專利名稱：陰極防腐方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及腐蝕現(xiàn)象，更具體而言，本發(fā)明涉及置于腐蝕條件下的金屬結(jié)構(gòu)和表面的防腐。特別令人感興趣的是地面儲罐罐底的陰極防腐。
背景已熟知，與具有電解質(zhì)性質(zhì)的介質(zhì)相接觸的所有金屬結(jié)構(gòu)都易于發(fā)生腐蝕現(xiàn)象。這樣的腐蝕往往導(dǎo)致?lián)p壞金屬結(jié)構(gòu)，而這種金屬結(jié)構(gòu)的毀壞可以在較長的時間內(nèi)或較短的時間內(nèi)發(fā)生，這取決于現(xiàn)有特定的腐蝕條件。在許多情況下，金屬結(jié)構(gòu)的顯著損壞可以在較短時間內(nèi)發(fā)生，即使這金屬結(jié)構(gòu)的毀壞尚未發(fā)生。
有許多結(jié)構(gòu)，包括橋梁、輸送管、儲罐、混凝土結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)筋，結(jié)構(gòu)用鋼和樁，易發(fā)生腐蝕損壞。在大多數(shù)情況下，對上述結(jié)構(gòu)來說這電解質(zhì)包括含有溶解鹽的水和濕的土壤。
已經(jīng)研究出許多能使腐蝕降至最低程度的技術(shù)。使鋼的腐蝕降至最低的最普遍的方法大概就是涂油漆?？墒?，油漆對于埋地的和浸水的條件是不十分有效的，原因可能是由于小氣眼和潮氣從腐蝕性介質(zhì)滲透到基質(zhì)金屬造成油漆的電阻逐漸減小之故。所以，鋼或鋼密封式結(jié)構(gòu)的涂漆防腐經(jīng)常要補(bǔ)充以另外的通常稱為陰極防腐的措施。陰極防腐也可用于未上油漆的那些表面。
當(dāng)術(shù)語“陰極防腐”用于此處時，它包括各類防止或降低結(jié)構(gòu)在諸如水、土壤或化學(xué)溶液之類的電解質(zhì)中的腐蝕所采用的至少部分地是帶電的方法。
概括地說，陰極防腐系統(tǒng)的運(yùn)作方法是利用一種電流來對付在正待防腐的結(jié)構(gòu)和電解質(zhì)之間的腐蝕電流?；旧嫌卸N熟知的能產(chǎn)生對抗電流的系統(tǒng)，即“犧牲系統(tǒng)”和“外加電流系統(tǒng)”。在犧牲系統(tǒng)中，該電流是由在原電池反應(yīng)性方面比該結(jié)構(gòu)的金屬更大的另一種金屬提供的。譬如，一些諸如鋁、鎂和鋅之類的金屬在原電池反應(yīng)性上都是比鋼更活潑的金屬，故被用作保護(hù)鋼結(jié)構(gòu)的“犧牲陽極”。在外加電流系統(tǒng)中，自耗金屬用來將由外部電源提供的直流電流入到將會轉(zhuǎn)移到待保護(hù)結(jié)構(gòu)的電解質(zhì)中。從其流出電流的那些部件稱為“陽極”，而保護(hù)結(jié)構(gòu)則稱為“陰極”。在陰極防腐的犧牲系統(tǒng)和外加電流系統(tǒng)中，二者的陽極和陰極之間的金屬原子路徑基本上是用于使保護(hù)該結(jié)構(gòu)的電流流動。
陰極防腐系統(tǒng)的設(shè)計受許多因素的影響，這些因素包括待保護(hù)金屬的類型、電解質(zhì)的性質(zhì)(化學(xué)的、物理的和電的)、溫度、細(xì)菌的存在與否、結(jié)構(gòu)的形狀、設(shè)計壽命、可結(jié)構(gòu)性和可維護(hù)性。陰極防腐已實現(xiàn)，方法是把各種金屬和高分子幅板、帶材、線材、帶條和棒材用于正待保護(hù)的金屬結(jié)構(gòu)。例如，屬于凱澤等人的US 4,992,337(1991)講述了一種改進(jìn)了的用于噴涂包括鎂、鋅、鋰和鋁之類的金屬或合金的電弧噴涂法。該專利還參考了由H.D.斯特凡斯發(fā)表的題為“利用噴涂法的陰極防腐的電化學(xué)研究”的論文，該文刊登在第七屆國際金屬噴涂會議(1974)的會刊第123頁上，此文講述了電弧噴涂的應(yīng)用和鋅、鋁、及鋅鋁假合金涂層的腐蝕試驗。更進(jìn)一步，US4,992,337參考了由P.O.加特蘭發(fā)表在1987年6月的材料性能第29頁上題為“處于海水中的涂鋁鋼的陰極防腐”的論文，該文評論了以含5wt％鎂的鋁涂覆鋼的電弧噴涂涂層，并總結(jié)了在海水中這涂層的性能。
