柔性阳极阴极保护技术在大型储罐施工中的应用

岳志宏，白成勇，陈永馨

（长庆油田分公司建设工程处，陕西西安710086）

柔性阳极阴极保护技术在大型储罐施工中的应用

岳志宏，白成勇，陈永馨

（长庆油田分公司建设工程处，陕西西安710086）

宁夏石油商业储备库是国家重点原油战略储备库，长庆油田首次采用柔性阳极作为该工程8台10万m3储罐的阴极保护。新型的柔性阳极阴极保护以其不产生污染物、不占用场地、保护效果好、电效率高、能耗小、工作寿命较长展示了优势。通过在宁夏石油商业储备库工程和后期的生产运行储备库工程施工中的应用，总结出一套成熟的施工工艺。文章介绍了该工程的施工工艺流程、操作要点及各项工序的质量要求，对同类工程的施工具有一定的参考价值。

原油储罐；柔性阳极；阴极保护；施工工艺

宁夏石油商业储备库是国家重点原油战略储备库，工程于2008年8月开始施工，2010年5月正式投产。本次工程中8台10万m3储罐的阴极保护采用了柔性阳极阴极保护系统，由长庆油田公司建设工程处负责施工。

柔性阳极阴极保护系统主要包括柔性阳极、参比电极、恒电位仪、连接电缆。柔性阳极统一安装在油罐底板下基础的砂垫层内。恒电位仪将交流电转换成直流电，由参比电极控制其电流输出，通过阴极电缆将储罐底板连接在负极上，阳极电缆连接柔性阳极，并连接到外接电源的正极上，通电后，电流从柔性阳极释放到砂层中并流入储罐底板，通过电缆返回到恒电位仪负极。

1 柔性阳极需要量计算

以10万m3储罐为例进行计算。

（1） 保护电流需要量计算。推荐储罐保护电流密度为5～10 mA/m2，保护电流总需要量：

I总=iaS总

式中I总——阴极保护电流总需要量/A；

ia——阴极保护电流密度/（mA/m2）；

S总——被保护面积/m2。

本工程的储罐直径为80 m，罐底板的面积为5 024 m2，经计算阴极保护电流后选择最大输出电流55A的SF200型恒电位仪。

（2） 辅助阳极需要量计算：

G=TgIf/K

式中G——阳极总质量/kg；

Tg——阳极有效寿命/a；

If——阳极工作电流/A；

K——阳极利用系数，取0.7～0.85。

阳极消耗率约为1 kg/（A·a)，经计算得出单台罐柔性阳极需要量约为1200m。

每单台罐使用：柔性阳极1 200 m，参比电极6支，恒电位仪一台。

2 施工工艺流程及操作要点

2.1 工艺流程

施工准备→技术交底→环梁上PE管预埋、标识→接头连接、导通性测试→柔性阳极敷设→参比电极放线、开挖→参比电极PE管预埋→参比电极安装→电缆与罐底板铝热焊连接→接线→系统调试。

2.2 操作要点

2.2.1环梁上PE管预埋、标识

与罐基础环梁施工队伍配合，确定预埋孔的方位、标高，预埋PE管并做好管口封堵防护工作，防止环梁浇筑时混凝土灌入管内。在环梁外侧地面上预埋孔对应位置用油漆标注箭头。环梁拆模后按照地面上箭头指示位置找出预埋PE管位置，并将标识移到管口上方。待土建罐基础灰土垫层、砂垫层施工完成并根据设计坡度找平压实后，向阴极保护施工方进行工序交接。

2.2.2柔性阳极敷设

（1） 土建施工队伍按柔性阳极的设计间距用白灰线放样。柔性阳极自储罐中心开始布置，间距为4.2 m，共18条6路，见图1。

（2） 单台罐的柔性阳极设计长度为1 200 m，深度距罐底板500 mm。按照设计图所示位置放样开挖，然后沿开挖好的沟敷设柔性阳极。

（3） 敷设好的柔性阳极从每台储罐的12个预埋孔穿出，每路2个孔，柔性阳极两端从孔中穿出，预留400 mm的长度，将储罐基础圈梁外部的柔性阳极埋入地下，柔性阳极上部用细砂覆盖后再压红砖加以保护，以确保柔性阳极不被损坏。

2.2.3接头连接、导通性测试

柔性阳极敷设完成后，采用专用接头进行柔性阳极接头连接，做到连接处铜线压接可靠，编织物裁断处收口良好，无焦炭段绝缘良好。

2.2.4参比电极放线、开挖

柔性阳极敷设完成后，按设计图纸中参比电极布置位置安装参比电极。每台储罐设长效铜/硫酸铜参比电极6支，沿储罐中心线45°直径方向均布，间距为12 m。参比电极距罐底300 mm。

