SY T 0088-1995 钢制储罐罐底外壁阴极保护技术标准.pdf

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1、中华人民共和国石油天然气行业标准钢制储罐罐底外壁阴极保护技术标准SY/T 0088-1995批准部门:中国石油天然气总公司批准日期:1995-12-18实施B期:1996-06-01为有效地实施对钢制储罐罐底外壁阴极保护(以下简称储罐阴极保护)，制定本标准。本标准适用于已建和新建的储罐阴极保护。储罐的阴极保护，除执行本标准外，尚应符合国家现行有关标准(规范)的规定。引用标准:贝总J泛月卜U工U工U八UGB 50057-1994建筑防雷设计规范SY/T 0017-1996埋地钢质管道直流排流保护技术标准SYJ 23-1986埋地钢质管道阴极保护参数测试方法SYJ 32-1988电力线路对埋地钢质

2、管道交流电干扰测试方法SYJ 36-1989埋地钢质管道强制电流阴极保护设计规范2一般规定2.0.1在储雄阴极保护系统的设计中，对阴极保护电流总量，根据工艺计算宜留有10%的裕量。2.0.2阴极保护系统中堆底阳极的设计寿命应与储堆使用寿命相当。2.0.3采用强制电流阴极保护时，应注意可能造成对其他外部金属构筑物的干扰影响，并应采取相应的防护措施。2.0.4直流电源设备额定功率应留有裕量，其输出阻抗应与回路电阻相匹配。2.0.5牺牲阳极可兼作储旅的防雷防静电接地极。对已建储罐的防雷防静电接地极进行改造时，推荐使用棒型锌接地极.其接地电阻应符合现行国家标准建筑防雷设计规范的规定。2.0.6阴极保护

3、系统的电绝缘装置应包括绝缘法兰、预制绝缘接头或连接器组成的绝缘装置，以利于腐蚀控制。3阴极保护必要性的确定3.0. 1在确定储魄阴极保护必要性之前，应全面调查下列条款。3.0.1.1储罐设计和制造的基础资料包括:1场区及峪区平面布置;2土壤性质和电阻率;3地下水位;4罐基础的设计;5建造起止日期;6储罐有无覆盖层及其类型;721SY/T 0088-19957附近构筑物已有的阴极保护状况;8已建储罐的维护、检修记录资料。3.0.1.2储罐内介质的基础资料包括:1介质的种类;2介质的温度;3有无水底及其深度;4介质每日收发次数。3.0.1.3腐蚀状况调查包括1腐蚀速率检测记录:2类似储罐腐蚀状况的

4、实例;3罐区杂散电流状况;飞储罐对地电位分布。3. 0.2对已建的储罐，经调查分析证明腐蚀将危及到储罐的安全运行时，应采取阴极保护措施。3.0. 3对新建储罐的罐底外壁，经调查确认需要阴极保护时，在设计中应采用阴极保护进行腐蚀控制.并使储罐在整个使用期间得到持续保护。4阴极保护判据及其测定技术4. 1阴极保护判据4.1.1储罐罐底外壁阴极保护应达到下列规定指标:4.1.1.1一般情况下，罐底对地最小保护电位相对于饱和硫酸铜参比电极应达到-0.85 V。当土壤中含有硫酸盐还原菌，且硫酸根含量大于0.5%时，保护电位应达到一。.95 V或更负;4.1.1.2罐底和与土壤接触的参比电极之间测得阴极极

5、化电位差不小于100 mV。此判据可用于极化的建立过程，也可用于极化的衰减过程。4.1.2士述判据可根据具体情况采用其中的一项或全部。4.2测定技术4.2. 1阴极保护电位、阴极极化的测定方法应按国家现行标准埋地钢质管道阴极保护参数测试方法的规定执行。4.2.2监测点的数量及分布应能保证罐底的任何部位腐蚀控制均能达到4.1.1的规定，并且罐底的电位分布尽可能均匀一致。它应满足以下要求:4.2.2. 1分布在罐周边的监测点一般不应少于4处，当罐底直径较大时，应适当加密;4.2.2.2罐底板中心部位应设监测点，其他部位视罐底板面积大小可适当增设;4.2.2.3当在罐中心部位监测有困难时，根据现场经

6、验，推荐罐底周边的保护电位保持在一1. 1-一1. 15 V(相对Cu/CuSO。电极)。4.2. 3对测定结果宜作土壤中IR降修正。5阴极保护系统的设计5. 1设计前应掌握的资料5.1.1阴极保护设计前应收集下列资料:1场区及罐区平面布置图和系统布置图;2建造起止日期;:3储罐设计资料;4场区内设施电绝缘及电跨接情况;石电缆的路径;SY/T 0088-19956爆炸危险区的边界。5. 1.2阴极保护设计时与场区有关的资料:1已建和计划建的阴极保护系统;2特殊的环境条件，3基岩和冻土层深度;4相邻的埋地金属构筑物及其接近程度;5与外部结构电绝缘的可行性。5. 1.3通过现场调查和腐蚀测试，取得