使用鋁、鋅、鎂或其合金的帶材或條材的陰極防腐，在授予巴紐洛的US4,496,444(1985)中作了敘述。類似地，授予戈塞特的US5,411,646(1995)講述了使用涂有混合金屬氧化物涂層的網(wǎng)狀陽極的陰極防腐，和授予勒居亞代的US5,547,560(1996)講述了處于海水中的鋼和合金的陰極防腐，它使用了含有鋁基鎵和/或鎘合金的飽和甘汞電極。
還已知在陰極防腐領(lǐng)域中，在有限情況下使用箔，但在箔的現(xiàn)有的許多使用中，沒有一種是特別可行的。舉例來說，授予羅賓斯的US5,167,352講述了這種雙層壁貯罐結(jié)構(gòu)，其中的外壁鋁箔殼層被安裝在預(yù)制的貯罐上。羅賓斯使用的鋁箔不是自支撐式的，此箔的物理強(qiáng)度一定要加以增強(qiáng)，其辦法是在其安裝完畢后涂以樹脂涂料。在安裝好后需要涂上涂料的要求嚴(yán)格地將此技術(shù)的應(yīng)用范圍限制于相對小的貯罐(直徑小于100英尺)，因為這貯罐在使用鋁箔殼層以前必須制造完成和經(jīng)水壓試驗。所要求的這些事項的順序是(1)將水注入貯罐以檢查滲漏；(2)排空貯罐；(3)使貯罐內(nèi)部干燥，以防內(nèi)側(cè)腐蝕；(4)將鋁箔覆蓋到罐底上以形成殼層；(5)在殼層形成和貯罐提升過程中為該箔提供臨時物理支承；(6)涂敷鋁箔；密封重疊部分，提升貯罐，和把貯罐放在基座上，和最后(7)在十分謹(jǐn)慎不損壞該箔和涂層的情況下，移去此箔的臨時物理支承。
還由于其它原因，羅賓斯的技術(shù)的價值是有限的，其中包括當(dāng)鋁箔意圖作為輔助外殼時，鋁箔的所有重疊部分必須完全密封。這極大地增加了制造難度。此外，羅賓斯的技術(shù)不能用于要求更換腐蝕底板的現(xiàn)有地面儲罐。
其它陰極防腐系統(tǒng)利用線材和金屬絲網(wǎng)以代替帶材、條材和箔。例如，授予克龍等人的US5,340,455(1994)，將一個水平布置的陰極防腐陽極放置在膜片和罐底之間，此陽極是呈電氣互連的矩陣狀，迷宮網(wǎng)狀或網(wǎng)格狀的涂鈦金屬絲或鈦包復(fù)的銅絲，諸如此類的金屬絲及鈦棒材或鈦帶條。這些金屬絲都具有混合金屬氧化物涂層或貴金屬涂層。棒材或帶條也可加以涂覆。優(yōu)選的鈦可以用其它合適的金屬例如鋁、鉭、鋯或鈮及其合金來代替。
還有，其它的系統(tǒng)改變了基座的組成。例如，屬于魯塞爾的US5,174,871(1992)講述了采用高pH回填料的埋地結(jié)構(gòu)的防腐，使用的回填料包括硅酸鈣、硝酸鈣和諸如氫氧化鈣或氫氧化鋁之類的氫氧化物。
總之，盡管許多年來在陰極防腐系統(tǒng)的研究方面做了大量的工作，但是，利用已知的系統(tǒng)通常不可能得到始終如一的防腐。其中的原因之一是這類系統(tǒng)仍有未定的因素，因為1．設(shè)計計算是在電解質(zhì)“假設(shè)”的電阻率條件下進(jìn)行的，因為實際的電阻率隨著時間和罐底在使用過程中所受壓力而變化，這在陰極防腐系統(tǒng)的設(shè)計階段是未知的；2．陽極之間的間距受“假設(shè)”電阻率的影響；和3．沒有一種設(shè)計方法被證實能準(zhǔn)確地根據(jù)貯罐鋼板上的帶條和金屬絲系統(tǒng)來預(yù)測電流的分布。根據(jù)貯罐鋼板上的分布式陽極來計算電流分布的方法的準(zhǔn)確性也是有問題的。如果“假設(shè)的”電阻率不正確，則該系統(tǒng)的校正也許就不可能。
