钢质储罐阴极保护牺牲阳极保护方法与设计安装

牺牲阳极法阴极保护方案一、将被保护的金属结构连接一种比其电位更负的金属或合金，该金属或合金为阳极，依靠它的优先溶解所释放出的电流使金属结构阴极极化到所需的电位而实现保护，这种方法称为牺牲阳极法阴极保护。

二、牺牲阳极法阴极保护的优点：（1）不需要外部电源；（2）对邻近金属构筑物无干扰或很小；（3）电流输出虽不能控制，但有自动调节倾向，且覆盖层不易损坏。

（4）调试后，可不需日常管理；（5）保护电流分布均匀，利用率高；三、牺牲阳极材料1 作为牺牲阳极材料，必须满足以下条件:1.1有足够负且稳定的电位，不仅要有足够负的开路电位，而且要有足够的闭路电位（或称工作电位，即在电解质介质中与金属结构连接时牺牲阳极的电位）。

1.2腐蚀率小，且腐蚀均匀，要具有高而稳定的电流效率。

牺牲阳极的电流效率是指实际电容量与理论电容量的百分比，以%表示。

1.3电化学当量高，即单位重量产生的电流量大。

1.4工作中阳极的极化率要小，溶解均匀，产物易脱落。

1.5腐蚀产物不污染环境、无公害。

1.6材料来源广泛，加工容易并价格低廉。

2、镁2.1镁阳极的特点是比重小、电位很负、对铁的驱动加压很大，且单位发生的电量大。

2.2镁作为牺牲阳极，有较快的溶解速度，镁在电解质中溶液中的腐蚀行为是由本身很负的电位和表面上保护膜的性质所决定。

2.3镁的标准电极电位为-2.37V(SHE);非平衡电极电位则随腐蚀性介质的性质而变，例如：镁在海水中的电位为-1.5V(SCE)，镁在土壤之中的电位为 1.5V至-1.6(SCE)，镁在碱溶液中的电位约为-0.84V(SCE)。

镁的电极电位与介质的PH值有密切关系,PH值在酸性范围内，电位较负，因为生成的腐蚀产物氢氧化镁在碱性介质中是难溶的。

正因为镁在酸性及中性介质中的电位较负和保护膜的不稳定性，所以镁在酸性和中性介质中的腐蚀速度较大。

而在碱性介质中，镁的表面保护膜稳定，电位较正，腐蚀速度则因此而降低。

镁作为牺牲阳极使用时，与电位较正的金属相接触，这时，镁产生阳极化，会引起负的差异效应，即在阳极极化的影响下，金属的自溶大为增强。

牺牲阳极施工图设计说明(五)阴极保护1.主要设计及施工规范《钢质管道外腐蚀控制规范》GB/T21447-2018《埋地钢质管道阴极保护技术规范》GB/T21448-2017《镁合金牺牲阳极》GB/T17731-2015《埋地钢质管道阴极保护参数测量方法》GB/T21246-20232.设计概况本工程对消耗油库至外场供油干管和同油干管进行牺牲阳极阴极保护。

供油干管与回油干管平行敷设，采用联合阴极保护方式，被保护管道两端设绝缘接头。

被保护管道相关数据见下表：3.设计参数土壤电阻率：30Ω∙m覆盖层电阻率：≥10000Ω∙m2设计使用年限：20年管道最小保护电流密度：0.05mA∕m2管道自然电位：-0.55V(CSE)管道最小保护电位：-0∙85V(CSE)4.设计内容及技术参数4.1本工程设5组镁合金牺牲阳极，每组设3支阳极块，每组间距400米。

4.2设测试桩5组，与牺牲阳极结合设置。

5.材料的选用及技术要求5.1本工程选用镁合金牺牲阳极，牌号:AZ63B,质量符合《镁合金牺牲阳极》GB/T17731-2015中的要求。

阳极形状选用梯形。

牺牲阳极应具有完整的质量证明文件，阳极上应标记材料类型，阳极质量和炉号。

阳极电化学性能、规格尺寸如下表：5.2牺牲阳极填包料由石膏粉、膨润土和工艺硫酸钠组成，它们的质量百分比为75：20：5o填包料预包装,袋子应采用麻袋或棉质布袋,不应采用化纤类包装袋。

