國內(nèi)煉油行業(yè)今后大量煉制進口原油已成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢，無論是中東、南美等地區(qū)舶來外油，還是煉制通過陸上管道運至大連石化的哈薩克斯坦或俄羅斯的高含硫、高含鹽原油，都將導致油罐使用壽命的大大縮短。
油罐腐蝕的最薄弱點是罐底板內(nèi)、外部表面，特別是解決好罐底板外表面的防護是均衡好整個油罐防護的關(guān)鍵。
 
1 原油罐罐底板存在的腐蝕隱患分析
儲罐的底板坐落在瀝青砂基上，時間長了瀝青砂基產(chǎn)生裂紋，使地下水上升造成罐底板的腐蝕，對于這種情況，行之有效的方法是采取陰極保護技術(shù)進行補救 [1]。
儲罐罐底外表面的腐蝕影響主要因素有以下幾個方面：     
（1） 形成腐蝕電池
 罐底板焊縫附近沒有防腐蝕涂層，而且油罐罐底板座與混凝土的圈梁基礎相比，電位更高，從而形成腐蝕電池，加速罐底板的腐蝕；
（2） 保溫材料的水解對腐蝕的影響
油罐保溫大多數(shù)采用巖棉或聚氨酯做保溫材料，這兩種材料在浸水情況下的PH值分別為6.4和5，有較強的腐蝕性。一旦保溫層中進水，就會形成人們常說的“濕棉襖”，會長期對罐底板造成腐蝕。
（3）   儲罐基礎的影響
儲罐的基礎是瀝青砂構(gòu)造，由于罐的滿載和空載交替，冬季和夏季濕度不同，易造成瀝青砂層產(chǎn)生裂縫等；此外油罐內(nèi)油品溫度升高時，底板周圍水分蒸發(fā)，使得鹽分濃度增加，提高了環(huán)境的腐蝕性。
（4）氧的濃差電池
罐底板與砂層接觸性不良，如滿載和空載比較，空載時接觸不良，罐周圍和罐中心部位透氣性差，會引起氧的濃差電池腐蝕。有資料表明，罐中心與邊緣的電位差可相差150mmv以上，腐蝕電流達到222mA。
（5） 基座混凝土的腐蝕
混凝土中鋼筋的耐蝕性是由于混凝土高PH值產(chǎn)生的鈍化作用，當環(huán)境中含有高濃度氯離子時，鋼/混凝土界面的臨界Cl-含量為700?10-6mg/l，則會破壞鋼鐵的鈍化引起腐蝕。
2  煉油廠儲罐底板腐蝕調(diào)查與分析
目前原油罐、成品油罐罐底多采取底板外沿進行密封防護，即填充邊緣板與罐基礎之間的縫隙，部分采取外加電流陰極保護措施[2]。
隨著技術(shù)更新，國家已頒布了SY/T0088-5《鋼制儲罐外壁陰極保護技術(shù)標準》，相信在不久的將來，油罐罐底板陰極保護技術(shù)的應用將獲得全面的推廣。
3  原油罐采取陰極保護幾種方案對比
3.1 犧牲陽極系統(tǒng)
采用犧牲陽極系統(tǒng)對儲罐進行保護安裝簡單，不會產(chǎn)生腐蝕干擾。但除非儲罐與管道以及其他系統(tǒng)絕緣良好，否則儲罐不會得到充分保護。其他系統(tǒng)包括管網(wǎng)、儀器連接線、電纜套管、混凝土鋼筋以及罐群接地系統(tǒng)等。對如此多的部分采取絕緣，不僅花費大，而且以后的維護費用高。犧牲陽極系統(tǒng)的驅(qū)動電壓一般低于0.7V, 它限制了陰極保護系統(tǒng)的電流輸出。一旦儲罐與上述任何部分短路，不但使儲罐達到保護困難，而且會使犧牲陽極系統(tǒng)很快耗盡，保護壽命短。
3.2 舊的深井及短斜井陰極保護系統(tǒng)
該系統(tǒng)主要應用于已經(jīng)建成的儲罐，尤其適用于空間狹小地區(qū)，其缺點是陰極保護電流不均勻，容易產(chǎn)生腐蝕干擾。同時陽極處于非常惡劣的工作條件下，容易過早損壞。
浙江原油中轉(zhuǎn)站的12個地上原油儲罐（直徑為59~85米），最初的陰極保護系統(tǒng)是每個儲罐安裝2個深井（40米）陽極地床，地床對稱布置在儲罐兩側(cè)。每3個儲罐共用一個整流電源。6年后，對陰極保護系統(tǒng)進行改造，在罐周圍補加陽極床，陽極井與地面夾角30度，沿儲罐周邊均布，并延伸到儲罐底部10m深處。陽極是由預填包的石墨陽極組成,石墨陽極的直徑76mm,長度152cm, 裝在直徑20cm、長203cm的鋼筒內(nèi),將鋼筒裝入斜孔中。
該系統(tǒng)正常運行后，測量儲罐底板中心的保護電位，發(fā)現(xiàn)電位值達不到NACE標準要求。后來從儲罐底板上切取的板材檢查發(fā)現(xiàn)儲罐底板受到腐蝕，為此安裝了網(wǎng)狀陽極系統(tǒng)進行保護。
3.3 新的斜井陰極保護系統(tǒng)
新的陰極保護系統(tǒng)采用斜井陽極，并在儲罐下部安裝了電位測量管，每隔1.5米測量一次罐/地電位。
斜井陰極保護最大的弊端就是保護電流分布不均，難以實現(xiàn)像大型100000m3儲罐的正常陰極保護[3]。
3.4  柔性陽極系統(tǒng)
該陽極由包敷在電纜外部的導電橡膠制成，橡膠外面包裹一層炭粉回填料，該系統(tǒng)可以鋪設在儲罐底板下面，電流分布均勻，不易產(chǎn)生腐蝕干擾，但具有如下缺點：
（1）該系統(tǒng)的運輸，安裝費用比網(wǎng)狀陽極系統(tǒng)高，每盤陽極很重。增加了搬運難度和費用；
（2）填料帶容易破損，導致填料漏失，需要填充；
（3）由于導電橡膠在電流的作用下，隨著時間的推移容易老化開裂，導致銅芯電纜迅速腐蝕，致使系統(tǒng)過早失效；
（4）該系統(tǒng)的不能過度彎曲；
（5）現(xiàn)場需要很多電纜連接，質(zhì)量難以保證。
3.5 網(wǎng)狀陽極陰極保護
網(wǎng)狀陽極是貴金屬氧化物帶狀陽極與鈦基金屬連接片交叉焊接組成的外加電流陰極保護輔助陽極。將該陽極網(wǎng)予埋在儲罐基礎中，為儲罐底板提供保護電流。與其他方式的陰極保護相比，該系統(tǒng)具有如下優(yōu)點：
（1）電流分布非常均勻，輸出可調(diào)，保證儲罐充分保護（見圖1）；
產(chǎn)生的雜散電流很少，不會對其他結(jié)構(gòu)造成腐蝕干擾；
（2）不需要回填料，安裝簡單，使用壽命長。
（3）該網(wǎng)狀陽極可放置在罐底板與防滲膜或混凝土基礎之間, 距離罐底板的距離最小可以達到15厘米，無須填料。與井式陽極陰極保護電極電位波動情況的比較。見圖1所示。
 
