統(tǒng)的安裝
 
（1）罐底板網(wǎng)狀陽(yáng)極分布情況見(jiàn)圖2所示。
 
 
 
 

 
 
圖2      罐底板網(wǎng)狀陽(yáng)極分布示意 
 
 
 
（2）  恒電位儀數(shù)量設(shè)計(jì)計(jì)算
一般埋地管線的外加電流保護(hù)密度取5mA/m2，而對(duì)于大型儲(chǔ)罐系統(tǒng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取10 mA/m2為最佳。大連石化的100000m3原油儲(chǔ)罐直徑80m，外加電流所需的總電流為：I=10 ma/m2×π×（80/2）2m2=50.265A
對(duì)于輸出電流為30A的恒電位儀需要50.265/30=1.6755≈2臺(tái)（恒電位儀）。此外為保證恒電位儀的不間斷使用，應(yīng)再備用一定數(shù)量的恒電位儀（視保護(hù)臺(tái)數(shù)綜合考慮）。
（3）參比電極
作為埋地的參比電極一般采用Zn/飽和ZnCl2長(zhǎng)效參比電極，一般壽命在15年左右，且為可更換式。
（4） 陰極保護(hù)站
陰極保護(hù)站由數(shù)臺(tái)恒電位儀和一臺(tái)總控制臺(tái)組成，其中部分恒電位儀提供保護(hù)電流，另外一部分備用，由控制臺(tái)切換，陰極保護(hù)房間的使用面積不小于40m2。
（5）電纜
所有電纜均直埋敷設(shè)，周圍墊以細(xì)砂，上蓋紅磚，每隔50m設(shè)一電纜標(biāo)志樁，上標(biāo)電纜走向及名稱，具體做法參見(jiàn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圖集D164的要求。電纜采用鋁熱焊接技術(shù)，防火堤時(shí)應(yīng)采用鋼陶管進(jìn)行保護(hù)。
  （6） 其它
為防止陰極保護(hù)電流流失，儲(chǔ)罐原有的角鋼接地全部改造為鋅極接地。接地極采用打入法施工（距地面700mm以下），以三支為一組，其組數(shù)與原角鋼相同，采用VV-1KV/1×50mm2電纜進(jìn)行環(huán)接，鋅接地極與儲(chǔ)罐之間用40mm×4mm鍍鋅扁鋼相連。埋地鍍鋅扁鋼用瀝青、玻璃絲布做“三布五油”防腐處理，鍍鋅扁鋼與儲(chǔ)罐間用螺栓連接，連接處涂以凡士林。安裝后測(cè)量每組接地極電阻應(yīng)小于10Ω。
4.3  原油罐充水試壓期間的陰極保護(hù)
大連是一個(gè)典型的缺水城市，若采用海水代替淡水充水試壓不失為一個(gè)好辦法。
采用海水充水試壓最大的問(wèn)題是解決充水及放水期間罐內(nèi)潮濕環(huán)境下的腐蝕問(wèn)題。采用垂掛陽(yáng)極法進(jìn)行臨時(shí)性的陰極保護(hù)措施，即在浮倉(cāng)部位選取若干垂掛點(diǎn)，引出電纜線，陽(yáng)極另一端部連接原油罐罐壁不同部位，電纜線可隨浮倉(cāng)升降，但連接部位始終與罐或罐壁相連，保證陰極電流的正常輸出，從而防止罐受到海水腐蝕。
5  經(jīng)濟(jì)效益分析
經(jīng)核算一臺(tái)100000m3原油儲(chǔ)罐罐底板外壁時(shí)實(shí)施網(wǎng)狀陽(yáng)極陰極保護(hù)造價(jià)為50萬(wàn)元有效保護(hù)期為35年。在上述保護(hù)期內(nèi)若采取一般的防腐措施按更換罐底板兩次計(jì)算，總費(fèi)用約為400萬(wàn)元，因此采用網(wǎng)狀陽(yáng)極的陰極保護(hù)費(fèi)用僅占更換罐底板費(fèi)用的1/8。
 若油罐內(nèi)壁每5年進(jìn)行一次防腐處理，在35年期限內(nèi)總費(fèi)用約為300萬(wàn)元，則罐底板外壁采用網(wǎng)狀陽(yáng)極陰極保護(hù)的費(fèi)用僅為內(nèi)壁防腐費(fèi)用的1/6。