2.2.5参比电极PE管预埋

安装参比电极电缆保护管(D 50.8 mm（2 in）PE管)，并在每个参比电极位置处用PE三通连接，需6个三通，三通分支口处用砖砌出参比电极安装位置，管口处封堵，PE管内穿好钢丝。平整并压实PE管附近砂垫层。预埋管安装完成并经现场监理验收后，对基础砂垫层再次进行压实，经验收合格后进行基础碎石垫层、沥青砂垫层施工。

2.2.6参比电极安装

沥青砂垫层施工完毕，拆除参比电极预留位置的砖块。将参比电极放入洁净的水中浸泡10～20 min，水平安装参比电极，参比电极安装深度为300 mm（离罐底）。参比电极的电缆顺着PE管内钢丝从土建预留孔穿出。测量参比电极对地电位，在0.2～0.9 V为合格。

2.2.7电缆与罐底板铝热焊连接

在罐底板边缘板相应位置用铝热焊焊接一根阴极汇流电缆（截面积50 mm2）和一根零位接阴极电缆（截面积6 mm2），焊接前必须将罐底连接点处的锈渍及表面杂物清除干净，露出金属光泽。焊接牢固可靠，焊点处用环氧树脂作防腐处理。

2.2.8接线

将12个储罐基础圈梁外部的柔性阳极接头与阳极电缆（截面积16 mm2）用对接接头连接，然后将阳极电缆分别接入防爆接线箱A和防爆接线箱B。连接接线箱及恒电位仪上所有连接电缆。

2.2.9系统调试

系统调试在恒电位仪上实施完成。

（1） 电源回路电压、容量满足恒电位仪铭牌要求。

（2） 恒电位仪输出电流、电压值不超出额定值。

（3） 系统保护电位稳定在-0.85～-1.20 V。

（4） 在手控状态，参比电极保护电位上升与输出电压、电流呈同方向，可调至保护电位值。

（5） 在自控恒电位状态，参比电位跟随给定电位值，电位可上升至给定的电位值。

（6） 在自控恒电流状态，电流上升至所设的保护电位上，不受输入电源、输出负载等因素影响，保持恒定，恒电流输出电压值设定以参比电位反映值为根据，至保护电位为止。

3 质量控制及检测

3.1 验收标准

工程验收采用SY/T 0088-2006《钢制储罐罐底外壁阴极保护技术标准》。

3.2 工序质量要求

（1） 环梁浇筑前检查预埋管的规格型号，要符合技术要求，位置正确，固定牢固，封堵良好。

（2） 环梁拆模后，预埋孔无被混凝土堵塞或隐藏现象。正上方标志明确。

（3） 土建砂垫层压实找坡完成后放样，放样的白灰线清晰明了，尺寸与施工图纸要求一致。

（4） 开挖的柔性阳极和参比电极敷设沟，要保证柔性阳极敷设距罐底500 mm，参比电极安装距罐底300 mm，沟底应平整。

（5） 柔性阳极敷设时略带波浪，接头处连接牢固，对焦炭损失的部位要妥善包扎，绝缘良好。敷设完毕，用万用表测试柔性阳极的导通性。

（6） 参比电极安装位置正确，有防机械碾压措施。冬季施工时要采取防冻措施。

（7） 参比电极自带导线用500 V绝缘摇表测其绝缘电阻（大于0.5 MΩ）。

（8） 柔性阳极与电缆连接可靠，绝缘良好。

（9） 电缆与罐底板连接铝热焊焊接牢固，成型好，焊点处防腐完好。

（10） 恒电位仪上的阳极汇流电缆、零位接阴极电缆、参比电极电缆的连接位置正确。

（11） 系统保护电位稳定在-0.85～-1.20 V。

4 工程应用实例

本工法首次在惠安堡原油商业储备库采用，随后在长庆油田惠安堡生产运行库工程也成功应用。

Abstract:Ningxia commercial oil reserve depot is a national key crude oil strategic reserve depot.In that oil reserve depot,flexible anodes are used as cathodic protection for 8 sets of 104×m3tanks for the first time in Changqing Oilfield.The new flexible anodes have the advantages such as no contamination,little occupied space,good protective effect,high electric efficiency,small amount of energy consummation and longer working life.Through the application of the flexible anodes in Ningxia commercial oil reserve depot,a set of mature construction processes is summarized.The construction process flow,key operation points and quality requirements for working procedures are summarized,which will be useful for similar projects.

Key words:crude oil storage tank;flexible anode;cathodic protection

（50）Application of Flexible Anode for Cathodic Protection in Large Scale Storage Tank Construction

YUE Zhi-hong（Construction Division of Changqing Oilfield Company,Xi’an 710086,China），BAI Cheng-yong,CHEN Yong-xin

TE988

B

1001－2206（2011）02－0050－03

岳志宏（1963-），男，山西中阳人，高级工程师，1983年毕业于大庆石油学院，现从事技术管理工作。

2010-10-13