圖1  兩種陰極保護法保護電極比較
 
4  網(wǎng)狀陽極陰極保護的應用
大連某油庫地處沿海，土壤鹽含量較高，電阻率較?。?5Ωm），特殊的地理位置決定了大連儲金屬油罐底板的腐蝕較內(nèi)地要嚴重得多，為此對一座100000m3的原油儲罐底板實施了網(wǎng)狀陽極陰極保護。
4.1 網(wǎng)狀陽極陰極保護系統(tǒng)設計
（1）設計依據(jù)
BS7361 陰極保護----陸上海上設計規(guī)范. 第一部分；
NACE RP--0169. 埋地或水中金屬管網(wǎng)外腐蝕控制；
API RP 651. 地上油罐的陰極保護；
中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準， SY/T0088-95，“鋼制儲罐罐底外壁陰極保護技術(shù)標準”。
（2）設計參數(shù)
設計壽命： 35年；
電流密度： 10mA/m2；
填沙電阻率： 40Ω·m
電氣絕緣： 不必須（采用絕緣法蘭將減小電流散失）；
陽極最大輸出： 18mA/m；
陽極埋深： 距儲罐底板150mm；
防雷接地： 改用鍍鋅鋼管或鋼板接地將減小電流泄漏。
（3） 設計計算
設計中，需要計算陽極接地電阻和陽極以及鈦連接片用量，陽極的長度可以根據(jù)勾股定理逐根計算，也可以用底板面積除以陽極間距估算，網(wǎng)狀陽極的陰極保護系統(tǒng)組成見表1。
表1          網(wǎng)狀陽極陰極保護系統(tǒng)的組成及作用                                 

            
 
 
4.2  網(wǎng)狀陽極陰極保護系統(tǒng)的安裝
 
（1）罐底板網(wǎng)狀陽極分布情況見圖2所示。
 
 
 
 

 
 
圖2      罐底板網(wǎng)狀陽極分布示意 
 
 
 