系統(tǒng)的基座的電阻率范圍可以是10,000歐姆-厘米～300,000歐姆-厘米，而且即使是在同一個基座內(nèi)，從一個測位到另一個測位，電阻率通常是變化的。當(dāng)電陽極按照現(xiàn)行技術(shù)埋入基座中時，由于在此陽極和結(jié)構(gòu)之間有高的電壓降，故此陽極不能滿意地工作。外加電流陽極能用在這類高電阻率介質(zhì)中，但在化學(xué)反應(yīng)過程中，它們會產(chǎn)生氧氣和氯氣，并且這些氣體聚集在此結(jié)構(gòu)中。除非用惰性氣體例如氮氣將氧氣和氯氣徹底清除掉，否則在罐底會發(fā)生孔蝕。徹底的氮氣清洗和檢驗它的效果既不實際也不經(jīng)濟(jì)。
更進(jìn)一步，試驗已表明，外加電流陰極防腐設(shè)計的裝置不應(yīng)該用在雙層底儲罐的環(huán)狀空間里，這是因為由外加電流陽極系統(tǒng)所產(chǎn)生的氧氣會殘留在這密閉式系統(tǒng)中，從而有助繼續(xù)腐蝕(參考文獻(xiàn)科諾科公司的里亞爾斯S.R.和基弗J.H.在1993年6月全國腐蝕工程師協(xié)會的材料性能學(xué)報上發(fā)表的論文“關(guān)于地面儲罐罐底防腐方法的評價”)。
涉及現(xiàn)有系統(tǒng)的又一問題是關(guān)于陽極和陽極接頭在被埋入土壤中后的潛在損壞。為了防止該結(jié)構(gòu)下陷，通常要求將周圍的土夯實，而夯實措施可能會損壞陽極和陽極接頭。夯實措施還會影響電阻率，從而可能會使它不同于在陰極防腐系統(tǒng)設(shè)計時所采用的電阻率。
當(dāng)防腐結(jié)構(gòu)是諸如石油化工儲罐這類結(jié)構(gòu)時，這些問題特別明顯，因為這類結(jié)構(gòu)的待防腐的表面積大，并有許多與該結(jié)構(gòu)和基座的構(gòu)造有關(guān)的難點。所以，仍有改進(jìn)陰極防腐系統(tǒng)的必要。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及通過在結(jié)構(gòu)和其下面的基座之間直接放置陽極層來對結(jié)構(gòu)提供陰極防腐的裝置，組合構(gòu)件和方法的。預(yù)期按此方法防腐的結(jié)構(gòu)主要包括極大型結(jié)構(gòu)，例如地面儲罐。
就優(yōu)選實施方案的一個方面而論，這陽極層包括含有至少85％的鋁以及其它一些合金元素的薄板，這些合金元素例如鎂(0.05～6％)、鋅(0.1～8％)、銦(0.005～0.03％)和錫(0.05～0.2％)，添加這些元素是為了獲得最佳的電流量，極化作用和易于薄板的制造。就優(yōu)選實施方案的另一方面而論，這陽極層包括至少二層重疊的薄板。
本發(fā)明的許多目的、特點、方面和優(yōu)點，將由于以下對本發(fā)明的優(yōu)選實施方案的詳述以及附圖而變得更明顯，在這些附圖中，相同的數(shù)碼代表相同的部件。
附圖簡述
圖1-A是采用SALSASM系統(tǒng)的儲罐和基座的垂直剖面略圖。
圖1-B是圖1-A中所示的二層陽極板的放大圖。
圖1-C是放置在貯罐鋼板邊緣與陽極板的接合處的抗風(fēng)化密封層的略圖。
圖1-D是描繪陽極層的對接式陽極板的略圖。
圖1-E是在二層陽極板的重疊界面區(qū)中的密封層略圖。
圖1-F是位于二層陽極板的重疊處的螺釘?shù)穆詧D。
圖2-A是采用比較的SALSASM系統(tǒng)的儲罐和基座的垂直剖面略圖。
圖2-B是圖2A中所示的三層陽極板的放大圖。
圖3是一個儲罐，一個舊的銹蝕了的罐底，和一個用SALSASM系統(tǒng)防腐的新的罐底的略圖。
發(fā)明詳述根據(jù)下文所述的本發(fā)明主題，包括裝置、組合構(gòu)件、和方法在內(nèi)的系統(tǒng)，從屬性上說，可以被看作是SALSASM(犧牲鋁板陽極)系統(tǒng)。在圖1A和1B所示的上述系統(tǒng)的一個優(yōu)選實施方案中，二層或更多層鋁板陽極層10被置于貯罐20的罐底22的下面。鋁板10擱置在沙層30上，這沙層包含有塑料襯墊或其它相對不透水的防潮層35。