國(guó)內(nèi)煉油行業(yè)今后大量煉制進(jìn)口原油已成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，無(wú)論是中東、南美等地區(qū)舶來(lái)外油，還是煉制通過(guò)陸上管道運(yùn)至大連石化的哈薩克斯坦或俄羅斯的高含硫、高含鹽原油，都將導(dǎo)致油罐使用壽命的大大縮短。
油罐腐蝕的最薄弱點(diǎn)是罐底板內(nèi)、外部表面，特別是解決好罐底板外表面的防護(hù)是均衡好整個(gè)油罐防護(hù)的關(guān)鍵。
 
1 原油罐罐底板存在的腐蝕隱患分析
儲(chǔ)罐的底板坐落在瀝青砂基上，時(shí)間長(zhǎng)了瀝青砂基產(chǎn)生裂紋，使地下水上升造成罐底板的腐蝕，對(duì)于這種情況，行之有效的方法是采取陰極保護(hù)技術(shù)進(jìn)行補(bǔ)救 [1]。
儲(chǔ)罐罐底外表面的腐蝕影響主要因素有以下幾個(gè)方面：     
（1） 形成腐蝕電池
 罐底板焊縫附近沒(méi)有防腐蝕涂層，而且油罐罐底板座與混凝土的圈梁基礎(chǔ)相比，電位更高，從而形成腐蝕電池，加速罐底板的腐蝕；
（2） 保溫材料的水解對(duì)腐蝕的影響
油罐保溫大多數(shù)采用巖棉或聚氨酯做保溫材料，這兩種材料在浸水情況下的PH值分別為6.4和5，有較強(qiáng)的腐蝕性。一旦保溫層中進(jìn)水，就會(huì)形成人們常說(shuō)的“濕棉襖”，會(huì)長(zhǎng)期對(duì)罐底板造成腐蝕。
（3）   儲(chǔ)罐基礎(chǔ)的影響
儲(chǔ)罐的基礎(chǔ)是瀝青砂構(gòu)造，由于罐的滿載和空載交替，冬季和夏季濕度不同，易造成瀝青砂層產(chǎn)生裂縫等；此外油罐內(nèi)油品溫度升高時(shí)，底板周圍水分蒸發(fā)，使得鹽分濃度增加，提高了環(huán)境的腐蝕性。
（4）氧的濃差電池
罐底板與砂層接觸性不良，如滿載和空載比較，空載時(shí)接觸不良，罐周圍和罐中心部位透氣性差，會(huì)引起氧的濃差電池腐蝕。有資料表明，罐中心與邊緣的電位差可相差150mmv以上，腐蝕電流達(dá)到222mA。
（5） 基座混凝土的腐蝕
混凝土中鋼筋的耐蝕性是由于混凝土高PH值產(chǎn)生的鈍化作用，當(dāng)環(huán)境中含有高濃度氯離子時(shí)，鋼/混凝土界面的臨界Cl-含量為700?10-6mg/l，則會(huì)破壞鋼鐵的鈍化引起腐蝕。
2  煉油廠儲(chǔ)罐底板腐蝕調(diào)查與分析
目前原油罐、成品油罐罐底多采取底板外沿進(jìn)行密封防護(hù)，即填充邊緣板與罐基礎(chǔ)之間的縫隙，部分采取外加電流陰極保護(hù)措施[2]。
隨著技術(shù)更新，國(guó)家已頒布了SY/T0088-5《鋼制儲(chǔ)罐外壁陰極保護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，相信在不久的將來(lái)，油罐罐底板陰極保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用將獲得全面的推廣。
3  原油罐采取陰極保護(hù)幾種方案對(duì)比
3.1 犧牲陽(yáng)極系統(tǒng)
采用犧牲陽(yáng)極系統(tǒng)對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)行保護(hù)安裝簡(jiǎn)單，不會(huì)產(chǎn)生腐蝕干擾。但除非儲(chǔ)罐與管道以及其他系統(tǒng)絕緣良好，否則儲(chǔ)罐不會(huì)得到充分保護(hù)。其他系統(tǒng)包括管網(wǎng)、儀器連接線、電纜套管、混凝土鋼筋以及罐群接地系統(tǒng)等。對(duì)如此多的部分采取絕緣，不僅花費(fèi)大，而且以后的維護(hù)費(fèi)用高。犧牲陽(yáng)極系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電壓一般低于0.7V, 它限制了陰極保護(hù)系統(tǒng)的電流輸出。一旦儲(chǔ)罐與上述任何部分短路，不但使儲(chǔ)罐達(dá)到保護(hù)困難，而且會(huì)使?fàn)奚?yáng)極系統(tǒng)很快耗盡，保護(hù)壽命短。