（2）  恒電位儀數(shù)量設計計算
一般埋地管線的外加電流保護密度取5mA/m2，而對于大型儲罐系統(tǒng)根據(jù)經(jīng)驗取10 mA/m2為最佳。大連石化的100000m3原油儲罐直徑80m，外加電流所需的總電流為：I=10 ma/m2×π×（80/2）2m2=50.265A
對于輸出電流為30A的恒電位儀需要50.265/30=1.6755≈2臺（恒電位儀）。此外為保證恒電位儀的不間斷使用，應再備用一定數(shù)量的恒電位儀（視保護臺數(shù)綜合考慮）。
（3）參比電極
作為埋地的參比電極一般采用Zn/飽和ZnCl2長效參比電極，一般壽命在15年左右，且為可更換式。
（4） 陰極保護站
陰極保護站由數(shù)臺恒電位儀和一臺總控制臺組成，其中部分恒電位儀提供保護電流，另外一部分備用，由控制臺切換，陰極保護房間的使用面積不小于40m2。
（5）電纜
所有電纜均直埋敷設，周圍墊以細砂，上蓋紅磚，每隔50m設一電纜標志樁，上標電纜走向及名稱，具體做法參見國家標準圖集D164的要求。電纜采用鋁熱焊接技術(shù)，防火堤時應采用鋼陶管進行保護。
  （6） 其它
為防止陰極保護電流流失，儲罐原有的角鋼接地全部改造為鋅極接地。接地極采用打入法施工（距地面700mm以下），以三支為一組，其組數(shù)與原角鋼相同，采用VV-1KV/1×50mm2電纜進行環(huán)接，鋅接地極與儲罐之間用40mm×4mm鍍鋅扁鋼相連。埋地鍍鋅扁鋼用瀝青、玻璃絲布做“三布五油”防腐處理，鍍鋅扁鋼與儲罐間用螺栓連接，連接處涂以凡士林。安裝后測量每組接地極電阻應小于10Ω。
4.3  原油罐充水試壓期間的陰極保護
大連是一個典型的缺水城市，若采用海水代替淡水充水試壓不失為一個好辦法。
采用海水充水試壓最大的問題是解決充水及放水期間罐內(nèi)潮濕環(huán)境下的腐蝕問題。采用垂掛陽極法進行臨時性的陰極保護措施，即在浮倉部位選取若干垂掛點，引出電纜線，陽極另一端部連接原油罐罐壁不同部位，電纜線可隨浮倉升降，但連接部位始終與罐或罐壁相連，保證陰極電流的正常輸出，從而防止罐受到海水腐蝕。
5  經(jīng)濟效益分析
經(jīng)核算一臺100000m3原油儲罐罐底板外壁時實施網(wǎng)狀陽極陰極保護造價為50萬元有效保護期為35年。在上述保護期內(nèi)若采取一般的防腐措施按更換罐底板兩次計算，總費用約為400萬元，因此采用網(wǎng)狀陽極的陰極保護費用僅占更換罐底板費用的1/8。
 若油罐內(nèi)壁每5年進行一次防腐處理，在35年期限內(nèi)總費用約為300萬元，則罐底板外壁采用網(wǎng)狀陽極陰極保護的費用僅為內(nèi)壁防腐費用的1/6。

國內(nèi)煉油行業(yè)今后大量煉制進口原油已成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢，無論是中東、南美等地區(qū)舶來外油，還是煉制通過陸上管道運至大連石化的哈薩克斯坦或俄羅斯的高含硫、高含鹽原油，都將導致油罐使用壽命的大大縮短。
油罐腐蝕的最薄弱點是罐底板內(nèi)、外部表面，特別是解決好罐底板外表面的防護是均衡好整個油罐防護的關(guān)鍵。
 
