1.   前言

金属储罐底板外侧通常与沥青砂基础接触, 由于基础下沉, 地下水、雨水、潮湿气的渗入, 罐底板的腐蚀就会加速。根据国内外资料可查，不加阴极保护的金属储罐底板, 一般使用7~10 a就会产生腐蚀穿孔，造成漏油事故, 严重影响了安全生产。如何延长储䙮的使用寿命, 一直是国内外防腐蚀专家研究的重要课题。

金属储罐底板阴极保护有外加电流法和牺性阳极法。为了防止自阳极流出的阴极保护电流从土壤中流失, 必须设置绝缘法兰。对于大直径的金属储罐底板的中心部位与边缘板保护电位, 往往由于电位分布不均匀而造成差值较大。在一些国家罐底板边缘和罐中心的保护电位差值一般高达300mV左右, 最先进的国家其电位差值也在140mV左右。我局经几年的研究、实验，采用固体电解质外加电流方法, 对金属缶雚底板外侧实施阴极保护。此方法实施后, 不再需要设置绝缘法兰, 且罐底板中心与罐底边缘板保护电位的分布基本均匀。

华东输油管理局一座1×10⁴m⁸的金属拱顶原油储罐，1979年建成投产，1987年就发现罐底板漏油。1988年1月清罐检查, 发现罐底板有28处腐蚀穿孔, 经超声测厚仪测厚, 原6mm厚的底板都有不同程度的腐蚀，15 % 的底板厚度为5~6mm, 55 % 的底板厚度为4~5mm, 30 % 的底板厚度为1.5~4mm, 而大部分是外侧的腐蚀。经研究决定更换底板, 并采用固体电解质外加电流对底板外侧进行阴极保护, 于1988年12月正式投入运行。

1991年10月12日以全国著名阴极保护专家火时中教授为主任, 北京科技大学吴阴顺教授、管道局科技处梁根松处长为副主任, 和13位专家组成的鉴定委员会进行了鉴定。

鉴定会上作了“1×10⁴m³储罐底板外侧固体电解质涂料阴极保护技术报告”并前往现场进行了实测。与会代表经充分讨论, 鉴定意见如下:

(1)钢质储罐底板外侧阴极保护技术是采用固体电解质涂料外加电流阴极保护。由于采用了含有固体电解质的涂料薄层作为导电介质和紧靠底板且与底板同形同大的平面阳极, 故使得保护电流不会向外泄漏。这就从工程上解决了阴极保护必须安装绝缘法兰的限制, 使储罐底板保护电位分布的均匀性得到有效地改善。

(2)该项技术经过小试后已应用于濮阳泵站1×10⁴m³储油罐。在近3年的实际运行中, 数据记录完整, 系统运行正常, 罐底电位达到了设计的保护要求。模拟小罐试验进一步证实该技术的保护效果明显。

(3)鉴定会的代表在现场实测的结果表明, 保护电流密度3mA/m², 低于德国DIN标准要求中关于易燃易爆介质储罐的保护电流密度不大于5mA/m²的规定。储罐底板外侧中心位置和边缘位置的保护电位差值小于100mV，明显优于国外同类储罐，现场实测数据与鉴定资料相符。

(4)钢质储罐底板外侧采用固体电解质涂料实现外加电流阴极保护技术，不同于国内外的现有方法。它解决了在导电不良的环境介质中实施阴极保护的难点, 且具有独创性、新颖性、科学性和实用性, 达到国际领先水平。

(5)该项技术具有广泛应用前景, 具有显著的经济效益和社会效益。鉴定委员会一致同意通过签定, 并建议推广应用。

2.   此技术的简要介绍

2.1   用固定电解质外加电流阴极保护原理

金属储罐基础沥青砂垫层与金属罐底板之间, 先铺设一层电子导电阳极层, 再铺设一层GM人造固体电解质涂层。阳极层、GM电解质涂层和金属罐底板组成极化池。将欲保护的金属罐底板接极化电源负极，阳极层接极化电源正极。通电后对罐底板进行阴极极化，当极化电位控制到某一规定值时，罐底板外侧的腐蚀即可得到减缓或抑制。参见图 1。