7、下列资料:1满足达到判据的保护电流需要量;2土壤电阻率;3系统所需的电绝缘.4系统的电连续性;5覆盖层的完整性;6同一地区类似储罐的泄漏史;7存在的杂散电流。8其他维护和运行数据。5.2保护方式的选择5.2. 1依据不同的腐蚀环境和条件、被保护储罐具体状况和技术要求.选择牺牲阳极保护或强制电流阴极保护方式。5.2.2牺牲阳极保护一般适用于土壤电阻率较低、储峨直径较小且周围地下金属构筑物布局复杂的环境中。5.2.3强制电流保护一般适用于土壤电阻率较高、储罐直径较大的环境中。5.3强制电流系统5.3. 1强制电流设计计算内容如下:5. 3. 1. 1保护电流需要量一般通过估算或测试现场电流需要量求

8、得。结合我国储罐具体情况，推荐储罐保护电流密度i。为5-10 mA/m，则保护电流总需要量为:1,=i,Sg(5. 3. 1一1)式中:1,-一阴极保护电流总需要量(A);i一一阴极保护电流密度(mA/m) ;S,一一被保护总面积(mZ),5.3.1.2直流电源额定输出电压按下式计算。V=I(R,+R,.+Rc)+V,(5. 3. 1一2)式中:R-一阳极接地电阻(n);R,，一一导线电阻(n)，R,曦底/大地过渡电阻(0);V,一一阳极地床反电动势(焦炭填料可取2 V)(V);1一一保护系统的保护电流(可取1. 1几) (A).r=IV/V(5.3. 1-3)式中:尸-一电源功率,W;P-一

9、电源整流器效率，可取0. 7 ,5.3.1.3辅助阳极需要量按下式计算。G=Tgi,/K(5.3. 1一4)式中:G一阳极总重量(kg) ;T一一阳极有效寿命(a) ;723SY/T 0088-19958一一阳极消耗率(kg/Aa) ;I,一一阳极工作电流(A);K一一阳极利用系数，取0.70.85,5.3. 1. 4辅助阳极接地电阻应按国家的现行标准埋地钢质管道强制电流阴极保护设计规范(SYJ 36-1989)中的有关规定进行计算。5. 3.2辅助阳极材料可选用高硅铸铁、石墨和钢铁等，一般应设置在电阻率低的地点。在盐渍土、海滨土壤中应采用含铬高硅铸铁阳极;在电阻率高的地方宜使用钢铁阳极。5.

10、3.3辅助阳极的布置通常可选择罐周直立式(如图5. 3. 3-1所示)、罐旁深井式(如图5. 3. 3-2所示)，罐底斜角式(如图5. 3. 3-3所示)和罐底水平式(如图5.3. 2-4所示)。当保护对象为几个罐时，可将几个罐做为一个联合体共同保护。其辅助阳极布置如图5. 3. 3-5所示。5.3.4新建罐设计时，宜在嫩底适当位置埋设永久性参比电极(如图5. 3.4-1所示)，罐壁四周的电位分布可通过在罐壁四周埋设参比电极来监测(如图5.3.4-2所示)。胜丝竺。图5.3.3-1峨周直立式阳极图5.3.3-2硅旁深并式阳极阳极阳极图5.3.3-3罐底斜角式阳极图5. 3. 3-4罐底水平式阳

11、极SY/T 0088-1995阳极图5.3.3-5峨群阳极的分布图5.3.4-1遨底参比电极的分布A,B,C,D,E,F,G,H-辅助阳极;e,b,c,d,e,f,g,h-雌周监侧点图5.3.4-2.周监测点的分布5.3.5强制电流系统直流电源设备可选用整流器和恒电位仪。当罐地电位或回路电阻经常有较大变化时，应使用恒电位仪.5.4牺牲阳极系统5.4.1牺牲阳极既可单独也可成组与系统相连，土壤中常用镁基或锌基牺牲阳极，一般应用填料包装后埋设，不宜裸装埋设。使用时，应根据环境条件和保护要求选用。当土壤电阻率小于15 a m时，宜选用锌基阳极;当土壤电阻率小于100 d3 “m或需要较高的驱动电压时