1 原油罐罐底板存在的腐蝕隱患分析
儲罐的底板坐落在瀝青砂基上，時間長了瀝青砂基產(chǎn)生裂紋，使地下水上升造成罐底板的腐蝕，對于這種情況，行之有效的方法是采取陰極保護技術(shù)進行補救 [1]。
儲罐罐底外表面的腐蝕影響主要因素有以下幾個方面：     
（1） 形成腐蝕電池
 罐底板焊縫附近沒有防腐蝕涂層，而且油罐罐底板座與混凝土的圈梁基礎相比，電位更高，從而形成腐蝕電池，加速罐底板的腐蝕；
（2） 保溫材料的水解對腐蝕的影響
油罐保溫大多數(shù)采用巖棉或聚氨酯做保溫材料，這兩種材料在浸水情況下的PH值分別為6.4和5，有較強的腐蝕性。一旦保溫層中進水，就會形成人們常說的“濕棉襖”，會長期對罐底板造成腐蝕。
（3）   儲罐基礎的影響
儲罐的基礎是瀝青砂構(gòu)造，由于罐的滿載和空載交替，冬季和夏季濕度不同，易造成瀝青砂層產(chǎn)生裂縫等；此外油罐內(nèi)油品溫度升高時，底板周圍水分蒸發(fā)，使得鹽分濃度增加，提高了環(huán)境的腐蝕性。
（4）氧的濃差電池
罐底板與砂層接觸性不良，如滿載和空載比較，空載時接觸不良，罐周圍和罐中心部位透氣性差，會引起氧的濃差電池腐蝕。有資料表明，罐中心與邊緣的電位差可相差150mmv以上，腐蝕電流達到222mA。
（5） 基座混凝土的腐蝕
混凝土中鋼筋的耐蝕性是由于混凝土高PH值產(chǎn)生的鈍化作用，當環(huán)境中含有高濃度氯離子時，鋼/混凝土界面的臨界Cl-含量為700?10-6mg/l，則會破壞鋼鐵的鈍化引起腐蝕。
2  煉油廠儲罐底板腐蝕調(diào)查與分析
目前原油罐、成品油罐罐底多采取底板外沿進行密封防護，即填充邊緣板與罐基礎之間的縫隙，部分采取外加電流陰極保護措施[2]。
隨著技術(shù)更新，國家已頒布了SY/T0088-5《鋼制儲罐外壁陰極保護技術(shù)標準》，相信在不久的將來，油罐罐底板陰極保護技術(shù)的應用將獲得全面的推廣。
3  原油罐采取陰極保護幾種方案對比
3.1 犧牲陽極系統(tǒng)
采用犧牲陽極系統(tǒng)對儲罐進行保護安裝簡單，不會產(chǎn)生腐蝕干擾。但除非儲罐與管道以及其他系統(tǒng)絕緣良好，否則儲罐不會得到充分保護。其他系統(tǒng)包括管網(wǎng)、儀器連接線、電纜套管、混凝土鋼筋以及罐群接地系統(tǒng)等。對如此多的部分采取絕緣，不僅花費大，而且以后的維護費用高。犧牲陽極系統(tǒng)的驅(qū)動電壓一般低于0.7V, 它限制了陰極保護系統(tǒng)的電流輸出。一旦儲罐與上述任何部分短路，不但使儲罐達到保護困難，而且會使犧牲陽極系統(tǒng)很快耗盡，保護壽命短。
3.2 舊的深井及短斜井陰極保護系統(tǒng)
該系統(tǒng)主要應用于已經(jīng)建成的儲罐，尤其適用于空間狹小地區(qū)，其缺點是陰極保護電流不均勻，容易產(chǎn)生腐蝕干擾。同時陽極處于非常惡劣的工作條件下，容易過早損壞。
浙江原油中轉(zhuǎn)站的12個地上原油儲罐（直徑為59~85米），最初的陰極保護系統(tǒng)是每個儲罐安裝2個深井（40米）陽極地床，地床對稱布置在儲罐兩側(cè)。每3個儲罐共用一個整流電源。6年后，對陰極保護系統(tǒng)進行改造，在罐周圍補加陽極床，陽極井與地面夾角30度，沿儲罐周邊均布，并延伸到儲罐底部10m深處。陽極是由預填包的石墨陽極組成,石墨陽極的直徑76mm,長度152cm, 裝在直徑20cm、長203cm的鋼筒內(nèi),將鋼筒裝入斜孔中。
該系統(tǒng)正常運行后，測量儲罐底板中心的保護電位，發(fā)現(xiàn)電位值達不到NACE標準要求。后來從儲罐底板上切取的板材檢查發(fā)現(xiàn)儲罐底板受到腐蝕，為此安裝了網(wǎng)狀陽極系統(tǒng)進行保護。
3.3 新的斜井陰極保護系統(tǒng)
新的陰極保護系統(tǒng)采用斜井陽極，并在儲罐下部安裝了電位測量管，每隔1.5米測量一次罐/地電位。
斜井陰極保護最大的弊端就是保護電流分布不均，難以實現(xiàn)像大型100000m3儲罐的正常陰極保護[3]。
3.4  柔性陽極系統(tǒng)
該陽極由包敷在電纜外部的導電橡膠制成，橡膠外面包裹一層炭粉回填料，該系統(tǒng)可以鋪設在儲罐底板下面，電流分布均勻，不易產(chǎn)生腐蝕干擾，但具有如下缺點：
（1）該系統(tǒng)的運輸，安裝費用比網(wǎng)狀陽極系統(tǒng)高，每盤陽極很重。增加了搬運難度和費用；
（2）填料帶容易破損，導致填料漏失，需要填充；
（3）由于導電橡膠在電流的作用下，隨著時間的推移容易老化開裂，導致銅芯電纜迅速腐蝕，致使系統(tǒng)過早失效；
（4）該系統(tǒng)的不能過度彎曲；
（5）現(xiàn)場需要很多電纜連接，質(zhì)量難以保證。
3.5 網(wǎng)狀陽極陰極保護
網(wǎng)狀陽極是貴金屬氧化物帶狀陽極與鈦基金屬連接片交叉焊接組成的外加電流陰極保護輔助陽極。將該陽極網(wǎng)予埋在儲罐基礎中，為儲罐底板提供保護電流。與其他方式的陰極保護相比，該系統(tǒng)具有如下優(yōu)點：
（1）電流分布非常均勻，輸出可調(diào)，保證儲罐充分保護（見圖1）；
產(chǎn)生的雜散電流很少，不會對其他結(jié)構(gòu)造成腐蝕干擾；
（2）不需要回填料，安裝簡單，使用壽命長。
（3）該網(wǎng)狀陽極可放置在罐底板與防滲膜或混凝土基礎之間, 距離罐底板的距離最小可以達到15厘米，無須填料。與井式陽極陰極保護電極電位波動情況的比較。見圖1所示。 
圖1  兩種陰極保護法保護電極比較
 