當(dāng)術(shù)語“腐蝕介質(zhì)”用于此處時，意指含有一種會對結(jié)構(gòu)的金屬部件腐蝕的，或加速其腐蝕的電解質(zhì)的任何介質(zhì)。腐蝕介質(zhì)包括基底介質(zhì)，諸如河沙、石英沙、自然土壤、粘土、碎巖石、礫石和施工用的支承滿載貯罐重量的任何介質(zhì)。沙是最普通的一種基座介質(zhì)，所以在各種圖上都用它來表示腐蝕介質(zhì)。
當(dāng)術(shù)語“結(jié)構(gòu)”用于此處時，意指有著一個長期處于與電解質(zhì)相接觸，因而易發(fā)生腐蝕的金屬表面或其它部件的任何結(jié)構(gòu)。預(yù)期的結(jié)構(gòu)包括石油化工儲罐、儲水罐、商業(yè)、工業(yè)和住宅建筑物、以及橋梁。特別要包括的是單層罐底的地面儲罐，和有著腐蝕底板和/或多層罐底的現(xiàn)有地面儲罐。
當(dāng)術(shù)語“陽極層”用于此處時，意指任何在電流上是活性的薄片，這種薄片從結(jié)構(gòu)上講，基本上既可和正待防腐的結(jié)構(gòu)分離，又可和腐蝕介質(zhì)分離。這定義十分廣泛，例如，它包括的薄片有箔、薄板或板材、或其組件，即使上述薄片是用螺釘固定于或焊接在結(jié)構(gòu)上。實施方案可以有一層或更多層上述陽極層，而這樣的陽極層可按以下方式相鄰地放置，重疊或不重疊，交錯排列或不交錯排列，在重疊部分里有或沒有密封層，和在重疊處有或沒有機(jī)械緊固件。預(yù)期的陽極層的又一些實例是其上淀積有金屬或金屬組合物的塑料板或其它隔板；滲鋁塑料板；和鍍鋅鋼板。在上述陽極層中，這淀積物可采用任何合適的方法形成，其中包括涂漆、蒸汽淀積、熱噴涂、熱浸電鍍、電解淀積、機(jī)械電鍍、等離子涂覆。可以預(yù)期，在這些優(yōu)選實施方案中，至少有一層陽極層是由一種在電流上比在進(jìn)行防腐的結(jié)構(gòu)更活潑的金屬制造的。鋁優(yōu)選用作陽極層，這是因為大多數(shù)的罐底基本上是由鋼構(gòu)成的，而鋁在電流上比鋼更活潑。雖然其它的金屬(此術(shù)語用于此處時包括合金)，當(dāng)與鐵和含有金屬的鐵相接觸時，在電流上可能比鋁更活潑，但鋁有著另一些優(yōu)點，例如成本低、重量輕、和有韌性。
指出下述一點是重要的，即用于此處的術(shù)語“陽極層”，不包括從結(jié)構(gòu)上講基本上既不可與待防腐的結(jié)構(gòu)分離、也不可與腐蝕介質(zhì)分離的薄片。于是，例如此處所預(yù)期的陽極層不應(yīng)該包括將其直接噴涂在待防腐的結(jié)構(gòu)的罐底上的鋁粉層。上述涂層估計可能會牢固地粘附在結(jié)構(gòu)上，所以，從結(jié)構(gòu)上講，基本上不會和結(jié)構(gòu)分離。另一方面，這術(shù)語“陽極層”應(yīng)包括與夯實沙土基座上表面相摻合的鋁粉涂層，因為這種陽極層基本上仍能和沙土的剩余部分分離。
在圖1A和1B上，鋁板10的每一塊優(yōu)選的尺度是寬約為36或48英寸，厚約0.020英寸，并包括含鋁量最少約為85％的鋁合金3003、3004、3005、3105、5005、5010、7006、7011、7075和7178(ASTMB-209)。但是應(yīng)當(dāng)承認(rèn)，其它序號的金屬薄板，薄板的尺寸，和薄板組合構(gòu)件也可采用。
在其它的實施方案中，這薄板可以含有不同百分率的鋁。再進(jìn)一步，雖然在許多場合這種薄板應(yīng)是平直和光滑的，但是，可以預(yù)期上述薄板可能包含一定程度的波紋、壓紋或其它表面花紋，以便在地震造成傾斜的地帶上增加摩擦。關(guān)于薄板的寬度和長度，它們可以顯著地偏離鋁材供應(yīng)商所提供的現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)。