3.2 舊的深井及短斜井陰極保護(hù)系統(tǒng)
該系統(tǒng)主要應(yīng)用于已經(jīng)建成的儲(chǔ)罐，尤其適用于空間狹小地區(qū)，其缺點(diǎn)是陰極保護(hù)電流不均勻，容易產(chǎn)生腐蝕干擾。同時(shí)陽(yáng)極處于非常惡劣的工作條件下，容易過(guò)早損壞。
浙江原油中轉(zhuǎn)站的12個(gè)地上原油儲(chǔ)罐（直徑為59~85米），最初的陰極保護(hù)系統(tǒng)是每個(gè)儲(chǔ)罐安裝2個(gè)深井（40米）陽(yáng)極地床，地床對(duì)稱布置在儲(chǔ)罐兩側(cè)。每3個(gè)儲(chǔ)罐共用一個(gè)整流電源。6年后，對(duì)陰極保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行改造，在罐周圍補(bǔ)加陽(yáng)極床，陽(yáng)極井與地面夾角30度，沿儲(chǔ)罐周邊均布，并延伸到儲(chǔ)罐底部10m深處。陽(yáng)極是由預(yù)填包的石墨陽(yáng)極組成,石墨陽(yáng)極的直徑76mm,長(zhǎng)度152cm, 裝在直徑20cm、長(zhǎng)203cm的鋼筒內(nèi),將鋼筒裝入斜孔中。
該系統(tǒng)正常運(yùn)行后，測(cè)量?jī)?chǔ)罐底板中心的保護(hù)電位，發(fā)現(xiàn)電位值達(dá)不到NACE標(biāo)準(zhǔn)要求。后來(lái)從儲(chǔ)罐底板上切取的板材檢查發(fā)現(xiàn)儲(chǔ)罐底板受到腐蝕，為此安裝了網(wǎng)狀陽(yáng)極系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。
3.3 新的斜井陰極保護(hù)系統(tǒng)
新的陰極保護(hù)系統(tǒng)采用斜井陽(yáng)極，并在儲(chǔ)罐下部安裝了電位測(cè)量管，每隔1.5米測(cè)量一次罐/地電位。
斜井陰極保護(hù)最大的弊端就是保護(hù)電流分布不均，難以實(shí)現(xiàn)像大型100000m3儲(chǔ)罐的正常陰極保護(hù)[3]。
3.4  柔性陽(yáng)極系統(tǒng)
該陽(yáng)極由包敷在電纜外部的導(dǎo)電橡膠制成，橡膠外面包裹一層炭粉回填料，該系統(tǒng)可以鋪設(shè)在儲(chǔ)罐底板下面，電流分布均勻，不易產(chǎn)生腐蝕干擾，但具有如下缺點(diǎn)：
（1）該系統(tǒng)的運(yùn)輸，安裝費(fèi)用比網(wǎng)狀陽(yáng)極系統(tǒng)高，每盤陽(yáng)極很重。增加了搬運(yùn)難度和費(fèi)用；
（2）填料帶容易破損，導(dǎo)致填料漏失，需要填充；
（3）由于導(dǎo)電橡膠在電流的作用下，隨著時(shí)間的推移容易老化開裂，導(dǎo)致銅芯電纜迅速腐蝕，致使系統(tǒng)過(guò)早失效；
（4）該系統(tǒng)的不能過(guò)度彎曲；
（5）現(xiàn)場(chǎng)需要很多電纜連接，質(zhì)量難以保證。
3.5 網(wǎng)狀陽(yáng)極陰極保護(hù)
網(wǎng)狀陽(yáng)極是貴金屬氧化物帶狀陽(yáng)極與鈦基金屬連接片交叉焊接組成的外加電流陰極保護(hù)輔助陽(yáng)極。將該陽(yáng)極網(wǎng)予埋在儲(chǔ)罐基礎(chǔ)中，為儲(chǔ)罐底板提供保護(hù)電流。與其他方式的陰極保護(hù)相比，該系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)：
（1）電流分布非常均勻，輸出可調(diào)，保證儲(chǔ)罐充分保護(hù)（見(jiàn)圖1）；
產(chǎn)生的雜散電流很少，不會(huì)對(duì)其他結(jié)構(gòu)造成腐蝕干擾；
（2）不需要回填料，安裝簡(jiǎn)單，使用壽命長(zhǎng)。
（3）該網(wǎng)狀陽(yáng)極可放置在罐底板與防滲膜或混凝土基礎(chǔ)之間, 距離罐底板的距離最小可以達(dá)到15厘米，無(wú)須填料。與井式陽(yáng)極陰極保護(hù)電極電位波動(dòng)情況的比較。見(jiàn)圖1所示。
 