 
 
 
4  網(wǎng)狀陽極陰極保護的應用
大連某油庫地處沿海，土壤鹽含量較高，電阻率較?。?5Ωm），特殊的地理位置決定了大連儲金屬油罐底板的腐蝕較內(nèi)地要嚴重得多，為此對一座100000m3的原油儲罐底板實施了網(wǎng)狀陽極陰極保護。
4.1 網(wǎng)狀陽極陰極保護系統(tǒng)設計
（1）設計依據(jù)
BS7361 陰極保護----陸上海上設計規(guī)范. 第一部分；
NACE RP--0169. 埋地或水中金屬管網(wǎng)外腐蝕控制；
API RP 651. 地上油罐的陰極保護；
中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準， SY/T0088-95，“鋼制儲罐罐底外壁陰極保護技術(shù)標準”。
（2）設計參數(shù)
設計壽命： 35年；
電流密度： 10mA/m2；
填沙電阻率： 40Ω·m
電氣絕緣： 不必須（采用絕緣法蘭將減小電流散失）；
陽極最大輸出： 18mA/m；
陽極埋深： 距儲罐底板150mm；
防雷接地： 改用鍍鋅鋼管或鋼板接地將減小電流泄漏。
（3） 設計計算
設計中，需要計算陽極接地電阻和陽極以及鈦連接片用量，陽極的長度可以根據(jù)勾股定理逐根計算，也可以用底板面積除以陽極間距估算，網(wǎng)狀陽極的陰極保護系統(tǒng)組成見表1。
表1          網(wǎng)狀陽極陰極保護系統(tǒng)的組成及作用                                 

            
 
 
4.2  網(wǎng)狀陽極陰極保護系統(tǒng)的安裝
 
（1）罐底板網(wǎng)狀陽極分布情況見圖2所示。
 
 
 
 

 
 
圖2      罐底板網(wǎng)狀陽極分布示意 
 
 
 
（2）  恒電位儀數(shù)量設計計算
一般埋地管線的外加電流保護密度取5mA/m2，而對于大型儲罐系統(tǒng)根據(jù)經(jīng)驗取10 mA/m2為最佳。大連石化的100000m3原油儲罐直徑80m，外加電流所需的總電流為：I=10 ma/m2×π×（80/2）2m2=50.265A
對于輸出電流為30A的恒電位儀需要50.265/30=1.6755≈2臺（恒電位儀）。此外為保證恒電位儀的不間斷使用，應再備用一定數(shù)量的恒電位儀（視保護臺數(shù)綜合考慮）。
（3）參比電極
作為埋地的參比電極一般采用Zn/飽和ZnCl2長效參比電極，一般壽命在15年左右，且為可更換式。
（4） 陰極保護站
陰極保護站由數(shù)臺恒電位儀和一臺總控制臺組成，其中部分恒電位儀提供保護電流，另外一部分備用，由控制臺切換，陰極保護房間的使用面積不小于40m2。
（5）電纜
所有電纜均直埋敷設，周圍墊以細砂，上蓋紅磚，每隔50m設一電纜標志樁，上標電纜走向及名稱，具體做法參見國家標準圖集D164的要求。電纜采用鋁熱焊接技術(shù)，防火堤時應采用鋼陶管進行保護。
  （6） 其它
為防止陰極保護電流流失，儲罐原有的角鋼接地全部改造為鋅極接地。接地極采用打入法施工（距地面700mm以下），以三支為一組，其組數(shù)與原角鋼相同，采用VV-1KV/1×50mm2電纜進行環(huán)接，鋅接地極與儲罐之間用40mm×4mm鍍鋅扁鋼相連。埋地鍍鋅扁鋼用瀝青、玻璃絲布做“三布五油”防腐處理，鍍鋅扁鋼與儲罐間用螺栓連接，連接處涂以凡士林。安裝后測量每組接地極電阻應小于10Ω。
4.3  原油罐充水試壓期間的陰極保護
大連是一個典型的缺水城市，若采用海水代替淡水充水試壓不失為一個好辦法。
采用海水充水試壓最大的問題是解決充水及放水期間罐內(nèi)潮濕環(huán)境下的腐蝕問題。采用垂掛陽極法進行臨時性的陰極保護措施，即在浮倉部位選取若干垂掛點，引出電纜線，陽極另一端部連接原油罐罐壁不同部位，電纜線可隨浮倉升降，但連接部位始終與罐或罐壁相連，保證陰極電流的正常輸出，從而防止罐受到海水腐蝕。
5  經(jīng)濟效益分析
經(jīng)核算一臺100000m3原油儲罐罐底板外壁時實施網(wǎng)狀陽極陰極保護造價為50萬元有效保護期為35年。在上述保護期內(nèi)若采取一般的防腐措施按更換罐底板兩次計算，總費用約為400萬元，因此采用網(wǎng)狀陽極的陰極保護費用僅占更換罐底板費用的1/8。
 若油罐內(nèi)壁每5年進行一次防腐處理，在35年期限內(nèi)總費用約為300萬元，則罐底板外壁采用網(wǎng)狀陽極陰極保護的費用僅為內(nèi)壁防腐費用的1/6。