填料厚度应均匀密实,各个方向填料厚度不小于200mmO5.3阴极保护电缆采用铜芯电缆，型号为：YJV22-1KV∕1X10mm26.主要施工技术要求6.1阳极使用前应对表面进行处理，清除表面氧化膜和油污，使其呈金属光泽。

6.2阳极采用立式埋地敷设方式，阳极与被保护管道间距3米，成组布置阳极间距3米，阳极覆土厚度不小于15米。

6.3牺牲阳极应埋设在冻土层以下，并尽量敷设在土壤电阻率低的位置。

阳极与管道之间不应存在其他金属构筑物。

储罐内壁牺牲阳极阴极保护方法由于原油储罐、污水罐罐底内壁的腐蚀主要是缘于原油沉积污水引起的电化学腐蚀、细菌腐蚀，且罐底的原油沉积污水有着较高的含盐量（主要是S-2、Cl-、HCO-3、Na+、Ca+2等）和较高的温度，因此其腐蚀性较强。

目前普遍采用牺牲阳极法对储罐底板内壁进行阴极保护，这种方法对储罐安全可靠，无需专人管理，且保护效果好。

通常用作牺牲阳极的材料有镁和镁合金、锌合金、铝合金等。

阳极块在储罐内壁上均匀布置，钢板与阳极块直接焊接连接。

牺牲阳极保护法特点：①施工快速、简便，不会产生腐蚀干扰。

②投入成本较低，经济性强。

③安全可靠，无需专人管理。

④保护效果显著。

根据内壁介质的情况,阳极可以选用铝合金阳极或镁合金阳极。

内壁采用牺牲阳极保护时，要注意温度的影响。

对40~70℃的水介质环境中，镁阳极因为腐蚀率太高而不适用。

根据保护面积、保护年限、介质电阻率计算所需的阳极数量，选择阳极规格形状。

阳极在罐底板上呈环状均匀分布，阳极支架与底板焊接。

牺牲阳极易于安装，而且当阳极消耗为初始重量的85%时，可以利用清罐机会进行更换。

针对储罐内壁牺牲阳极的设计步骤：①计算阴极保护面积（罐内浸水面积）罐底内壁保护面积计算：S=πr2S-保护面积r-储罐半径②选定保护电流密度，计算保护电流保护电流计算：I=SIaS-保护面积Ia-保护电流密度③确定保护年限，计算所需阳极总量阳极使用寿命：Ｔ＝0.85W/ωIT-阳极工作寿命a W-阳极净质量，kgω-阳极消耗率kg/(A.a)④根据阳极单支数量，计算阳极支数阳极数量：N=f.IA/IaN-阳极数量IA-所需保护电流A Ia-单支阳极输出电流AF-备用系数，取2-3倍牺牲阳极法是储罐内常用的阴极保护方法，它可以任意布置不必担心电源连接，它的电位有限，没有必要担心过保护为先，牺牲阳极可以做成任意形状。

根据内壁介质的情况,阳极可以选用铝合金阳极或镁合金阳极。

内壁采用牺牲阳极保护时，要注意温度的影响。

随着城市建设事业的飞速发展，埋地管道的数量剧增。

这些管道多采用碳钢材质，为了延长管道的使用寿命，采取相应的防护措施尤为重要，其中涂层防腐和牺牲阳极保护联合防护取得了良好的效果。

本文结合一些建设案例，针对牺牲阳极保护设计和施工中的问题提出一些建议。

管道防腐通常采用涂层加牺牲阳极保护，常规阴极保护有两种方法：外加电流法和牺牲阳极法。

土壤电阻率约20Ω·m，保护电流密度为0.2mA/m2，自然电位为-0.4～-0.6V，管道保护电位(参比电极Cu/Cu-SO4)低于-0.95V。

经过技术经济比较，牺牲阳极保护采用牺牲阳极法较适宜，该法施工简单，安全可靠，对邻近金属管道电干扰少，不用专人管理，可延长管道寿命1倍以上。

②带状镁阳极的使用带状镁阳极由纯镁或镁锰合金冷轧压制而成，开路电位(参比电极Cu/CuSO4)为-1.7V，单位长度质量为0.37kg/m，宜在电阻率≥100Ω·m的环境中使用。