圖1  兩種陰極保護(hù)法保護(hù)電極比較
4  網(wǎng)狀陽(yáng)極陰極保護(hù)的應(yīng)用
大連某油庫(kù)地處沿海，土壤鹽含量較高，電阻率較小（45Ωm），特殊的地理位置決定了大連儲(chǔ)金屬油罐底板的腐蝕較內(nèi)地要嚴(yán)重得多，為此對(duì)一座100000m3的原油儲(chǔ)罐底板實(shí)施了網(wǎng)狀陽(yáng)極陰極保護(hù)。
4.1 網(wǎng)狀陽(yáng)極陰極保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
（1）設(shè)計(jì)依據(jù)
BS7361 陰極保護(hù)----陸上海上設(shè)計(jì)規(guī)范. 第一部分；
NACE RP--0169. 埋地或水中金屬管網(wǎng)外腐蝕控制；
API RP 651. 地上油罐的陰極保護(hù)；
中華人民共和國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)， SY/T0088-95，“鋼制儲(chǔ)罐罐底外壁陰極保護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”。
（2）設(shè)計(jì)參數(shù)
設(shè)計(jì)壽命： 35年；
電流密度： 10mA/m2；
填沙電阻率： 40Ω·m
電氣絕緣： 不必須（采用絕緣法蘭將減小電流散失）；
陽(yáng)極最大輸出： 18mA/m；
陽(yáng)極埋深： 距儲(chǔ)罐底板150mm；
防雷接地： 改用鍍鋅鋼管或鋼板接地將減小電流泄漏。
（3） 設(shè)計(jì)計(jì)算
設(shè)計(jì)中，需要計(jì)算陽(yáng)極接地電阻和陽(yáng)極以及鈦連接片用量，陽(yáng)極的長(zhǎng)度可以根據(jù)勾股定理逐根計(jì)算，也可以用底板面積除以陽(yáng)極間距估算，網(wǎng)狀陽(yáng)極的陰極保護(hù)系統(tǒng)組成見(jiàn)表1。
表1          網(wǎng)狀陽(yáng)極陰極保護(hù)系統(tǒng)的組成及作用                                 

            
 
 
4.2  網(wǎng)狀陽(yáng)極陰極保護(hù)系統(tǒng)的安裝
 
（1）罐底板網(wǎng)狀陽(yáng)極分布情況見(jiàn)圖2所示。
 
 
 
 

 
 
圖2      罐底板網(wǎng)狀陽(yáng)極分布示意 
 
 
 