國內(nèi)煉油行業(yè)今后大量煉制進口原油已成為不可逆轉(zhuǎn)的趨勢，無論是中東、南美等地區(qū)舶來外油，還是煉制通過陸上管道運至大連石化的哈薩克斯坦或俄羅斯的高含硫、高含鹽原油，都將導致油罐使用壽命的大大縮短。
油罐腐蝕的最薄弱點是罐底板內(nèi)、外部表面，特別是解決好罐底板外表面的防護是均衡好整個油罐防護的關(guān)鍵。
 
1 原油罐罐底板存在的腐蝕隱患分析
儲罐的底板坐落在瀝青砂基上，時間長了瀝青砂基產(chǎn)生裂紋，使地下水上升造成罐底板的腐蝕，對于這種情況，行之有效的方法是采取陰極保護技術(shù)進行補救 [1]。
儲罐罐底外表面的腐蝕影響主要因素有以下幾個方面：     
（1） 形成腐蝕電池
 罐底板焊縫附近沒有防腐蝕涂層，而且油罐罐底板座與混凝土的圈梁基礎相比，電位更高，從而形成腐蝕電池，加速罐底板的腐蝕；
（2） 保溫材料的水解對腐蝕的影響
油罐保溫大多數(shù)采用巖棉或聚氨酯做保溫材料，這兩種材料在浸水情況下的PH值分別為6.4和5，有較強的腐蝕性。一旦保溫層中進水，就會形成人們常說的“濕棉襖”，會長期對罐底板造成腐蝕。
（3）   儲罐基礎的影響
儲罐的基礎是瀝青砂構(gòu)造，由于罐的滿載和空載交替，冬季和夏季濕度不同，易造成瀝青砂層產(chǎn)生裂縫等；此外油罐內(nèi)油品溫度升高時，底板周圍水分蒸發(fā)，使得鹽分濃度增加，提高了環(huán)境的腐蝕性。
（4）氧的濃差電池
罐底板與砂層接觸性不良，如滿載和空載比較，空載時接觸不良，罐周圍和罐中心部位透氣性差，會引起氧的濃差電池腐蝕。有資料表明，罐中心與邊緣的電位差可相差150mmv以上，腐蝕電流達到222mA。
（5） 基座混凝土的腐蝕
混凝土中鋼筋的耐蝕性是由于混凝土高PH值產(chǎn)生的鈍化作用，當環(huán)境中含有高濃度氯離子時，鋼/混凝土界面的臨界Cl-含量為700?10-6mg/l，則會破壞鋼鐵的鈍化引起腐蝕。
2  煉油廠儲罐底板腐蝕調(diào)查與分析
目前原油罐、成品油罐罐底多采取底板外沿進行密封防護，即填充邊緣板與罐基礎之間的縫隙，部分采取外加電流陰極保護措施[2]。
隨著技術(shù)更新，國家已頒布了SY/T0088-5《鋼制儲罐外壁陰極保護技術(shù)標準》，相信在不久的將來，油罐罐底板陰極保護技術(shù)的應用將獲得全面的推廣。
3  原油罐采取陰極保護幾種方案對比
3.1 犧牲陽極系統(tǒng)
采用犧牲陽極系統(tǒng)對儲罐進行保護安裝簡單，不會產(chǎn)生腐蝕干擾。但除非儲罐與管道以及其他系統(tǒng)絕緣良好，否則儲罐不會得到充分保護。其他系統(tǒng)包括管網(wǎng)、儀器連接線、電纜套管、混凝土鋼筋以及罐群接地系統(tǒng)等。對如此多的部分采取絕緣，不僅花費大，而且以后的維護費用高。犧牲陽極系統(tǒng)的驅(qū)動電壓一般低于0.7V, 它限制了陰極保護系統(tǒng)的電流輸出。一旦儲罐與上述任何部分短路，不但使儲罐達到保護困難，而且會使犧牲陽極系統(tǒng)很快耗盡，保護壽命短。
