4.11　储罐底板外壁阴极保护

储油罐是管道运输不可缺少的设施，随着人们对投资回报、环境保护的重视，对储油罐的阴极保护也得到广泛应用。

4.11.1　阴极保护基本规定

储罐底板一般是坐落在沥青砂之上，但随着沥青砂的老化，沥青砂垫层会逐渐开裂、破碎，使地下水分透过沥青砂到达储罐底板。另外，随着储罐内液体高度的变化，储罐底板也发生变形，会将潮湿的空气吸入底板下面，当储罐底板边缘密封不好时，雨水也会渗入到底板下方。因此，有必要对储罐底板施加阴极保护。

（1）阴极保护电流密度的规定

① 罐底板外表面有防腐层时，保护电流密度范围应为5～10mA/m2；

② 无防腐层或防腐层质量差的在用储罐，保护电流密度可取10～20mA/m2。

（2）阴极保护检测的规定

① 应在罐底板下方埋设长效参比电极，罐底中心埋设的参比电极宜为长效硫酸铜或纯锌参比电极；

② 测试导线应有足够强度，长度应留有一定的裕量；

③ 可在罐底板下方安装带孔塑料管，用来测量储罐底板保护电位。

（3）防雷防静电接地的规定

① 牺牲阳极可兼作储罐的防雷防静电接地极。储罐的接地极应采用电位较低的材料，宜选用棒状、带状锌阳极或镀锌扁钢、镀锌圆钢接地极。

② 为了减小阴极保护电流的流失，可以在储罐接地线与接地网之间安装接地电池。

③ 每组锌阳极接地极的汇接电缆与储罐接地引线可用铜鼻子以螺栓方式连接。

④ 工艺站场的电气设备的工作接地、保护接地及信息系统的接地宜采用镀锌扁钢、圆钢等材料。

4.11.2　阴极保护方式

储罐底板外壁可采用外加电流或牺牲阳极阴极保护。对于大型储罐，尤其是土壤电阻率较高时，宜选用外加电流阴极保护方式，而对于位于土壤电阻率低的环境中的小型储罐，宜采用牺牲阳极阴极保护。计算阴极保护电流时，要考虑接地系统造成的阴极保护电流的流失。

沥青砂的存在往往会阻碍阴极保护电流流向储罐底板，建议储罐基础中不使用沥青砂，而储罐底板外侧涂刷底漆。尽管焊接会损坏底漆，但毕竟还有大部分底漆存在，这将有效地减小对阴极保护电流的需求，使电流分布更为均匀。

网状阳极是储罐底板外壁阴极保护的有效方式，已经在国内得到广泛应用。由于阳极网处于储罐基础中，阳极反应产生的氧气会在储罐底板下方积聚，尤其当储罐底板下方安装防渗膜时或有混凝土承台时，该现象更为突出。由于氧气是去极化剂，它的大量存在会造成储罐底板难以极化到保护电位。因此，在采用网状阳极时，在阳极带上方覆盖一层焦炭回填料，使化学反应发生在焦炭上，减小氧气的产生。采用100mV阴极极化保护准则，判断储罐底板的保护状况，采用-850mV极化电位，有时难以达到或者投产初期可以达到。随着阴极保护系统运行时间的延长，所产生的氧气（每安培年电流产生10L氧气）会到达储罐底板。由于氧气的去极化作用，使储罐底板极化电位偏离-850mV（CSE），正向偏移。继续加大保护电流也不能使电位恢复到-850mV（CSE）。此时，由于储罐底板处于碱性环境中而钝化，避免了进一步腐蚀，但此时的极化电位可能远未达到阴极保护指标。

布置在储罐底板下方的长效参比电极，要位于阳极带中间，远离导电片，并尽可能靠近储罐底板安装。当储罐基础上安装了防渗膜，阳极网位于防渗膜内侧，参比电极放置在阳极网上方，距离阳极网较近。恒电位仪投用后，参比电位和恒电位仪输出电压接近，是因为参比电极位于阳极电压场内。测量管地电位正确的方式是测量瞬时断电电位，计算阴极极化。