（2）  恒電位儀數(shù)量設(shè)計(jì)計(jì)算
一般埋地管線的外加電流保護(hù)密度取5mA/m2，而對(duì)于大型儲(chǔ)罐系統(tǒng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取10 mA/m2為最佳。大連石化的100000m3原油儲(chǔ)罐直徑80m，外加電流所需的總電流為：I=10 ma/m2×π×（80/2）2m2=50.265A
對(duì)于輸出電流為30A的恒電位儀需要50.265/30=1.6755≈2臺(tái)（恒電位儀）。此外為保證恒電位儀的不間斷使用，應(yīng)再備用一定數(shù)量的恒電位儀（視保護(hù)臺(tái)數(shù)綜合考慮）。
（3）參比電極
作為埋地的參比電極一般采用Zn/飽和ZnCl2長(zhǎng)效參比電極，一般壽命在15年左右，且為可更換式。
（4） 陰極保護(hù)站
陰極保護(hù)站由數(shù)臺(tái)恒電位儀和一臺(tái)總控制臺(tái)組成，其中部分恒電位儀提供保護(hù)電流，另外一部分備用，由控制臺(tái)切換，陰極保護(hù)房間的使用面積不小于40m2。
（5）電纜
所有電纜均直埋敷設(shè)，周圍墊以細(xì)砂，上蓋紅磚，每隔50m設(shè)一電纜標(biāo)志樁，上標(biāo)電纜走向及名稱，具體做法參見(jiàn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)圖集D164的要求。電纜采用鋁熱焊接技術(shù)，防火堤時(shí)應(yīng)采用鋼陶管進(jìn)行保護(hù)。
  （6） 其它
為防止陰極保護(hù)電流流失，儲(chǔ)罐原有的角鋼接地全部改造為鋅極接地。接地極采用打入法施工（距地面700mm以下），以三支為一組，其組數(shù)與原角鋼相同，采用VV-1KV/1×50mm2電纜進(jìn)行環(huán)接，鋅接地極與儲(chǔ)罐之間用40mm×4mm鍍鋅扁鋼相連。埋地鍍鋅扁鋼用瀝青、玻璃絲布做“三布五油”防腐處理，鍍鋅扁鋼與儲(chǔ)罐間用螺栓連接，連接處涂以凡士林。安裝后測(cè)量每組接地極電阻應(yīng)小于10Ω。
4.3  原油罐充水試壓期間的陰極保護(hù)
大連是一個(gè)典型的缺水城市，若采用海水代替淡水充水試壓不失為一個(gè)好辦法。
采用海水充水試壓最大的問(wèn)題是解決充水及放水期間罐內(nèi)潮濕環(huán)境下的腐蝕問(wèn)題。采用垂掛陽(yáng)極法進(jìn)行臨時(shí)性的陰極保護(hù)措施，即在浮倉(cāng)部位選取若干垂掛點(diǎn)，引出電纜線，陽(yáng)極另一端部連接原油罐罐壁不同部位，電纜線可隨浮倉(cāng)升降，但連接部位始終與罐或罐壁相連，保證陰極電流的正常輸出，從而防止罐受到海水腐蝕。
5  經(jīng)濟(jì)效益分析
經(jīng)核算一臺(tái)100000m3原油儲(chǔ)罐罐底板外壁時(shí)實(shí)施網(wǎng)狀陽(yáng)極陰極保護(hù)造價(jià)為50萬(wàn)元有效保護(hù)期為35年。在上述保護(hù)期內(nèi)若采取一般的防腐措施按更換罐底板兩次計(jì)算，總費(fèi)用約為400萬(wàn)元，因此采用網(wǎng)狀陽(yáng)極的陰極保護(hù)費(fèi)用僅占更換罐底板費(fèi)用的1/8。
 若油罐內(nèi)壁每5年進(jìn)行一次防腐處理，在35年期限內(nèi)總費(fèi)用約為300萬(wàn)元，則罐底板外壁采用網(wǎng)狀陽(yáng)極陰極保護(hù)的費(fèi)用僅為內(nèi)壁防腐費(fèi)用的1/6。