柔性陽(yáng)極陰極保護(hù)技術(shù)在大型儲(chǔ)罐施工中的應(yīng)用

岳志宏，白成勇，陳永馨

（長(zhǎng)慶油田分公司建設(shè)工程處，陜西西安710086）

柔性陽(yáng)極陰極保護(hù)技術(shù)在大型儲(chǔ)罐施工中的應(yīng)用

岳志宏，白成勇，陳永馨

（長(zhǎng)慶油田分公司建設(shè)工程處，陜西西安710086）

寧夏石油商業(yè)儲(chǔ)備庫(kù)是國(guó)家重點(diǎn)原油戰(zhàn)略儲(chǔ)備庫(kù)，長(zhǎng)慶油田首次采用柔性陽(yáng)極作為該工程8臺(tái)10萬(wàn)m3儲(chǔ)罐的陰極保護(hù)。新型的柔性陽(yáng)極陰極保護(hù)以其不產(chǎn)生污染物、不占用場(chǎng)地、保護(hù)效果好、電效率高、能耗小、工作壽命較長(zhǎng)展示了優(yōu)勢(shì)。通過(guò)在寧夏石油商業(yè)儲(chǔ)備庫(kù)工程和后期的生產(chǎn)運(yùn)行儲(chǔ)備庫(kù)工程施工中的應(yīng)用，總結(jié)出一套成熟的施工工藝。文章介紹了該工程的施工工藝流程、操作要點(diǎn)及各項(xiàng)工序的質(zhì)量要求，對(duì)同類工程的施工具有一定的參考價(jià)值。

原油儲(chǔ)罐；柔性陽(yáng)極；陰極保護(hù)；施工工藝

寧夏石油商業(yè)儲(chǔ)備庫(kù)是國(guó)家重點(diǎn)原油戰(zhàn)略儲(chǔ)備庫(kù)，工程于2008年8月開(kāi)始施工，2010年5月正式投產(chǎn)。本次工程中8臺(tái)10萬(wàn)m3儲(chǔ)罐的陰極保護(hù)采用了柔性陽(yáng)極陰極保護(hù)系統(tǒng)，由長(zhǎng)慶油田公司建設(shè)工程處負(fù)責(zé)施工。

柔性陽(yáng)極陰極保護(hù)系統(tǒng)主要包括柔性陽(yáng)極、參比電極、恒電位儀、連接電纜。柔性陽(yáng)極統(tǒng)一安裝在油罐底板下基礎(chǔ)的砂墊層內(nèi)。恒電位儀將交流電轉(zhuǎn)換成直流電，由參比電極控制其電流輸出，通過(guò)陰極電纜將儲(chǔ)罐底板連接在負(fù)極上，陽(yáng)極電纜連接柔性陽(yáng)極，并連接到外接電源的正極上，通電后，電流從柔性陽(yáng)極釋放到砂層中并流入儲(chǔ)罐底板，通過(guò)電纜返回到恒電位儀負(fù)極。

1 柔性陽(yáng)極需要量計(jì)算

以10萬(wàn)m3儲(chǔ)罐為例進(jìn)行計(jì)算。

（1） 保護(hù)電流需要量計(jì)算。推薦儲(chǔ)罐保護(hù)電流密度為5～10 mA/m2，保護(hù)電流總需要量：

I總=iaS總

式中I總——陰極保護(hù)電流總需要量/A；

ia——陰極保護(hù)電流密度/（mA/m2）；

S總——被保護(hù)面積/m2。

本工程的儲(chǔ)罐直徑為80 m，罐底板的面積為5 024 m2，經(jīng)計(jì)算陰極保護(hù)電流后選擇最大輸出電流55A的SF200型恒電位儀。

（2） 輔助陽(yáng)極需要量計(jì)算：

G=TgIf/K

式中G——陽(yáng)極總質(zhì)量/kg；

Tg——陽(yáng)極有效壽命/a；

If——陽(yáng)極工作電流/A；

K——陽(yáng)極利用系數(shù)，取0.7～0.85。

陽(yáng)極消耗率約為1 kg/（A·a)，經(jīng)計(jì)算得出單臺(tái)罐柔性陽(yáng)極需要量約為1200m。

每單臺(tái)罐使用：柔性陽(yáng)極1 200 m，參比電極6支，恒電位儀一臺(tái)。

2 施工工藝流程及操作要點(diǎn)