4.11.3　储罐底板阴极保护地床的类型

① 环绕储罐底板安装或环绕储罐但阳极斜向安装，距离储罐边缘板3～5m，如图4-22、图4-23所示。

② 在储罐一侧安装深井阳极或在储罐底板下方安装阳极，如图4-24、图4-25所示。

③ 网状阳极安装在储罐基础中或防渗膜以上，如图4-26所示。

④ 将阳极安装在防渗膜内部而将储罐接地极安装在防渗膜外部（图4-27），将极大地提高阴极保护的效率。

⑤ 对于已建储罐，在防雷接地线中安装直流去耦合器，如图4-28所示。直流去耦合器对于交流电流阻抗很小，当储罐遭到雷击或有故障电压时，将电流释放到大地中去。直流去耦合器应满足如下要求：直流动作电压2V；故障电流排放100kA。

⑥ 在储罐接地线和接地网之间安装接地电池，接地电池由双锌棒制成，平时双锌棒处于断路状态，当有雷击或故障电压时，故障电流通过双锌棒导入接地网，对储罐起安全保护作用。如图4-29所示。

4.11.4　储罐阴极保护中应注意的问题

① 检查任何一个罐区、清管站、计量站，你会发现：一边是要求所有电气仪表接地；一边是要求绝缘，如进出储罐的油管安装绝缘接头，在罐体上引出的压力、温度变送器和储罐之间也安装绝缘接头，这样做的目的都是避免储罐通过这些设施接地。但另一方面你也会注意到，储罐底板周边还有很多人为的接地点。而整个站场的接地网都是相互连通的。出现这一混乱状况的原因是各专业之间缺少沟通、没有协调与配合，这样做的结果就是安装很多不必要的设施。建议站场内，所有接地极均采用锌或镀锌扁钢、圆钢，设计阴极保护系统时，增大容量，将所有接地极纳入阴极保护的范围，不再安装绝缘接头等绝缘设施。一个区域内，如果金属结构之间不连续，就有出现带电打火的可能，因此，一个区域内的金属结构尽量做到相互连通，一定要绝缘时，一定要考虑带电打火可能引发的事故。当然，阳极布置时，要考虑接地网对阴极保护电流的屏蔽问题。图4-30为储罐接地极连接示例。

② 与储罐连接的阴极电缆，与储罐连接一点就可以，而不是像有些设计中，与储罐有几处连接。因为储罐体积大，电阻小，不论阴极电缆在何处连接，都不会影响电流的走向，而真正影响电流分布及走向的是阳极地床的安装位置。

③ 站场内的管道及储罐，由于防腐层自身缺陷，都有较好的接地，接地电阻一般不会太大，因此，站场接地系统的必要性到底有多大，应该展开调查。另外，可否在阳极地床与结构直接安装避雷器，当结构受到雷击或有故障电流时，通过阳极地床排放，阴极保护工作电压低，不会导致氧化锌避雷器导通。该方式应该开展探讨。

4.11.5　储罐基础中是否有必要使用沥青砂

受传统习惯的影响，在建设大型储罐时，总是需要在储罐底板下方铺设一层沥青砂，用来防止地下水的上浸，从而达到减缓储罐底板腐蚀的目的。但事实证明，受储罐液位的变化以及储罐底板变形的影响，沥青砂层很快就会开裂、粉化，达不到阻止地下水的目的，另外，潮湿空气进入储罐底板和沥青砂的缝隙后，由于受温度变化的影响，也会有水分析出、凝聚，引起储罐底板的腐蚀。对于安装了阴极保护的储罐，沥青砂的存在阻碍了阴极保护电流的流动，影响储罐底板的阴极保护效果。

正确的做法是不使用沥青砂，而使用细沙，涂覆储罐底板，同时施加阴极保护。这样不但节约投资，保护环境，也会减缓储罐底板的腐蚀。

当使用网状阳极阴极保护时，自储罐中心到边缘，阴极保护电位逐渐升高（变正），这是基础中含氧量不同所引起的，越靠近储罐边缘，含氧量越高，储罐底板越难以极化。在判定阴极保护状态时，最好使用100mV阴极极化作为判断指标。