一种螺栓连接罐的阴极保护方法技术

本发明专利技术公开了一种螺栓连接罐的阴极保护方法，包括以下步骤：(1)确定罐体对阳极的金属需求量；(2)定制阳极，参比电极选型；(3)阳极安装距离罐壁500mm以上，阳极的头部通过电缆与罐壁的螺栓进行连接，连接处螺栓与电缆直接接触，拧紧螺栓后用绝缘胶将连接处全部密封；牺牲阳极尾部设置镀层铁芯，通过螺栓打入罐体底面，绝缘胶密封；(4)安装参比电极：参比电极距离罐壁500mm，罐体顶部设置接线盒，参比电极通过电极线接入接线盒。该方法不需要外部电源，操作便捷；易安装，根据参比电极进行罐内监测，且维护便捷，只需运行过程中清罐过程中同步检查进行更换即可，且多数情况下易于增加阳极，电流分配均匀。

【技术实现步骤摘要】
一种螺栓连接罐的阴极保护方法
本专利技术涉及中小型沼气工程项目中螺栓连接罐的保护
，具体涉及一种螺栓连接固定的钢板拼接罐的阴极保护方法。
技术介绍
阴极保护的基本原理是给金属补充大量的电子，使被保护金属整体处于电子过剩状态，使金属各点达到同一负电位，金属原子不容易失去电子而变成离子溶入溶液，达到保护目的。国内外主要用牺牲阳极阴极保护和外加电流阴极保护实现前述目的。目前两种方法均有诸多应用，外加电流很大程度上提高了被保护设备情况监测的可控性，但是牺牲阳极的阴极保护更为经济、实用：对于埋地结构众多且复杂的区域，采用外加电流阴极保护而又不对与其相近的结构物产生干扰是非常困难的，对此，多采用牺牲阳极法；通常深海结构物也采用较大的牺牲阳极保护水下构件。牺牲阳极(原电池的负极)保护法是指牺牲了阳极(原电池的负极)保护了阴极(原电池的正极)的方法。螺栓连接罐内牺牲阳极的阴极保护，是指利用比Fe+电位更负的电极进行牺牲(镁、锌、铝等)，形成新的原电池效应，从而达到保护Fe+的目的，实现保护罐体内部金属材料的效果。牺牲阳极法是最早的电化学保护技术，已广泛应用于诸多领域，尤其是水下构筑物的保护，牺牲阳极便于更换，尽管无法达到对罐内电流的实时控制，但是可根据参比电极进行保护电位测量，也可对罐内阳极情况进行基本掌握。现有技术公开了一种化学储罐阴极保护装置安装方法，包括以下步骤：罐体基础回填检查及预埋管检查、导体条及导体带安装、馈电点的安装、参考电极安装、监控管安装、罐体底部的电缆敷设施、阳极电缆的连续性试验、回填沙前的标记、阴极保护装置罐底外通电流模拟测试和电气控制设备及线路安装等。该方法基于储罐外加电流进行，稳定性强，电气设备安装要求较高，且较适用于大型储罐，但针对中小型储罐而言，该方法成本预算大，安装过程与安装条件要求较高，对中小型储罐而言并不能够达到理想效果。近年来，储罐的阴极保护正在不断完善，行业内已形成初步储罐阴极保护基本雏形，出现相应的行业标准。储罐内的阴极保护不仅是指两种阴极保护方法，还存着诸多二者并用的大型项目。尽管目前国内储罐相关阴极保护方法尚处于不完全规范阶段，多为经验教学，可能存在着很多不科学、不合理的施工方案等，但是对于中小型罐体内牺牲阳极的阴极保护技术而言，也提供了一个更好的时机，只要利用合理的计算方法与恰当的阳极选型，形成一套适宜的计算与安装方法，不仅可达到降本增效的目的，同时也为后人研究提供参考与借鉴。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术中搪瓷拼接罐的牺牲阳极保护阴极的设计与阳极目前安装方法均不足以满足现有市场需求问题，提供一种新的解决方案。本专利技术具体技术方案详述如下：一种螺栓连接罐的阴极保护方法，包括以下步骤：(1)确定罐体对阳极的金属需求量；(2)定制阳极，并进行相应的参比电极选型；(3)安装阳极：阳极距离罐壁500mm以上，阳极的头部通过电缆与罐壁的螺栓进行连接，连接处螺栓与电缆直接接触，且拧紧螺栓后使用绝缘胶将连接处全部密封；阳极的尾部设置镀层铁芯，通过螺栓打入罐体底面，用绝缘胶密封；(4)安装参比电极：参比电极距离罐壁500mm以上，通过电极支架安装在罐体内，罐体顶部设置接线盒，参比电极通过电极线接入接线盒。优选的，上述阴极保护方法中，步骤(1)中阳极的金属需求量通过以下方式计算：a.全铁计算法：其中，阳极金属质量单位为kg/a；罐体内表面及单位为m2；腐蚀速率单位：mm/a，a表示年，以挂片腐蚀速率法计算罐体钢板每年腐蚀速率；Fe密度为7.9*103kg/m3；挂片腐蚀速率法为本领域已知方法，具体参见文献“压力管道腐蚀与防护”(祝新伟，华东理工大学出版社，2015.07)；b.氯离子点蚀法：氯元素的相对原子质量为35.45；离子浓度单位为：mg/L；层流膜厚度为：无搅拌1mm；搅拌0.1mm；曝气+搅拌2-5mm；腐蚀速率单位：mm/a，以挂片腐蚀速率法计算罐体钢板每年腐蚀速率；罐体容积单位m3，水体流量单位m3/d；当介质氯离子浓度≤4000mg/L时采用a法，当介质氯离子浓度＞4000mg/L时，采用b法。两种算法针对介质参数均不同，对不同项目采用不同计算方法更为准确：当介质氯离子浓度≤4000mg/L时，直接采用a法--对介质腐蚀速率进行试验测定后完成计算；当介质氯离子浓度＞4000mg/L时，需要采用氯离子浓度计算方法较为准确。上述公式中，d表示天，a表示年。优选的，上述阴极保护方法中，步骤(1)中阳极的金属需求量还可以通过以下方式计算：c.酸pH值计算法：通过进水与出水差值确定H+的消耗，0.001mol/L为pH值差值；水体流量单位m3/d；H+的消耗＝(进水pH值-出水pH值)*0.001H+的消耗摩尔量＝水体流量*0.001优选的，上述阴极保护方法中，步骤(3)中阳极安装时，连接头部的电缆通过带有两个直径20mm孔的角铁固定于罐体底面，角铁的其中一个孔用于供电缆穿过，另一个孔用于与罐体底面螺栓固定。优选的，上述阴极保护方法中，阳极金属使用镁或者锌。优选的，上述阴极保护方法中，所述阳极为多个，呈圆形阵列分布于罐体内部，各阳极之间串联形成闭合通路，最后通过一根电缆线与罐壁的螺栓进行连接。优选的，上述阴极保护方法中，所述参比电极为多个，电极支架为多层支架，每层固定一个参比电极，所有参比电极均通过电极线接入接线盒，接线盒与外部在线监测系统连接。优选的，上述阴极保护方法中，定制阳极时，阳极结构包括本体，分别插入本体头部的棒状铁芯和本体尾部的镀层铁芯，棒状铁芯用于与电缆线连接，镀层铁芯构造有定位孔用于与罐体底面连接固定。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：(1)设计、维护简便：不需要外部电源，操作便捷；易安装，根据参比电极进行罐内监测，且维护便捷，只需运行过程中清罐过程中同步检查进行更换即可，且多数情况下易于增加阳极，电流分配均匀。(2)普适罐体基材：本专利涉及方法针对市面钢板拼接罐体的中小型工程，同时包括工程运行的介质、温度等工艺要求也可进行调整满足设计，本专利的设计内容适应范围广、针对性强、系统化拼接罐牺牲阳极计算方法与安装，节约各项成本的同时提高工作效率。(3)安装方式快速、安全：定制阳极加工制作均由厂家统一开模加工完成，模块化组件运输至现场后，现场安装工人可直接根据安装图纸进行安装，无需专用安装工具等特殊要求，保障施工安全；无需培训专业安装人员，提高工作效率，降低人员成本；发货至安装过程简便，安装迅速。附图说明图1为定制阳极的结构示意图；图2为固定阳极的角铁结构示意图；图3为阳极安装俯视平面图；图4为阳极安装方式剖面示意图；图5为参比电极安装示意图。图中：1-镀层铁芯，2-罐体底面，3-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种螺栓连接罐的阴极保护方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)确定罐体对阳极的金属需求量；/n(2)定制阳极，并进行相应的参比电极选型；/n(3)安装阳极：阳极距离罐壁500mm以上，阳极的头部通过电缆与罐壁的螺栓进行连接，连接处螺栓与电缆直接接触，且拧紧螺栓后使用绝缘胶将连接处全部密封；阳极的尾部设置镀层铁芯，通过螺栓打入罐体底面，用绝缘胶密封；/n(4)安装参比电极：参比电极距离罐壁500mm以上，通过电极支架安装在罐体内，罐体顶部设置接线盒，参比电极通过电极线接入接线盒。/n