2.1 工藝流程

施工準(zhǔn)備→技術(shù)交底→環(huán)梁上PE管預(yù)埋、標(biāo)識(shí)→接頭連接、導(dǎo)通性測(cè)試→柔性陽(yáng)極敷設(shè)→參比電極放線、開(kāi)挖→參比電極PE管預(yù)埋→參比電極安裝→電纜與罐底板鋁熱焊連接→接線→系統(tǒng)調(diào)試。

2.2 操作要點(diǎn)

2.2.1環(huán)梁上PE管預(yù)埋、標(biāo)識(shí)

與罐基礎(chǔ)環(huán)梁施工隊(duì)伍配合，確定預(yù)埋孔的方位、標(biāo)高，預(yù)埋PE管并做好管口封堵防護(hù)工作，防止環(huán)梁澆筑時(shí)混凝土灌入管內(nèi)。在環(huán)梁外側(cè)地面上預(yù)埋孔對(duì)應(yīng)位置用油漆標(biāo)注箭頭。環(huán)梁拆模后按照地面上箭頭指示位置找出預(yù)埋PE管位置，并將標(biāo)識(shí)移到管口上方。待土建罐基礎(chǔ)灰土墊層、砂墊層施工完成并根據(jù)設(shè)計(jì)坡度找平壓實(shí)后，向陰極保護(hù)施工方進(jìn)行工序交接。

2.2.2柔性陽(yáng)極敷設(shè)

（1） 土建施工隊(duì)伍按柔性陽(yáng)極的設(shè)計(jì)間距用白灰線放樣。柔性陽(yáng)極自儲(chǔ)罐中心開(kāi)始布置，間距為4.2 m，共18條6路，見(jiàn)圖1。

（2） 單臺(tái)罐的柔性陽(yáng)極設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為1 200 m，深度距罐底板500 mm。按照設(shè)計(jì)圖所示位置放樣開(kāi)挖，然后沿開(kāi)挖好的溝敷設(shè)柔性陽(yáng)極。

（3） 敷設(shè)好的柔性陽(yáng)極從每臺(tái)儲(chǔ)罐的12個(gè)預(yù)埋孔穿出，每路2個(gè)孔，柔性陽(yáng)極兩端從孔中穿出，預(yù)留400 mm的長(zhǎng)度，將儲(chǔ)罐基礎(chǔ)圈梁外部的柔性陽(yáng)極埋入地下，柔性陽(yáng)極上部用細(xì)砂覆蓋后再壓紅磚加以保護(hù)，以確保柔性陽(yáng)極不被損壞。

2.2.3接頭連接、導(dǎo)通性測(cè)試

柔性陽(yáng)極敷設(shè)完成后，采用專用接頭進(jìn)行柔性陽(yáng)極接頭連接，做到連接處銅線壓接可靠，編織物裁斷處收口良好，無(wú)焦炭段絕緣良好。

2.2.4參比電極放線、開(kāi)挖

柔性陽(yáng)極敷設(shè)完成后，按設(shè)計(jì)圖紙中參比電極布置位置安裝參比電極。每臺(tái)儲(chǔ)罐設(shè)長(zhǎng)效銅/硫酸銅參比電極6支，沿儲(chǔ)罐中心線45°直徑方向均布，間距為12 m。參比電極距罐底300 mm。

2.2.5參比電極PE管預(yù)埋

安裝參比電極電纜保護(hù)管(D 50.8 mm（2 in）PE管)，并在每個(gè)參比電極位置處用PE三通連接，需6個(gè)三通，三通分支口處用磚砌出參比電極安裝位置，管口處封堵，PE管內(nèi)穿好鋼絲。平整并壓實(shí)PE管附近砂墊層。預(yù)埋管安裝完成并經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理驗(yàn)收后，對(duì)基礎(chǔ)砂墊層再次進(jìn)行壓實(shí)，經(jīng)驗(yàn)收合格后進(jìn)行基礎(chǔ)碎石墊層、瀝青砂墊層施工。

2.2.6參比電極安裝

瀝青砂墊層施工完畢，拆除參比電極預(yù)留位置的磚塊。將參比電極放入潔凈的水中浸泡10～20 min，水平安裝參比電極，參比電極安裝深度為300 mm（離罐底）。參比電極的電纜順著PE管內(nèi)鋼絲從土建預(yù)留孔穿出。測(cè)量參比電極對(duì)地電位，在0.2～0.9 V為合格。