12、，宜选用镁基阳极。5.4.2牺牲阳极设计计算的内容如下。5.4.2. 1保护电流需要量按5.3.1计算。SY/T 0088-19955.4.2.2阳极输出电流按欧姆定律计算(5.4.2-1)丝R一一式中:1,-一单支阳极输出电流(A) ;, F-一驱动电压(V) ;R-一电路电阻(0)。驱动电压是牺牲阳极闭路电位与被保护构筑物极化后的电位差。电路电阻通常取阳极接地电阻。它的计算宜按国家的现行标准埋地钢质管道强制电流阴极保护设计规范(SYJ 36-1989)的规定执行5. 4. 2. 3牺牲阳极数量取决于保护电流需要量和预期的单个阳极在土壤中的输出电流，可用下式日算1又k=一t丁=1.1Xi,X

13、S%Xk1.(5.4.2一2)式中:N-一牺牲阳极数量(支);q-一一保护系统的保护电流需要量(A)k一设计系数(一般取2-3),5.4.3牺牲阳极的埋设应有利于保护电流的均匀分布，布置阳极时，应考虑电流分配。一般在罐周或罐底均匀布置阳极可得到较好的电流分布。5.4.4牺牲阳极系统电位监测点的布设可参考5.3.4，但应注意监测点的位置不能在阳极汇流点上。6阴极保护系统的安装6.1牺牲阳极系统6.1.1牺牲阳极在储雄四周或雄底分布，宜采用单支或成组两种方式，同组阳极宜选用同一批号或开路电位相近的阳极。6. 1.2牺牲阳极埋设有立式和卧式两种，埋设位置距储雄一般不小于1. 5 m,埋深不宜小于1

14、m，并应在土壤的冻土层之下。6. 1.3牺牲阳极应配有专门的化学填包料，填包料配制应按国家现行有关标准的规定执行。6. 1.4牺牲阳极的安装应符合下列要求:1如果牺牲阳极和填包料是预包装的，应在不破坏预包装完整性条件下测试阳极和导线的电连续性，预包装袋不应是化纤织品。2如果牺牲阳极和专用坟包料是分别提供的，牺牲阳极应位于专用填包料中心，填包料应填充实.回填土可浇水湿润6. 1.5电缆与储罐、电缆与电缆、电缆与阳极钢芯均应采用焊接连接，在焊接后要采取必要的防护措施，以防接头损坏。6. 1.6牺牲阳极连接电缆的埋设深度不宜小于0. 7 m,敷设时，应留有一定裕量。6.2强制电流系统6.2.，辅助阳

15、极的位置和结构应使储姚的电位分布均匀合理，并应满足下列要求:1辅助阳极可用立式或水平式、浅埋或深埋等形式埋设，浅埋时深度不宜小于1 m并应埋设于冻土层以下，深埋时埋深不宜小于20 m;2辅助阳极可采用填包料，其厚度一般为100 mm，当采用焦炭粉作填包料时，焦炭最大粒径宜小于15 mm，含炭量大于85%;3辅助阳极接地电阻应与所用设备匹配;4辅助阳极地电场的电位梯度不应大于5 V /m，设有护栏时不受此限制。SY/T 0088-19956.2.2强制电流电源设备的安装应按设计和设备产品说明书要求进行.6.2.3应充分考虑阴极保护系统对储罐及其他设施安全的影响。深埋阳极或浅埋阳极接线箱以及电缆接

16、线箱均应选用防爆接线箱。6.3辅助设施的安装6.3. 1测试桩的安装应符合下列要求:1侧试桩必须按设计要求进行安装;2测试桩高出地面不应小于0.4 m=3接头应密封良好，不能漏水;裸露的测试引线和罐体应加绝缘措施。6.3.2所有导线、电缆及连接点应在回填前仔细检查，应留有足够的裕量以防在电缆上产生张力。回填土中应去掉尖锐石块或其他可能损伤导线绝缘的材料。6.3.3阴极保护电绝缘装置安装要求如下:1绝缘装置应根据使用温度、压力以及绝缘性能进行选择;2避免安装在有可燃气体的封闭场所;3绝缘装置上应考虑雷击和过电流的保护措施。7千扰与防护7.0. 1当保护系统内埋地金属构筑物的对地电位较稳定的自然电

17、位偏移20 mV时，应怀疑存在干扰影响，可进行检测。当电位正向偏移100 mV时，应采取防护措施.7.0.2应认真鉴别干扰或干扰源类别、型式。7.0.2.1当电位偏移相对平稳、具有持续性时，则表现为阴极保护系统干扰，其干扰源为强制阴极保护系统的阳极地床和已投用阴极保护的构筑物;7.0.2.2当电位偏移波动甚大，呈正负交变，或具有断续性，则表现为直流杂散电流干扰，其干扰源为直流电气化铁路、直流输电系统、直流电力设施或设备，如电解、电镀设备，直流电焊设备等;7.0.2.3当采用指针式仪表测量电位偏移时，观察到仪表指针快速抖动或数据异常，则应怀疑产生交流电干扰，应进行交流干扰侧量，具体方法应按国家现