镁带在电阻率为50Ω·m的土壤中输出电流为10mA/m，在电阻率为150Ω·m的淡水中输出电流为3mA/m。

同等质量带状镁阳极比锭状镁阳极表面积大很多，如11kg 镁锭表面积为0.27m2，而11 kg镁带长度为30m，表面积为1.9m2，是前者的7倍。

阳极输出电流与表面积成正比，与电阻率成反比。

阳极质量决定阳极寿命。

设计上应考虑当地土壤电阻率，在穿越段或套管内管道上缠绕镁带要考虑它的使用寿命应该与管道寿命相当。

如果设计寿命为20年，而当地土壤电阻率较低，就不宜采用镁带，而应采用锭状镁阳极。

常规设计穿越段或套管内管道通常采用镁带缠绕安装方法。

绍兴天然气利用工程中采用的带状镁阳极断面尺寸为(19±0.5)mm×(9.5±0.5)mm，每根钢管缠绕2条带状镁阳极，缠绕方式为对称分布于管道两侧，每隔1～2m设一处捆绑带，其材料为尼龙带。

电缆与镁阳极采用灌锡焊。

钢结构防腐工程阴极保护牺牲阳极阴极保护材料、牺牲阳极保护、外加电流保护、阴保辅助材料、管道材料河南汇龙合金材料有限公司技术部：刘珍编制：2018年8月内部资料请勿外传随着城镇燃气地下管网的迅速发展，地下燃气管网错综复杂，且与消防管道、供水管道、供热管道、供电线路等地下金属构筑物纵横交错，甚至还有可能发生电连接，位于城市道路地下的燃气管网还要受到车辆行驶时造成的盈利冲击腐蚀，钢质管道的腐蚀与防护问题也日益突出。

为了延长埋地钢质管道的使用寿命，确保城镇燃气供应安全、可靠，通常采用阴极保护方法保护埋地钢质管道。

1 阴极保护设计1.1阴极保护类型的确定阴极保护属于电化学保护，是利用外部电流使金属腐蚀电位发生改变以降低其腐蚀速率的防腐蚀技术。

埋地钢质管道阴极保护分为强制电流阴极保护和牺牲阳极阴极保护两种。

强制电流阴极保护主要适用于郊区等地下管网单一地区的燃气主管道或城镇燃气环网。

其优点是输出电流大而且可调，不受土壤电阻率限制，保护半径较大;系统运行寿命长，保护效果好;保护系统输出电流的变化可反映出管道涂层的性能改变。

其缺点是需设专人维护管理，要求有外部电源长期供电，易产生屏蔽和干扰，特别是地下金属构筑物较复杂的地方。

牺牲阳极阴极保护主要适用于人口稠密地区和城镇内各种压力级制燃气管道。

其优点是不需外加电源，施工方便，不需进行经常性专门管理，不会生屏蔽，对其他构筑物也不会产生干扰，保护电流分布均匀、利用率高。

其缺点是输出电流小，保护范围有限;需定期更换，不能实时监测输出电流分的变化，也不能反映管道涂层的状况。

根据以往的经验和我们的实践得知，城镇燃埋地钢质管道宜采用牺牲阳极阴极保护来减缓土壤对管道的电化学腐蚀。

1.2阴极保护电流的确定要使埋设的燃气管道得到充分的保护，就要证有足够的电流使管道不受到腐蚀。

钢质管道廖的小保护电流是阴极保护设计重要的参数之一，其计算公式如下：I=AIP(1)式中I——管道所需小保护电流，mAA——管道总表面积，m2IP——小保护电流密度，mA/m2小保护电流密度Ip是根据管道的防腐层种类、好坏来确定的，新建沥青玻璃布防腐管道所需的Ip约0.1mA/m2，新建三层PE管道所需的Ip约0.001mA/m2，旧管道的Ip取0.3mA/m2。