【技术特征摘要】
1.一种螺栓连接罐的阴极保护方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)确定罐体对阳极的金属需求量；
(2)定制阳极，并进行相应的参比电极选型；
(3)安装阳极：阳极距离罐壁500mm以上，阳极的头部通过电缆与罐壁的螺栓进行连接，连接处螺栓与电缆直接接触，且拧紧螺栓后使用绝缘胶将连接处全部密封；阳极的尾部设置镀层铁芯，通过螺栓打入罐体底面，用绝缘胶密封；
(4)安装参比电极：参比电极距离罐壁500mm以上，通过电极支架安装在罐体内，罐体顶部设置接线盒，参比电极通过电极线接入接线盒。


2.根据权利要求1所述的阴极保护方法，其特征在于，步骤(1)中阳极的金属需求量通过以下方式计算：
a.全铁计算法：



其中，阳极金属质量单位为kg/a；罐体内表面积单位为m2；腐蚀速率单位mm/a，a表示年，以挂片腐蚀速率法计算罐体钢板每年腐蚀速率；Fe密度为7.9*103kg/m3；
b.氯离子点蚀法：
氯元素的相对原子质量为35.45；氯离子浓度单位为：mg/L；层流膜厚度为：无搅拌1mm；搅拌0.1mm；曝气+搅拌2-5mm；腐蚀速率单位：mm/a，a表示年；罐体容积单位m3，水体流量单位m3/d；















当介质氯离子浓度≤4000mg/L时采用a法，当介质氯离子浓度＞4000mg/L时，采用b法。

【专利技术属性】
技术研发人员：赵兰兰，赵业华，陈秀玉，谢宏志，周冠男，杨兴，
申请(专利权)人：北京盈和瑞环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11