3.2 舊的深井及短斜井陰極保護系統(tǒng)
該系統(tǒng)主要應用于已經(jīng)建成的儲罐，尤其適用于空間狹小地區(qū)，其缺點是陰極保護電流不均勻，容易產(chǎn)生腐蝕干擾。同時陽極處于非常惡劣的工作條件下，容易過早損壞。
浙江原油中轉(zhuǎn)站的12個地上原油儲罐（直徑為59~85米），最初的陰極保護系統(tǒng)是每個儲罐安裝2個深井（40米）陽極地床，地床對稱布置在儲罐兩側(cè)。每3個儲罐共用一個整流電源。6年后，對陰極保護系統(tǒng)進行改造，在罐周圍補加陽極床，陽極井與地面夾角30度，沿儲罐周邊均布，并延伸到儲罐底部10m深處。陽極是由預填包的石墨陽極組成,石墨陽極的直徑76mm,長度152cm, 裝在直徑20cm、長203cm的鋼筒內(nèi),將鋼筒裝入斜孔中。
該系統(tǒng)正常運行后，測量儲罐底板中心的保護電位，發(fā)現(xiàn)電位值達不到NACE標準要求。后來從儲罐底板上切取的板材檢查發(fā)現(xiàn)儲罐底板受到腐蝕，為此安裝了網(wǎng)狀陽極系統(tǒng)進行保護。
3.3 新的斜井陰極保護系統(tǒng)
新的陰極保護系統(tǒng)采用斜井陽極，并在儲罐下部安裝了電位測量管，每隔1.5米測量一次罐/地電位。
斜井陰極保護最大的弊端就是保護電流分布不均，難以實現(xiàn)像大型100000m3儲罐的正常陰極保護[3]。
3.4  柔性陽極系統(tǒng)
該陽極由包敷在電纜外部的導電橡膠制成，橡膠外面包裹一層炭粉回填料，該系統(tǒng)可以鋪設在儲罐底板下面，電流分布均勻，不易產(chǎn)生腐蝕干擾，但具有如下缺點：
（1）該系統(tǒng)的運輸，安裝費用比網(wǎng)狀陽極系統(tǒng)高，每盤陽極很重。增加了搬運難度和費用；
（2）填料帶容易破損，導致填料漏失，需要填充；
（3）由于導電橡膠在電流的作用下，隨著時間的推移容易老化開裂，導致銅芯電纜迅速腐蝕，致使系統(tǒng)過早失效；
（4）該系統(tǒng)的不能過度彎曲；
（5）現(xiàn)場需要很多電纜連接，質(zhì)量難以保證。
3.5 網(wǎng)狀陽極陰極保護
網(wǎng)狀陽極是貴金屬氧化物帶狀陽極與鈦基金屬連接片交叉焊接組成的外加電流陰極保護輔助陽極。將該陽極網(wǎng)予埋在儲罐基礎中，為儲罐底板提供保護電流。與其他方式的陰極保護相比，該系統(tǒng)具有如下優(yōu)點：
（1）電流分布非常均勻，輸出可調(diào)，保證儲罐充分保護（見圖1）；
產(chǎn)生的雜散電流很少，不會對其他結(jié)構(gòu)造成腐蝕干擾；
（2）不需要回填料，安裝簡單，使用壽命長。
（3）該網(wǎng)狀陽極可放置在罐底板與防滲膜或混凝土基礎之間, 距離罐底板的距離最小可以達到15厘米，無須填料。與井式陽極陰極保護電極電位波動情況的比較。見圖1所示。
 