热力管道阴极保护施工方案埋地钢质储罐罐底外壁牺牲阳极阴极保护河南汇龙合金材料有限公司各类钢制储罐是炼油厂、石化企业、储运系统等工业企业的主要设备。

要使这些设备安全、可靠运行，腐蚀是优先要解决的问题。

地上钢制储罐罐底外壁腐蚀穿孔频率很高，储罐底外壁腐蚀的典型形式是各处减薄程度不等腐蚀。

从技术和安全的角度来看，大型储罐罐底外壁采用阴极保护是非常必要的，诸如大型油库和储罐的阴极保护已走上强制实施保护的法制轨道，并且实现了阴极保护系统和主体工程同时设计、同时施工、同时投产，取得了良好的效果。

罐底板外壁阴极保护的条件：（1）电绝缘应将被保护的罐和与之相连的所有管道实施电绝缘。

（2）电连续性将纳入保护范围的所有罐、管道和其他埋地金属结构物进行电连接。

（3）接地极设计规定，要求在罐底板的四周每隔30m至少设一个接地极（接地电阻小于4Ω），这样造成储罐四周的大量接地。

为限制这些接地极流失保护电流，接地极应选用锌材料或镀锌材料。

保护电位 GB 50393-2008规定，储罐底板外表面或与土壤接触的壁板施加阴极保护措施时，罐/介质电位应为-850～-1100mV (CSE)，或者罐/介质极化电位偏移应不小于100mV。

保护电流密度目前国内一般都以10mA/m2作为大型储罐外底板阴极保护系统的保护电流密度的设计参数。

这与英国BS 7361标准规定相同。

美国API的标准为10～20mA/m2，德国为5mA/m2，日本为6mA/m2。

也有人认为，我国建造的储罐底板普遍涂敷防腐层，新建储罐底板的实际保护电流密度在0.3～0.4mA/m2之间，建议设计时选择5mA/m2，以10mA/m2作为阴极保护系统的保护电流密度的设计参数好像是偏大了一些。

但大量的资料表明，大型储罐底板的防腐蚀系统的设计寿命都在40年以上，而一般的涂层的使用寿命只有10～20年，那么20年以后的储罐外底板多数处于无涂层状态，所以设计上留有余地，以10mA/m2作为阴极保护系统的电流密度是可取的。

储罐内壁牺牲阳极阴极保护1、原油罐金属底板的腐蚀与防护地上钢质储油罐使用过程中经常遭受内外环境介质的腐蚀，其中罐底板腐蚀穿孔事故占储罐腐蚀事故比率最高，因此应对储油罐罐底板实施有效的防腐措施，减少泄漏事故的发生，以延长储油罐大修周期。

涂料防腐是用覆盖层将金属与介质隔开，从而对金属起到保护作用。

但由于覆盖层有微孔，老化后易出现龟裂.剥离等现象。

若因施工质量差而产生针孔，使裸露的金属形成小阳极，覆盖层部分成为大阴极而产生局部腐蚀电池，则会更快地破坏漆膜。

因此，采用单独的涂料保护效果不佳。

若采用涂料与阴极保护联合的保护方法，使裸露的金属获得集中的电流保护，弥补了覆盖层缺陷，是现阶段储罐罐底板防腐最为经济有效的方法。

储罐边缘板在罐结构中的作用十分重要，但却容易渗进水而遭受腐蚀。

目前在役的储罐均未采取有效的防腐措施，要全面控制罐底板的腐蚀，除了对罐底板主体进行防护外，还要对边缘板外露部分（以下边缘板均特指边缘板外露部分）采取有效的防腐措施。

2、腐蚀机理水是原油罐底板的腐蚀根源，原油和水中的硫化物与罐底板金属反应机理为：在碳钢表面的硫化物氧化皮或锈层有孔隙的情况下，原油罐底水中Cl-离子能穿过硫化物氧化皮或锈层到达金属表面，在金属表面的局部地点形成小蚀坑。