圖1A和1B的鋁板10優(yōu)選以交錯接合的方式，平置在罐底鋼板22下面的基座上。最低層的陽極層10A中的鋁板直接平置于基座上，并可有一層工廠用的防潮層10P，例如高分子涂層(環(huán)氧或聚丙烯)或塑料層壓制品(例如TedlarTM)加在地面一側(cè)上。這陽極層10A的上側(cè)面應(yīng)優(yōu)選沒有任何類型的涂層。對于本系統(tǒng)的性能而言，防潮層10P不是必需的，但是包括它是因為它是成本非常低的產(chǎn)品卻預(yù)計能延長陽極的壽命?？梢灶A(yù)期，所有這類防潮層10P是任選的。
在上層陽極層10B中的鋁板優(yōu)選二側(cè)都是光的，沒有任何電絕緣材料。陽極層10B的鋁板應(yīng)直接放置在陽極層10A的鋁板上，并應(yīng)是和陽極層10A的鋁板及貯罐鋼板二者直接的金屬對金屬接觸。
圖1-D、1-E和1-F表明每層陽極層的鋁板10的各種可能的排列形式。
在圖1-D上，鋁板10是彼此相接地放置的，沒有重疊。
在圖1-E上，鋁板10是呈重疊型式放置的，在重疊部分內(nèi)有任選的防潮密封層10S。
在圖1-F上，鋁板10是呈重疊型式放置的，且重疊部分用螺釘10F機(jī)械固緊。
指出下述一點是重要的，即任一層的鋁板10的放置可以不受其它層的排列方式的制約。例如，陽極層10A的鋁板10可按圖1-E所示進(jìn)行放置，而陽極層10 B的鋁板10則可按圖1-D所示進(jìn)行放置。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，陽極層被放置成能100％的遮住其上準(zhǔn)備放置結(jié)構(gòu)的腐蝕介質(zhì)的頂面。但是，如果該結(jié)構(gòu)的局部陰極防腐是可以接受的，則陽極層可放置成遮住的腐蝕介質(zhì)頂面少于100％。
在圖2A和2B上，許多底部鋁板10被放置在含有沙土30(腐蝕介質(zhì))和防潮層35的基座上。正如以上所論述的，在最低層的陽極層10A中的每塊鋁板優(yōu)選均是約0.020英寸的厚度，并優(yōu)選將其安裝成有涂層一面朝下，而裸露的/無涂層的一面朝上。二層或更多層添加的陽極層10B、10C的鋁板，其厚度也約為0.020英寸，但二個側(cè)面均是光的(任一側(cè)面上均無電絕緣涂料)，然后將這些鋁板以交錯型式安裝在最低層陽極層10A的頂面上，交錯重疊部分優(yōu)選約24英寸。最末的一層陽極層的鋁板10C是和罐底22相接觸的。按照這種方式，大多數(shù)或所有的基底完全為鋁板所覆蓋，大多數(shù)或所有的罐底22是與鋁板相接觸的。
在特別優(yōu)選的實施方案中，這些金屬薄板應(yīng)延伸超出貯罐鋼板邊緣最少1/4英寸用于新的貯罐。如果需要，可以在貯罐鋼板邊緣的露天一側(cè)和鋁板上的拐角區(qū)涂敷任選的抗雨水的填縫膠36，以防止有任何雨水進(jìn)入陽極層和貯罐底板的交界面中，如圖1C所示。
在圖3中，SALSASM系統(tǒng)連同現(xiàn)有貯罐和基座一起被使用的情況。圖中貯罐130具有殼體131和預(yù)先安裝好通常是腐蝕底板132。介電層(通常為40～80密耳厚的聚乙烯板或整體涂層)134被平放在腐蝕底板132的頂面上，再將優(yōu)選約4～約6英寸厚的沙層136放置在介電層134的頂面上。然后將一層或更多層陽極層的鋁板140放置在沙層136的頂面上，最后將新的罐底150放置在鋁板140的頂面上。這些鋁板140的排列方式基本上可和圖1-D、1-E和1-F所示的鋁板10的排列方式相同。本系統(tǒng)替代了以前所知的系統(tǒng)，在以前所知的系統(tǒng)中，介電層頂面上放置的沙層約為1英寸厚。一種由混合型金屬氧化物陽極(帶條式、網(wǎng)格式或線圈型)組成的常規(guī)陰極防腐系統(tǒng)被放置在沙土上，然后接著將一層約5英寸厚的沙層放置在該陽極的頂面上。