图  1  罐底板阴极保护示意图

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2.2   阴极保护的实施方法

对于新建造的金属储罐, 可根据设计要求，沥青砂基础做完后，在沥青砂基础上铺设一层1mm左右的电子导电阳极层, 接着铺设一层1mm左右的GM人造固体电解质涂层, 然后再铺设金属罐底钢板进行焊接。储罐安装完成后, 用特制的恒电位仪作为极化电源。电源负极接罐底板, 电源正极与阳，极涂层的接头装置相连。用电缆线将罐底各种引线引至阴极保护控制室内的恒电位仪中。在实施过程中应严格遵照设计要求, 工序衔接上要严格把关, 并且均能达到技术标准的要求。

对于要进行大修的金属储罐, 经全面检查分析后, 需要更换罐底钢板时也可实施此项技术。在把罐底板全部割除后, 如果漏油将汊青砂垫层破坏时, 要将油污清除, 将汤青砂热层更换, 然后再按建造新油罐的方法实施。

2.3   与传统的阴极保护技术对比

用固体电解质涂料时，金属罐底板外侧实施外加电流阴极保护的基本原理和传统的阴极保护技术一样。但由于阳极构造的差异, 使得此技术具有以下优点:

(1)传统的阴极保护, 从阳极流出的电流经过土壤流向金属罐底板时, 也必然会向土壤四周漫流，对邻近的金属构筑物造成新的腐蚀威胁。为了保证流入罐底板的保护电流不流失，就要用绝缘法兰将金属罐与有电性连接的管线完全隔离。而用固体电解质外加电流对金属罐底板进行阴极保护, 电流不会流失, 故不需要设置绝缘法兰。

(2)采用传统的阴极保护时, 各种不同的阳极结构设置, 其目的是为了改善罐底板保护电流分布的均匀性。但随着金属储罐进出介质的影响, 罐底板与汊青砂垫层的接触电阻也随之变化, 在罐底板与阳极区域内有不均匀的土壤电阻率, 尤其是高电阻率土层。这样就会出现难以将阳极地床的电流均匀地流向罐底板。

采用固体电解质外加电流阴极保护技术的特点是阳极与阴极相连的面积相等, 从. 阳极层流出的电流直接通过GM层, 䔲本上是均匀地流向䐗罐底板。因此, 它可使罐底边缘板和中心板保护电位差值减小, 由于阳极结构彻底改变而使其差值小于100mV。

(8)实施传统方法时，为了防止火花的产生; “需加防爆装置。而采用新的方法, 则不设绝缘法兰, 因此安全可靠。

4.   经济效益分析

据资料记载, 自1939年就开始用外加电流阴极保护技术对储罐底板外侧进行保护。目前, 国内外已公认阴极保护是控制储罐底板外侧腐蚀的一种经济而有效的方法, 而罐底板用固体电解质涂料的外加电流阴极保护是一种全新的方法; 尤其是可以省去几十年来一直沿用的、费钱又费事的绝缘法兰。罐底板保护电位均匀的优点更使该技术在储罐底板保护中有着广阔应用的前景, 其经济效益鼠著。

按GB3006-83油罐修理规程的规定, 1座1×10⁴m⁸储油罐大埄周期为5~7年, 现按7年计, 采用固体电解质外加电流阴极保护其使用寿命约40年, 现按35年计, 就可节省5次大修费用。每次大修费用按30万元计. 其底板大修费约占整个大修费的1/3, 采用此技术投资需8.6万元。则一坐1×10⁴m³储罐可获益为30×5×1/3-8.6=41.4万元。如果将此技术推广至全局乃至全国石油储运系统，经济效益就重加可观，