生成的H+离子对金属产生活化作用，使小蚀坑继续溶解，成为孔蚀源。

孔蚀源成长的最初阶段，溶解下来的金属离子发生水解，生成氢离子。

这样会使小蚀坑接触的溶液层的PH值下降，形成一个强酸性的溶液区，这反而加速了金属的溶解，使蚀坑继续扩大、加深。

腐蚀从开始到暴露经历一个诱导期，但长短不一，有些需几个月，有些则需一年至几年。

坑蚀的形成，使原油罐金属底板受到很大的侵蚀。

由于坑蚀的面积很小，加之随机性和高度局部化的特征以及诱导期很长，因此很难用物理方法检测出坑蚀的深度。

即使泄露发生后，再用测厚仪测厚，仍不会发现罐金属底板有明显的减薄倾向。

3、防止罐底板腐蚀的几点措施（1）在油罐金属底板的结构设计中，尽可能将罐底板铺平，并略向脱水口倾斜，以利原油罐底的水脱除干净。

牺牲阳极式阴极保护施工工艺1、牺牲阳极式阴极保护主要施工工序流程施工准备→依据设计图纸部署开挖阳极坑→将阳极装入填料包、填充化学填料→在阳极坑里安装阳极组、浇水→埋置测试桩及测量组元→阳极、电缆连接并做好密封→阴极保护数据测试→回填土、压实→质量验收并填写单位单项工程验收记录。

施工流程图:2、施工准备2.1 施工作业依据（技术资料准备）：工程施工前，项目经理部人员至少要熟练掌握以下施工技术资料：《埋地预应力钢筒混凝土管道的阴极保护》GB/T 28725-2012《预应力钢筒混凝土管的阴极保护》 NACE RP 0100-2000《埋地钢质管道阴极保护技术规范》GB/T 21448-2008《锌-铝-镉系合金牺牲阳极》GB/T 4950-2002《镁合金牺牲阳极》GB/T 17731-2009《***工程阴极保护工程招标文件》《***工程阴极保护工程招标文件》设计方案及图纸2.2 阴极保护材料的准备及验收2.2.1 材料准备牺牲阳极组（包括锌、镁合金牺牲阳极）、电缆、测试桩、防腐涂料。

2.2.2 材料验收材料使用前，会同业主、监理、质检人员对材料进行核对验收，合格签字后，方可使用。

验收规范如下：a. 材料出厂合格证，或产品检验报告的各项指标，符合设计要求。

特别是阳极化学分析报告和阳极电化学性能检测报告必须符合设计要求的相关指标，并且该报告是由国家认可的、具有材料试验检验资格的第三方验证试验机构出具。

b. 根据订货合同核对材料品种、型号、规格、颜色、数量、有效期等。

c. 外观检查。

阳极的表面质量应达到下列规定。

●缩孔的深度不得超过阳极厚度的10%。

●冷隔深度不得超过10mm，总长度不得超过150mm。

●非金属夹渣不得超过阳极表面的1%。

●阳极表面不得存在以下类型的裂纹：宽度大于3mm的裂纹；纵向长度大于阳极长度的50%的裂纹；不得存在扩展到铁芯或贯穿整个阳极的裂纹。

●阳极表面没有毛刺、飞边等对人员安全有危害的突出物。

阴极保护工程技术手册实例应用篇一、钢质管道阴极爱护方法与设计１、钢质管道牺牲阳极阴极爱护：①设计运算：管道表面积运算：S=2πrLS—管道表面积 r —管道半径 L—管道长度管道爱护电流运算：I =S IaI—管道爱护电流S—管道表面积Ia—管道爱护电流密度）阳极输出电流：Ｉａ＝△E/RＩａ—阳极输出电流A △E—阳极有效电位差VR—回路总电阻R阳极数量：N=f.IA/IaN—阳极数量IA—所需爱护电流A Ia—单支阳极输出电流A F—备用系数，取2-3倍阳极使用寿命：Ｔ＝0.85 W/ωIT —阳极工作寿命a W—阳极净质量，kgω—阳极消耗率kg/(A.a) I—阳极平均输出电流，A②设计、安装说明：1、一样牺牲阳极工程采纳镁合金牺牲阳极，规格通常为22公斤/支，也有采纳14公斤、11公斤、8公斤的规格，一样安装时单支焊接或两支阳极并联为一组安装。