當(dāng)儲罐罐底安置在腐蝕介質(zhì)上時，此罐底具有了固有電勢，即在罐底中部有較高的腐蝕電勢，而朝罐底的外緣方向則有相對低的腐蝕電勢。為了補(bǔ)償腐蝕電勢的這種變化，陰極防腐系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計成罐底中部的陰極防腐電流比罐底四周的陰極防腐電流要大，而這可以通過在中部放置的陽極質(zhì)量比在四周放置的陽極質(zhì)量要大的辦法來實現(xiàn)。為了形成上述變化的陽極參數(shù)，用于諸如有著接地面積的直徑至少為100英尺的那些大型石油化工儲罐的SALSASM系統(tǒng)，有利的方案可包含有從貯罐中心測得的徑向間距不超25英尺的陽極層3層，不超過25～40英尺的陽極層2層和不超過40～50英尺的陽極層一層。在比較的實施方案中，能改變的是金屬薄板的厚度而不是層數(shù)。影響陽極質(zhì)量上述變化設(shè)計的一些參數(shù)是貯罐尺寸，陽極板的厚度，基座的土質(zhì)，降雨量和雨水排離貯罐的情況，以及貯罐的設(shè)計壽命。
此處所述的SALSASM系統(tǒng)比以前所知系統(tǒng)有著顯著的優(yōu)點。其中包括，鋁板基本上是不透濕氣的，所以，大概除了在鋁板重疊處之外，能防止地面潮氣滲到結(jié)構(gòu)上。在鋁板的重疊處，也可使用有機(jī)密封層10S，以防止地面潮氣滲過重疊層。但是，即使沒有上述密封層10S，通過底板作用在鋁板重疊部位上的壓力也能防止潮氣在鋁板重疊處移動。
SALSASM系統(tǒng)的另一優(yōu)點是能將鋁板放置成直接和貯罐鋼板最高達(dá)100％的接觸，這就能提供與基座電阻率無關(guān)的均勻的防腐。提高鋁板和貯罐鋼板之間的接觸程度的主要方法是，當(dāng)貯罐滿載時造成有相當(dāng)大的重量施加在罐底上，提高了貯罐底板搭接處的鋁板的整合度。
SALSASM系統(tǒng)的又一優(yōu)點是，在陽極安裝之前，貯罐不需完成制造和壓力試驗。因而，貯罐底板可以直接安裝在陽極板的頂面上，或者，陽極的安裝和貯罐底板的制造可以一先一后地完成。
SALSASM系統(tǒng)還有一些優(yōu)點，就是待防腐的結(jié)構(gòu)可以，但不要求，應(yīng)用無機(jī)或有機(jī)涂層。對于大多數(shù)其它所知的陰極防腐系統(tǒng)來說，要求在結(jié)構(gòu)上涂以有機(jī)涂層，但在將結(jié)構(gòu)部件和內(nèi)設(shè)的陰極防腐系統(tǒng)的附件焊接到底板的過程中，有機(jī)涂層易受損壞。第一個問題可以通過使結(jié)構(gòu)的棱邊裸露的辦法得到緩解。可是，這裸露表面要求更大的陰極防腐電流，而涂覆表面則要求較小的電流，故用已知的陰極防腐系統(tǒng)難以解決這附加的陰極防腐要求。第二個問題涉及會損壞某處的有機(jī)涂層，而該處即是固定內(nèi)設(shè)底板陽極用的附件的焊接處。發(fā)生在此底板下面的上述損壞通常是無法修理的，碳化涂層起著陰極作用，故如果不能獲得足夠的陰極防腐電流，它將加速基座一側(cè)的底板的腐蝕。
在貯罐鋼板上，使用其它陰極防腐技術(shù)所要求的有機(jī)涂層也會有問題，問題在于在陰極防腐電壓低于-1.2V(采用銅-硫酸銅參比電極測得)的情況下，這些有機(jī)涂層可能和基質(zhì)金屬發(fā)生陰極剝離。為了安全起見，儲存易燃液體的貯罐應(yīng)使其完全接地并應(yīng)在管嘴處排除電氣絕緣，以避免在閃電時發(fā)生電火花。在上述情況下，接地系統(tǒng)將大量的電流引出常規(guī)的陰極防腐系統(tǒng)，而僅有小部分上述電流用作防腐。一種可能的解決辦法是增加從整流器輸出的電流，但是，當(dāng)從整流器輸出的電流增加后，靠近陽極的結(jié)構(gòu)涂層區(qū)域可能會由于受過大的陰極防腐電壓的作用而遭受陰極剝離。剝離涂層通常會屏蔽基質(zhì)金屬，使其不受陰極腐蝕電流的影響，從而降低了陰極防腐的充分作用。使用SALSASM系統(tǒng)就能排除這類問題，這既因為SALSASM系統(tǒng)不要求在結(jié)構(gòu)上涂敷有機(jī)涂層，又因為陽極板是直接與無涂層的結(jié)構(gòu)相接觸的。
