一種可更換犧牲陽極的研制

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(1.中國石油集團川慶鉆探工程有限公司工程技術(shù)研究院,陜西 西安 710018; 2.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室,陜西 西安 710018)

原油沉降罐是集輸站、庫最基本的原油處理和污水處理設(shè)施。由于罐底的水中含有原油的沉淀物、鹽類(如氯化鎂、氯化鈉和氯化鈣)以及硫酸鹽還原菌等，從而導(dǎo)致了沉降罐內(nèi)和沉積水接觸的罐內(nèi)壁發(fā)生腐蝕[1]。犧牲陽極陰極保護技術(shù)可以抑制腐蝕，最普遍使用的方法是儲罐內(nèi)壁加裝犧牲陽極，從而有效保護原油沉降罐，延長原油沉降罐檢修周期。

犧牲陽極消耗完后，需要及時更換。但由于普通陽極是直接將鐵腳焊接于罐內(nèi)壁，更換時，首先需要使用氧氣-乙炔焊槍將鐵腳切割，然后再將新犧牲陽極焊接在罐內(nèi)壁。但在實際生產(chǎn)過程中存在以下問題：

(1)進行鐵腳切割作業(yè)時，氧氣-乙炔焊槍的高溫會在焊接處造成熱影響區(qū)，對罐壁產(chǎn)生損傷，產(chǎn)生腐蝕和安全隱患；

(2)新犧牲陽極進行更換時，還需進行陰極保護設(shè)計，對陽極進行重新布局；

(3)由于原油沉降罐屬于一級動火區(qū)域，切割和焊接作業(yè)均需要辦理動火手續(xù)方可作業(yè)。動火手續(xù)繁瑣，消耗大量人力物力[2]。

1 可更換犧牲陽極組成

可更換犧牲陽極由可更換單元、焊接鐵腳和防腐扣盒三部分組成，配套以螺栓和發(fā)泡膠，組裝完成后的結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 可更換犧牲陽極組裝

1.1 可更換單元

可更換單元主要由犧牲陽極材料和可更換鐵腳組成，見圖2。所用犧牲陽極材料為鋁-鋅-銦系合金犧牲陽極，化學(xué)成分經(jīng)過GB/T4949—2007《鋁-鋅-銦系合金犧牲陽極化學(xué)分析方法》 中的方法測定，符合GB/T 4948—2002《鋁-鋅-銦系合金犧牲陽極》中的化學(xué)成分要求?？筛鼡Q鐵腳選用板狀鐵腳，由碳素結(jié)構(gòu)鋼制造，共設(shè)有4處螺栓孔，兩側(cè)各有兩組?？筛鼡Q單元為一體式結(jié)構(gòu)，一次鑄造完成，陽極材料使用完后，對此部分進行更換。

圖2 可更換單元

可更換單元的型號和參數(shù)符合GB/T 4948—2002的相關(guān)要求，共分為4種型號，可用于不同規(guī)格儲罐的內(nèi)壁防腐施工。

1.2 焊接鐵腳

焊接鐵腳主要用于可更換犧牲陽極的焊接和安裝，一組可更換犧牲陽極兩側(cè)共配備兩根焊接鐵腳。焊接鐵腳一端設(shè)置兩處腰型孔，和可更換鐵腳的螺栓孔位置對應(yīng)，組成可拆卸式連接?？刹鹦妒竭B接選用螺栓連接，螺栓選用六角頭螺栓，型號為M16×65。焊接鐵腳另一端要求表面清潔無銹，直接焊接到儲罐板材表面。 焊接鐵腳結(jié)構(gòu)見圖3。

圖3 焊接鐵腳結(jié)構(gòu)

1.3 防腐扣盒

防腐扣盒用于保護螺栓螺紋，材質(zhì)為PVC，和發(fā)泡膠配合使用。

防腐扣盒由相同的兩片扣合而成，每片扣盒的左右兩側(cè)設(shè)有凹孔或凸起，凸起或凹孔逐一對應(yīng)。防腐扣盒上、下端設(shè)有長方形定位口，焊接鐵腳或可更換鐵腳可穿過。中部設(shè)有注膠口，用于注入發(fā)泡膠。防腐扣盒結(jié)構(gòu)見圖4。

圖4 防腐扣盒結(jié)構(gòu)

2 安裝及更換方法

2.1 安裝步驟

可更換犧牲陽極可用于罐內(nèi)底板、壁板以及加熱管束的防腐，首次安裝時，需使用電焊機對焊接鐵腳進行焊接安裝。

步驟一：安裝焊接鐵腳。按照陰極保護設(shè)計方案，確定安裝位置，使用電焊機將焊接鐵腳焊接在儲罐內(nèi)表面。焊縫要求全部焊透，確保無虛焊、假焊和砂眼，焊接質(zhì)量確保達標(biāo)。

步驟二：安裝可更換單元。使用4組六角頭螺栓對可更換犧牲陽極進行定位、安裝和固定。

步驟三：安裝防腐扣盒。將防腐扣盒進行定位固定，焊接鐵腳或可更換鐵腳穿過定位口，防腐扣盒將兩組螺栓包含在內(nèi)，向注膠口注入發(fā)泡膠直至溢出。

2.2 更換步驟

當(dāng)需更換犧牲陽極時，按以下步驟進行更換。

步驟一：將防腐扣盒拆除，清理螺紋，拆卸螺栓。

步驟二：將可更換單元拆除，將新的可更換單元參照安裝步驟進行更換。

3 結(jié) 論

通過合理設(shè)計研制出可更換犧牲陽極，用于儲罐內(nèi)壁防腐蝕。可更換犧牲陽極的材料和鐵腳均符合國標(biāo)相關(guān)技術(shù)要求，更換時無需進行切割和焊接作業(yè)?？筛鼡Q犧牲陽極的使用可有效減輕犧牲陽極更換作業(yè)帶來的工作強度及安全隱患。

[1] 李勇,徐偉.大型儲油罐內(nèi)腐蝕分析及防腐蝕措施[J].石油化工腐蝕與防護,2004,21(5):20-22.

[2] 張新發(fā),李養(yǎng)池,郭亮，等.一種可更換犧牲陽極和更換方法:ZL201410314977.0[P].2017-03-15.