2、假如是并联焊接，相邻阳极组最好分布在管道两侧。

阳极组距管道外壁约2.0m左右,距管道外壁最少不小于300mm；最小埋深部不小于1m。

可依照现场实际情形，按照有关标准规范适当调整阳极位置。

3、假如阳极采纳4支一组，同侧阳极组间距最低不小于2米。

4、阳极钢芯与电缆连接，采纳焊锡灌注，以减少接触电阻，同时应保持连接处的绝缘密封，需包覆环氧树脂玻璃布，然后再采纳热收缩套管，加以密封和绝缘，阳极的钢芯一端阳极端面，须涂环氧树脂，确保该端面不起作用，其他五面要清洁洁净，放入盛有阳极填充料的棉布口袋中。

5、阳极电缆可用10mm2电缆，可用vv-1kv/1x10mm2。

6、牺牲阳极与钢管可采纳铝热焊剂直截了当将阳极电缆焊接于钢管上，安装前，第一在管道防腐层上切割出一个100mm*100mm 的焊接口，或依照焊接施工情形对焊接口大小进行相应调整。

并清理焊接口保持表面干燥和清洁，以保证焊接质量。

焊接完成后采纳补伤片补伤，认真修复焊接处的防腐层，保证该处密封绝缘。

7、阳极安装在阳极坑后进行回填，在回填土中不应含有砖、石等，若坑内较干燥时，应在阳极外的布袋上盖上一层薄土后，向坑内灌水，使阳极布袋内的填料饱和吸满水，然后再回填并夯实，复原地坪。

牺牲阳极法阴极保护方案的探讨清晨的阳光透过窗帘洒在案头，笔尖轻轻滑过纸面，我开始构思这个关于牺牲阳极法阴极保护的方案。

牺牲阳极法，这个名字本身就充满了神秘感，让人想起那些古老的仪式，为了保护某样东西，愿意牺牲另一部分。

现在，我将这种神秘的力量应用到金属防护上，下面是我的思考过程。

我们要明确牺牲阳极法的原理。

简单来说，就是利用电位更负的金属作为阳极，与被保护的金属（阴极）形成电化学反应，使阳极发生腐蚀，从而保护阴极不受腐蚀。

这种原理听起来就像是自然界的一种平衡，牺牲小的，保护大的。

一、方案目标我们的目标很明确，就是通过牺牲阳极法，有效减缓或阻止金属设施的腐蚀，延长其使用寿命。

这就像是一场没有硝烟的战争，我们要在金属的内部世界里，打造一座坚固的防线。

二、方案设计1.选择合适的牺牲阳极材料在这个方案中，选择合适的牺牲阳极材料是关键。

就像在战争中，我们要选择最合适的武器。

根据不同的环境和金属材质，我们可以选择锌、镁、铝等作为牺牲阳极材料。

这些材料在电位序列中电位较负，能够有效地与被保护的金属形成电化学反应。

2.确定牺牲阳极的布置方式我们要考虑牺牲阳极的布置方式。

这就像是在战场上部署兵力，要讲究策略。

牺牲阳极可以采用埋设、悬挂等方式布置在金属设施的周围。

布置时要考虑电流分布的均匀性，确保每个角落都能得到有效保护。

3.确定保护电流密度保护电流密度是衡量牺牲阳极法效果的重要指标。

这就像是在战争中，我们要确定攻击的力度。

根据金属材质和环境条件，计算出合适的保护电流密度，确保金属设施得到充分的保护。

4.监测与维护方案的实施并不是一劳永逸的，我们需要定期监测保护效果，及时调整牺牲阳极的布置和电流密度。

这就像是在战争中，我们要时刻关注战局的变化，调整战略。

三、方案实施1.准备阶段在实施阶段，要做好充分的准备。

这包括对金属设施的检查、清洁，以及对牺牲阳极材料的采购、加工。

就像在战争前，我们要做好充分的战前准备。

2.施工阶段施工阶段就像战争中的决战时刻，要确保每个环节都能顺利进行。