2.2.7電纜與罐底板鋁熱焊連接

在罐底板邊緣板相應(yīng)位置用鋁熱焊焊接一根陰極匯流電纜（截面積50 mm2）和一根零位接陰極電纜（截面積6 mm2），焊接前必須將罐底連接點(diǎn)處的銹漬及表面雜物清除干凈，露出金屬光澤。焊接牢固可靠，焊點(diǎn)處用環(huán)氧樹脂作防腐處理。

2.2.8接線

將12個(gè)儲(chǔ)罐基礎(chǔ)圈梁外部的柔性陽(yáng)極接頭與陽(yáng)極電纜（截面積16 mm2）用對(duì)接接頭連接，然后將陽(yáng)極電纜分別接入防爆接線箱A和防爆接線箱B。連接接線箱及恒電位儀上所有連接電纜。

2.2.9系統(tǒng)調(diào)試

系統(tǒng)調(diào)試在恒電位儀上實(shí)施完成。

（1） 電源回路電壓、容量滿足恒電位儀銘牌要求。

（2） 恒電位儀輸出電流、電壓值不超出額定值。

（3） 系統(tǒng)保護(hù)電位穩(wěn)定在-0.85～-1.20 V。

（4） 在手控狀態(tài)，參比電極保護(hù)電位上升與輸出電壓、電流呈同方向，可調(diào)至保護(hù)電位值。

（5） 在自控恒電位狀態(tài)，參比電位跟隨給定電位值，電位可上升至給定的電位值。

（6） 在自控恒電流狀態(tài)，電流上升至所設(shè)的保護(hù)電位上，不受輸入電源、輸出負(fù)載等因素影響，保持恒定，恒電流輸出電壓值設(shè)定以參比電位反映值為根據(jù)，至保護(hù)電位為止。

3 質(zhì)量控制及檢測(cè)

3.1 驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

工程驗(yàn)收采用SY/T 0088-2006《鋼制儲(chǔ)罐罐底外壁陰極保護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》。

3.2 工序質(zhì)量要求

（1） 環(huán)梁澆筑前檢查預(yù)埋管的規(guī)格型號(hào)，要符合技術(shù)要求，位置正確，固定牢固，封堵良好。

（2） 環(huán)梁拆模后，預(yù)埋孔無(wú)被混凝土堵塞或隱藏現(xiàn)象。正上方標(biāo)志明確。

（3） 土建砂墊層壓實(shí)找坡完成后放樣，放樣的白灰線清晰明了，尺寸與施工圖紙要求一致。

（4） 開(kāi)挖的柔性陽(yáng)極和參比電極敷設(shè)溝，要保證柔性陽(yáng)極敷設(shè)距罐底500 mm，參比電極安裝距罐底300 mm，溝底應(yīng)平整。

（5） 柔性陽(yáng)極敷設(shè)時(shí)略帶波浪，接頭處連接牢固，對(duì)焦炭損失的部位要妥善包扎，絕緣良好。敷設(shè)完畢，用萬(wàn)用表測(cè)試柔性陽(yáng)極的導(dǎo)通性。

（6） 參比電極安裝位置正確，有防機(jī)械碾壓措施。冬季施工時(shí)要采取防凍措施。

（7） 參比電極自帶導(dǎo)線用500 V絕緣搖表測(cè)其絕緣電阻（大于0.5 MΩ）。

（8） 柔性陽(yáng)極與電纜連接可靠，絕緣良好。

（9） 電纜與罐底板連接鋁熱焊焊接牢固，成型好，焊點(diǎn)處防腐完好。

（10） 恒電位儀上的陽(yáng)極匯流電纜、零位接陰極電纜、參比電極電纜的連接位置正確。

（11） 系統(tǒng)保護(hù)電位穩(wěn)定在-0.85～-1.20 V。

4 工程應(yīng)用實(shí)例

本工法首次在惠安堡原油商業(yè)儲(chǔ)備庫(kù)采用，隨后在長(zhǎng)慶油田惠安堡生產(chǎn)運(yùn)行庫(kù)工程也成功應(yīng)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，山西中陽(yáng)人，高級(jí)工程師，1983年畢業(yè)于大慶石油學(xué)院，現(xiàn)從事技術(shù)管理工作。

2010-10-13