油田污水储罐内壁外加电流阴极保护技术

张学峰

（大庆油田工程建设有限公司油田工程事业部第三工程部，黑龙江 大庆 163411）

0 引言

本文基于XX油田污水处理站作为案例进行分析，该处理站共计4座污水储罐运用外加电流阴极保护技术，本文基于其中一个污水储罐进行分析，该储罐内壁涂无溶剂环氧涂料，涂层厚度大概为300um，储罐附件为碳钢和非金属玻璃钢材料两者结合起来，储罐中污水水位为7.5m，下文基于该案例来分析电流阴极保护技术。

1 油田污水储罐内壁外加电流阴极保护技术的参数设计

1.1 阴极保护电流密度

本文基于碳钢电机恒电位极化至阴极保护所需电位开展相应试验来分析当前设计阴极保护电流密度参数值。在整个实验中通过运用2273A电化学综合测试，主要对恒电位极化、电位极化至-900mV，测试的介质为当前案例中的储罐污水，测试温度设定为30℃，通过三电极体系，以铂电极作为其测试的辅助电机，本次测试所设置的工作电极、面积分别为A3钢和1cm2，在正式开展恒电位极化测试前，应促使电极在溶液中稳定一段时间，使其腐蚀电位波动范围在10mV之内在进行[1]。图1为恒电位极化电流曲线图：

图1 恒电位极化电流曲线图

从整体上来看上图所显示的测试结果，裸碳钢试片进行恒电位极化至阴极保护需要的电位参数值，电流密度为300mA/m2，另外，将储罐中已经涂覆涂层，以10%作为涂层在未来使用中的破损率进行计算，最终获取到阴极保护电流密度参数为30mA/m2。

1.2 阴极保护面积

对于当前案例中储罐需要进行保护的面积有罐底板表面、罐周浸水部分，以下为计算公式：

在上述公式中S、D、h分别指的是被保护面积、污水罐直径以及污水罐浸水部分高度，根据计算：其中附件根据总面积的10%进行计算，所得面积结果为705.55m2。

1.3 所需保护电流量

根据需要进行保护的对象面积以及设计保护电流密度进行计算，公式为：

在上述公式中，S、i分别指的是被保护面积、阴极保护电流密度，经过计算，最终得到的阴极保护电流量结果是21.16A。

1.4 辅助阳极选择

根据本次案例，所选辅助阳极材料为混合金属氧化物阳极，该种材料能够根据需要加工成所需材料形状，具有重量轻，安装方便的优势[2]。本次案例所使用的混合金属氧化物阳极形状为管状，规格为Φ25×1000mm，共使用8支，每两支组成一串，大约为6mg/（A.a），根据阳极质量计算公式：

在上述公式中G、g、I、T、K分别指阳极的总质量、消耗率、工作电流、设计寿命（按25年计）、利用系数（取值0.7-0.85），最终所获取的8支材料的阳极镀层质量在3.5g，符合设计标准。

2 油田污水储罐内壁外加电流阴极保护的安装

2.1 辅助阳极

对于辅助阳极，可通过悬挂的方式进行安装，每两个辅助阳极可以组成一串，共计八支可组成四串，将其均布在罐内。在储罐顶部开口位置引出复制阳极导线，连接接电箱。

2.2 参比电极

因污水储罐温度基本保持在30℃左右，对于参比电机应选择高纯锌电机进行安装，在罐底板中心、辅助阳极正下方、罐底与罐壁交界、罐壁2m、罐壁4.5m以及罐壁7m各布置一支参比电极，另外为降低罐对水电位IR降的误差，应在距离罐表面3cm范围内设置参比电极探头。

2.3 恒电位仪

因污水储罐长期使用，其内壁涂层随时间推移不断发生老化和破损，也就使得阴极保护电流不断增大，因此在选择恒电位仪时，以30%额定输出电流进行分析，所选功率、额定输出电流、额定输出电压分别为1.2kw、30A、40V的恒电位仪，主要安装在专用阴极保护工作室中。

3 结语

综上所述，通过采用外加电流阴极保护技术，与涂层技术配合来对污水储罐内壁进行防腐处理，能够降低涂层缺陷产生的腐蚀穿孔问题，推荐应用于大型油田污水储罐中，能够延长储罐寿命，获取更多的经济效益。