儲罐腐蝕防護的特殊性與鎂陽極適配性

一、儲罐腐蝕防護的特殊性與鎂陽極適配性

1. 儲罐腐蝕環境特點

1. 底板腐蝕：罐底外側受土壤電解質（含 Cl⁻、SO₄²⁻）和微生物（SRB）影響，內側受沉積水（pH 4-7，含 H₂S）腐蝕；

2. 罐壁腐蝕：外側受大氣濕氣與工業污染物（如 SO₂）影響，內側受油品介質（含硫、含水率）沖刷。

2. 鎂合金陽極的優勢

1. 電位負：標準電極電位 - 1.66V（vs. SHE），比鋼鐵（-0.03V）負 1.63V，驅動電壓充足，適合儲罐大面積保護；

2. 電流效率適中：50%-65%（鋅陽極約 90%，但電位僅 - 1.05V），適合儲罐長期穩定供電（設計壽命 10-15 年）。

二、儲罐鎂合金陽極的選型與設計

合金類型選擇

陽極結構設計

1. 帶狀陽極：

1. 規格：19×6×1500mm（截面積 114mm²），用于儲罐底板邊緣網狀敷設，電流分布均勻性提升 30%；

2. 優勢：可彎曲貼合罐底弧度，減少屏蔽效應（如支座陰影區）。

2. 立式棒狀陽極：

1. 規格：Φ50×1200mm，埋深 2.5m（罐底外 1-3m 處），單支電容量≥800Ah，適合土壤電阻率＜50Ω・m 場景。

三、儲罐鎂陽極的安裝工藝要點

底板外側保護系統安裝

1. 陽極布置方式：

1. 環形 + 網狀組合：罐周埋環形陽極帶（距罐壁 2m），罐底下方鋪設網狀陽極帶（間距 5m），通過鈦導電片與罐底焊接（焊點需涂鋅基涂料）；

2. 陽極床設計：填充石膏粉 + 膨潤土（質量比 7:3），將陽極周圍土壤電阻率降至 10Ω・m 以下。

2. 絕緣處理：陽極引線（銅芯截面積≥16mm²）需穿 PVC 管，與罐基礎鋼筋絕緣（絕緣電阻＞10MΩ）。

罐壁外側輔助陽極安裝

1. 犧牲陽極 + 陰極保護聯合系統：在罐壁 1/3 高度處（腐蝕最嚴重區）焊接鎂合金陽極塊（100×100×20mm），搭配參比電極（如 Cu/CuSO₄）實時監測電位（控制在 - 0.85 至 - 1.2V vs. Cu/CuSO₄）。

四、儲罐鎂陽極的失效風險與防控

1. 常見失效模式

1. 土壤應力腐蝕：黏土環境中，陽極因干濕循環產生微裂紋，自腐蝕速率增加 20%-30%；

2. 微生物腐蝕：沼澤土壤中 SRB 代謝產生 H₂S，導致陽極表面形成硫化物硬殼，電流輸出下降 50%。

2. 防控措施

1. 陽極表面改性：涂覆 50μm 厚的 Zn-Al 偽合金涂層，抑制 SRB 附著；

2. 環境調控：在陽極床中添加 0.5% 硼酸，將局部 pH 維持在 8-9，抑制微生物活性；

3. 雜散電流防護：安裝排流裝置（如鋅接地電池），將干擾電流（如管道雜散電流）控制在≤100μA。

五、儲罐鎂陽極的監測與維護技術

在線監測系統

1. 參比電極網絡：在罐底四周布置 4-6 支長效 Cu/CuSO₄電極，通過數據采集儀實時傳輸電位數據（精度 ±5mV）；

2. 電流密度監測：在陽極引線上串聯分流器（精度 0.1%），監測保護電流（標準值：底板外側 15-25mA/m²，罐壁 10-15mA/m²）。

維護周期與策略

1. 年度檢測：開挖檢查陽極消耗狀態（失重率＞30% 時需更換），測試土壤電阻率（若＞初始值 2 倍，需補充陽極床填料）；

2. 電位異常處理：當罐底電位＞-0.85V 時，可能存在涂層破損，需用 DCVG（直流電壓梯度法）定位漏點并補涂。

六、工程案例與優化效果

某 10 萬 m³ 原油儲罐（土壤電阻率 35Ω・m）采用以下方案：

· 陽極配置：Mg-Al-Zn-Mn 帶狀陽極（19×6×1500mm，20 條）+ 棒狀陽極（Φ50×1200mm，8 支）；

· 優化措施：陽極床填充石膏 + 焦炭粉（體積比 1:1），陽極表面涂覆 Ce (NO₃)₃轉化膜；

· 效果：保護電位穩定在 - 1.05 至 - 1.15V，電流效率從 55% 提升至 62%，預計壽命從 8 年延長至 12 年，年維護成本降低 40%。

七、趨勢

1. 智能犧牲陽極：集成 RFID 芯片，實時記錄陽極電位、消耗率，通過 NB-IoT 傳輸數據；

2. 復合防護體系：鎂陽極 + 石墨烯改性涂層（厚度 200μm），在海洋儲罐中實現 “陰極保護 + 屏障防護” 雙重效果，電流效率提升至 70%；

3. 輕量化設計：采用多孔鎂合金（孔隙率 30-40%），在保持電容量的同時減輕重量 25%，適合儲罐頂部懸空部位安裝。