SALSASM系統(tǒng)與使用諸如鋅帶條式鋅陽極的系統(tǒng)相比，有一些特殊的優(yōu)點。鋅陽極系統(tǒng)被限制在使用溫度低于140°F，因為在溫度140°F～250°F下，當(dāng)有潮氣存在時，鋅的極性會反向。當(dāng)鋅的極性反向后，它會加速鋼的腐蝕，所以不能用作儲存作業(yè)溫度約為250°F的碳?xì)浠衔?渣油)的貯罐的防腐。鋁不具有這種反向極性，并能在所有溫度直至1200°F下使用。另外，外加電流陽極系統(tǒng)不應(yīng)該用于熱結(jié)構(gòu)，因為在較高溫度下所要求的較大的電流輸出還會產(chǎn)生較大數(shù)量的氧氣。結(jié)構(gòu)的孔蝕隨著氧氣存量的增加而增長。此外，當(dāng)與外加電流陽極系統(tǒng)相比時，SALSASM系統(tǒng)是一個較好的選擇，因為SALSASM系統(tǒng)所產(chǎn)生的氧氣是微不足道的。
正如上面部分地所述的，與其它系統(tǒng)相比，SALSASM系統(tǒng)還由于該系統(tǒng)與土質(zhì)或其它基座條件無關(guān)而具有的一些優(yōu)點。例如，雖然其它系統(tǒng)不可能防止地面潮氣到達(dá)到結(jié)構(gòu)，但SALSASM系統(tǒng)中的陽極板卻能完全不透水。類似地，其它系統(tǒng)的設(shè)計是基于假定結(jié)構(gòu)下面的土壤電阻率是均等的，和假定貯罐的所有鋼表面將接受相等的電流密度。在SALSASM系統(tǒng)中，這些需考慮的問題都是枝節(jié)問題，因為電流與土壤電阻率無關(guān)。陽極接頭的燒毀，電流減弱，和電氣接地也和SALSASM系統(tǒng)不相干。類似地，參比電極不需要，且優(yōu)選不裝備SALSASM系統(tǒng)。
相對于以前所知的系統(tǒng)，SALSASM系統(tǒng)還有其它一些優(yōu)點。例如，外加電流系統(tǒng)會產(chǎn)生能損壞貯罐環(huán)狀壁板上鋼筋的雜散電流，而使用SALSASM系統(tǒng)就沒有上述問題。其它優(yōu)點涉及工程和構(gòu)造。例如，SALSASM系統(tǒng)的維修時間減少到1或2小時，這比使用其它系統(tǒng)的要低。SALSASM系統(tǒng)也不需要熟練工進(jìn)行安裝，而且上述系統(tǒng)有助于提高貯罐鋼板裝運(yùn)到建筑工地的進(jìn)度，因為減少了結(jié)構(gòu)的油漆作業(yè)。此外，適用的鋁很容易買到或訂貨至交貨所需時間短。電纜，試驗站等沒有要求。再進(jìn)一步，陽極安裝和底板構(gòu)造能同時進(jìn)行而不用按序進(jìn)行。這能節(jié)省2～3星期的構(gòu)造時間。
SALSASM系統(tǒng)還有一些使用優(yōu)點。例如，SALSASM系統(tǒng)能自動作業(yè)，而且一旦底板放置到了鋁板上就立即防護(hù)底板。不需要有陰極防腐或臨時防腐的起動程序。再進(jìn)一步，不要求有試驗站，因為結(jié)構(gòu)的整個表面是和基座土壤相隔離的。
于是，SALSASM系統(tǒng)的一些特定的實施方案和應(yīng)用實例已經(jīng)公開。但是，除了已敘述過的那些改進(jìn)外，可能有更多的，不違反本文中發(fā)明原理的改進(jìn)，這點對于本領(lǐng)域的那些技術(shù)人員來說，應(yīng)是顯而易見的。所以，除了要符合所附權(quán)利要求書的精神實質(zhì)之外，本發(fā)明內(nèi)容將不受限制。
權(quán)利要求
1．一種對易受介質(zhì)腐蝕的結(jié)構(gòu)的金屬外表面提供陰極防腐的方法，這方法包括提供一種陽極層，該種陽極層在原電池反應(yīng)性方面要比該金屬表面更活潑；將該陽極層放置在介質(zhì)和結(jié)構(gòu)之間；和將該金屬表面設(shè)置成使該陽極層和該結(jié)構(gòu)的金屬表面相接觸。