圖1  兩種陰極保護法保護電極比較
4  網(wǎng)狀陽極陰極保護的應用
大連某油庫地處沿海，土壤鹽含量較高，電阻率較小（45Ωm），特殊的地理位置決定了大連儲金屬油罐底板的腐蝕較內(nèi)地要嚴重得多，為此對一座100000m3的原油儲罐底板實施了網(wǎng)狀陽極陰極保護。
4.1 網(wǎng)狀陽極陰極保護系統(tǒng)設計
（1）設計依據(jù)
BS7361 陰極保護----陸上海上設計規(guī)范. 第一部分；
NACE RP--0169. 埋地或水中金屬管網(wǎng)外腐蝕控制；
API RP 651. 地上油罐的陰極保護；
中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準， SY/T0088-95，“鋼制儲罐罐底外壁陰極保護技術(shù)標準”。
（2）設計參數(shù)
設計壽命： 35年；
電流密度： 10mA/m2；
填沙電阻率： 40Ω·m
電氣絕緣： 不必須（采用絕緣法蘭將減小電流散失）；
陽極最大輸出： 18mA/m；
陽極埋深： 距儲罐底板150mm；
防雷接地： 改用鍍鋅鋼管或鋼板接地將減小電流泄漏。
（3） 設計計算
設計中，需要計算陽極接地電阻和陽極以及鈦連接片用量，陽極的長度可以根據(jù)勾股定理逐根計算，也可以用底板面積除以陽極間距估算，網(wǎng)狀陽極的陰極保護系統(tǒng)組成見表1。
表1          網(wǎng)狀陽極陰極保護系統(tǒng)的組成及作用                                 

            
 
 
4.2  網(wǎng)狀陽極陰極保護系統(tǒng)的安裝
 
（1）罐底板網(wǎng)狀陽極分布情況見圖2所示。
 
 
 
 

 
 
圖2      罐底板網(wǎng)狀陽極分布示意 
 
 
 
（2）  恒電位儀數(shù)量設計計算
一般埋地管線的外加電流保護密度取5mA/m2，而對于大型儲罐系統(tǒng)根據(jù)經(jīng)驗取10 mA/m2為最佳。大連石化的100000m3原油儲罐直徑80m，外加電流所需的總電流為：I=10 ma/m2×π×（80/2）2m2=50.265A
對于輸出電流為30A的恒電位儀需要50.265/30=1.6755≈2臺（恒電位儀）。此外為保證恒電位儀的不間斷使用，應再備用一定數(shù)量的恒電位儀（視保護臺數(shù)綜合考慮）。
（3）參比電極
作為埋地的參比電極一般采用Zn/飽和ZnCl2長效參比電極，一般壽命在15年左右，且為可更換式。
（4） 陰極保護站
陰極保護站由數(shù)臺恒電位儀和一臺總控制臺組成，其中部分恒電位儀提供保護電流，另外一部分備用，由控制臺切換，陰極保護房間的使用面積不小于40m2。
（5）電纜
所有電纜均直埋敷設，周圍墊以細砂，上蓋紅磚，每隔50m設一電纜標志樁，上標電纜走向及名稱，具體做法參見國家標準圖集D164的要求。電纜采用鋁熱焊接技術(shù)，防火堤時應采用鋼陶管進行保護。
  （6） 其它
為防止陰極保護電流流失，儲罐原有的角鋼接地全部改造為鋅極接地。接地極采用打入法施工（距地面700mm以下），以三支為一組，其組數(shù)與原角鋼相同，采用VV-1KV/1×50mm2電纜進行環(huán)接，鋅接地極與儲罐之間用40mm×4mm鍍鋅扁鋼相連。埋地鍍鋅扁鋼用瀝青、玻璃絲布做“三布五油”防腐處理，鍍鋅扁鋼與儲罐間用螺栓連接，連接處涂以凡士林。安裝后測量每組接地極電阻應小于10Ω。
4.3  原油罐充水試壓期間的陰極保護
大連是一個典型的缺水城市，若采用海水代替淡水充水試壓不失為一個好辦法。
采用海水充水試壓最大的問題是解決充水及放水期間罐內(nèi)潮濕環(huán)境下的腐蝕問題。采用垂掛陽極法進行臨時性的陰極保護措施，即在浮倉部位選取若干垂掛點，引出電纜線，陽極另一端部連接原油罐罐壁不同部位，電纜線可隨浮倉升降，但連接部位始終與罐或罐壁相連，保證陰極電流的正常輸出，從而防止罐受到海水腐蝕。
5  經(jīng)濟效益分析
經(jīng)核算一臺100000m3原油儲罐罐底板外壁時實施網(wǎng)狀陽極陰極保護造價為50萬元有效保護期為35年。在上述保護期內(nèi)若采取一般的防腐措施按更換罐底板兩次計算，總費用約為400萬元，因此采用網(wǎng)狀陽極的陰極保護費用僅占更換罐底板費用的1/8。
 若油罐內(nèi)壁每5年進行一次防腐處理，在35年期限內(nèi)總費用約為300萬元，則罐底板外壁采用網(wǎng)狀陽極陰極保護的費用僅為內(nèi)壁防腐費用的1/6。