18、行标准电力线路对埋地钢质管道交流电干扰测试方法进行。其干扰源为交流输电线路、二线一地制电力线、电力系统各类接地体以及交流电气化铁路。7.0.3对于阴极保护干扰，可采用下列防护措施:1正确选择强制电流阴极保护辅助接地床和构筑物的位置，避免互相干扰，通常情况下通过上述避让措施就可以解决或较大地减缓互相的干扰影响。2采用一点或多点均压跨接(包括短路跨接或带调节电阻的跨接)，使被干扰体的对地电位恢复到原自然电位水平;3实施共同防护措施，即将被千扰体纳人保护系统中。7.0.4对于直流杂散电流干扰，应按国家现行标准埋地钢质管道直流排流保护技术标准的规定采取相应的防护措施。7.0.5对交流干扰，可采用下列防

19、护措施:1互相避让，通常情况下这是最经济的措施;2应用绝缘连接，控制或缩小于扰段的延长，3采用交流排流措施，推荐采用钳位式排流法。7.0.6二于扰与被干扰双方，共同提高设备对地绝缘水平，通常对千扰腐蚀控制和提高排流保护效果有利。8阴极保护系统的运行和维护8.1一般规定SY/T 0088-19958.1.1新建的阴极保护系统在启动之前，应对储罐进行初始自然电位的测量。8.1.2阴极保护系统投产运行后，应及时进行电参数测量和检验，以验证是否满足设计要求。8.1.3检测罐底对地电位时，应在罐底与垫层接触最大时的适当液位下进行。8.1.4在储罐维修期间，阴极保护系统如果停止运行，应当尽快重新启动，以避

20、免在过长的维修期间发生腐蚀。8.2阴极保护检测8.2.1阴极保护系统启动6个月以后应进行初始的检测，以验证系统是否满足保护判据，以后应每年检测一次这一检测应包括下列测量项目中的一项或几项:1构筑物保护电位;2牺牲阳极电流;3相邻构筑物对地电位;4构筑物对构筑物电位;5管道和储罐如果分别保护，应检查它们之间的绝缘;6同一保护系统的各个部分是否同时得到有效地保护，7电源设备的直流电压、电流及翰出电流分配。8.2.2应进行阴极保护设施的检测以保证其可靠的运行和维护。8.2.2. 1所有强制电流电源应每隔两月检查一次。8.2.2.2应对所有强制电流保护设施进行年检，检测对象应包括测试桩、电绝缘、跨接、

21、地下接头、仪表以及回路电阻。8.2.2.3在修理和改建储峨或在储甩的定期检查时，应进行罐底板的检查，可以通过切下试件或用无损方法(超声波)进行测厚。8.2.2.4对检测表明保护不充分的位置，应采取以下补救办法:1阴极保护系统部件的修理、更换或调整;2需要增大保护范围时，应提供补充设施;3修理、更换均压跨接或干扰跨接;4消除意外的金属接触;5修理有缺陷的绝缘装置;6消除干扰电流。8.3阴极保护记录8.3. 1腐蚀控制记录应以清晰、简洁、切实可行的方式把与设计、安装、运行、维护及腐蚀控制测量等有关的数据编成文件。8.3.2设计阴极保护系统时，应记录下列内容:1绝缘装置、测试导线及其他测试设施的设计

22、和位置，以及进行其他专门腐蚀控制测量的细节;2电流需要量测试结果、测试地点和所用方法;3施加电流前，罐对地自然电位;4现场土壤电阻率测试结果、测试地点和所用方法;5调查人姓名。8.3. 3安装腐蚀控制设施时，应记录以下内容:8.3.3. 1强制电流系统的记录如下:7投人运行的位置和日期;2阳极的数量、类型、尺寸、深度、填料及间距;3电源设备的规格;4二卜扰测试及参与解决干扰问题的单位名称。728SY/T 0088-19958.3.3.2牺牲阳极系统的记录如下:1投人运行的位置和日期;2阳极数量、类型、尺寸、深度、填料及间距。8.3.4 8.2.1和8.2. 2中描述的检测记录应保留，以证明已满足阴极保护判据。8.3.5在维护腐蚀控制设施时，应记录下列资料:1电源设备的修理;2阳极、接头和电缆的修理或更换;3覆盖层、绝缘装置、测试导线及其他测试设施的维护、修理和更换。8.3.6有关阴极保护有效性的记录，应作长久保留，一般不宜低于5年。