2．權(quán)利要求1的方法，其中該結(jié)構(gòu)包括有著金屬底的地面儲罐。
3．權(quán)利要求1的方法，還包括在該陽極層下面設(shè)有一個基座，其中包含土壤、沙、粘土、和礫石中之至少一種。
4．權(quán)利要求1的方法，其中該陽極層包括許多重疊放置的薄板。
5．權(quán)利要求1的方法，其中該陽極層包括箔、薄板、和板材中之至少一種。
6．權(quán)利要求1的方法，其中該結(jié)構(gòu)有著與所述介質(zhì)相鄰的中心部分和周圍部分；該陽極層包括陽極板，以便在相鄰的中心部分產(chǎn)生x單位的陰極防腐電流；該陽極層包括陽極板，以便在相鄰的周圍部分產(chǎn)生y單位的陰極防腐電流，其中x大于y。
7．權(quán)利要求1的方法，其中該陽極涂層有著腐蝕介質(zhì)面，還包括將耐蝕涂層涂覆在陽極層的腐蝕介質(zhì)面上。
8．權(quán)利要求1的方法，還包括將陽極層放置成直接與所述結(jié)構(gòu)相接觸。
9．權(quán)利要求1的方法，還包括利用陽極層作為隔板，以阻止電解質(zhì)從介質(zhì)流動向該結(jié)構(gòu)。
10．權(quán)利要求1的方法，其中該結(jié)構(gòu)有承載部件，還包括在陽極層上裝配該結(jié)構(gòu)。
11．權(quán)利要求1的方法，其中該陽極層包括重疊的部件。
12．權(quán)利要求11的方法，其中該重疊部件定義了一種重疊，并且還包括密封該重疊。
13．權(quán)利要求11的方法，其中該重疊部件定義了一種重疊，而且還包括機(jī)械固定該重疊。
14．權(quán)利要求1的方法，還包括用導(dǎo)電涂料涂覆在陽極層上。
15．權(quán)利要求1的方法，還包括以至少是局部重疊的許多金屬薄板形式形成陽極層，這些金屬薄板主要包括選自鋁、鋅和鎂中至少一種金屬。
16．權(quán)利要求15的方法，其中該陽極層主要包括鋁，還包括銦、鎂、錫和鋅中一種或多種合金元素。
17．權(quán)利要求15的方法，其中該陽極層主要包括鋅。
18．權(quán)利要求15的方法，其中該陽極層主要包括鎂。
19．權(quán)利要求15的方法，還包括提供具有表面圖形的陽極層，以提高該陽極層和結(jié)構(gòu)之間的摩擦力。
20．權(quán)利要求19的方法進(jìn)而包括提供一層具有表面圖形的陽極層，以提高陽極板之間的摩擦力。
21．權(quán)利要求15的方法，還包括提供具有鄰接的和多種重疊的金屬薄板和箔的陽極層。
22．權(quán)利要求1～21之任一項的方法，其中該結(jié)構(gòu)包括雙底的貯罐。
23．權(quán)利要求1～21之任一項的方法，其中該結(jié)構(gòu)包括具有與罐裝流體相接觸的底板的貯罐，并且該方法還包括把陽極層放在底板下面。
24．權(quán)利要求1～21之任一項的方法，還包括把至少一部分罐底表面往下降入基座。
全文摘要
裝置、組合構(gòu)件和方法通過直接放置在結(jié)構(gòu)及其下面的基座之間的陽極層對該結(jié)構(gòu)提供陰極防腐。預(yù)期按此方法防腐的結(jié)構(gòu)主要包括極大型結(jié)構(gòu),例如在面儲罐。就優(yōu)選實施方案的一個方面而論,這陽極層包括含有至少85%鋁和其它一些合金元素的金屬薄板,這合金元素諸如鎂(0.05～6%)、鋅(0.1～8%)、銦(0.005～0.03%)和錫(0.05～0.2%),添加這些元素是為了獲得最佳的電流量,極化作用和易于薄板的制造。就優(yōu)選實施方案的另一方面而論,這陽極層包括至少二層重疊的金屬薄板。
文檔編號C23F13/14GK1309727SQ9881171
公開日2001年8月22日 申請日期1998年2月6日 優(yōu)先權(quán)日1997年10月2日
發(fā)明者S·雷迪 申請人:弗勞爾丹尼爾有限公司