概述
鋼製儲罐是石油、石化行業油品輸送、儲存及安全運營必不可少的設施，油田油水分離器是將油井產出的地下原油中的天然氣、原油、水混合物分離成氣（上部）、原油（中部）、水（下部，占分離器一半的液位）的重要設備。分離器內部結構複雜，由於油田採油開發後期油井平均含水率在85%左右，故分離器內部一半以上的部位處在分離出的污水介質中。油田采出水特性採油污水是一種含有固體雜質、液體雜質、溶解氣體和溶解鹽類等較為複雜的多相體系，細小雜質大概可分為5大類：懸浮固體、膠體、分散油、乳化油及一些溶解物質。其中懸浮固體(顆粒直徑1—100μm)主要包括：泥砂、各種腐蝕產物及垢、硫酸鹽還原菌、腐生菌和重質油類等；膠體(1×10-3—1．0μm)主要由泥砂、腐蝕結垢產物和細菌有機物構成。采出水中一般含有1—5g/L的原油，其中90%左右為分散油(10—100μm)和浮上油(大於100μm)，約有10%乳化油(1×10—10μm)。溶解物質主要包括溶解鹽類(1×10-3μm以下，如Ca2+、Mg2+、Cl-)和溶解氣體(3×10-4—5×10μm如溶解氧、硫化氫)。由於各油田地質條件、原油特性、集輸及分離條件等的差異，各地油田采出水的水質不盡相同，但有共性，一般具有以下特點：成分複雜、礦化度高、水溫較高、具有放射性。
油田采出水對於分離器內壁下部的腐蝕主要表現為電化學腐蝕。一是由於油品儲存、輸轉期間所攜帶的水分及由氣相水蒸氣的凝結水下沉的水分都沉積在罐底部。這部分含油污水的礦化度很高，含Cl- 高或含有大量的硫酸鹽還原菌，當溶有H2S、CO2等有害物質時，使得罐底部的腐蝕性更強。二是分離器內的溫度較高，以及其他部件與罐體焊接時形成的電偶因素都將加劇他的腐蝕。三是罐壁下部油、水界面上濃差所造成的腐蝕。
科學性
由於分離器是原油處理“四脫一注”過程中不可或缺的設備，所以為了延長分離器的使用壽命，降低運行成本以及減少運行過程中的跑冒滴漏現象和安全風險，非常有必要對其採取有效的防腐措施。對鋼結構防腐常用的方法就是塗料防腐，塗料防腐是用塗層將金屬與介質隔開，起到保護金屬的作用。但由於塗層本身有微孔，老化後又易出現龜裂、剝離等現象，再若施工質量不良，產生針孔，這樣裸露的金屬形成小陽極，塗層部分成為大陰極而產生局部腐蝕電池，進而漆膜破壞得更快。因此，採用單獨的塗料保護，得不到滿意的效果。若採用塗料與陰極保護聯合防護，則裸露的金屬獲得了集中的電流保護，彌補了塗層的缺陷，是埋地或導電介質中的鋼結構最為經濟有效地辦法。
陰極保護是基於電化學腐蝕原理的一種防腐蝕手段。美國腐蝕工業協會（NACE）對陰極保護的定義是：通過施加外加的電動勢把電極的腐蝕電位向氧化性較低的電位而使腐蝕速率降低。
採用陰極保護技術延緩鋼鐵構築物的腐蝕主要有兩種方法：犧牲陽極陰極保護和外加電流陰極保護。犧牲陽極陰極保護就是在金屬構築物上連線或焊接電位較負的金屬或合金，如鋁、鋅或鎂等。陽極材料不斷消耗，釋放出的電流供給被保護金屬構築物而陰極極化，從而實現保護。外加電流陰極保護是通過外加直流電流向被保護金屬通以陰極電流，使之陰極極化。
陰極保護是一種控制鋼製儲罐和管道腐蝕的有效辦法，它有效彌補了塗層缺陷而引起的腐蝕，能大大延長儲罐和管道的使用壽命。根據美國一家陰極保護工程公司提供的資料，從經濟上考慮，陰極保護與塗層防腐相結合的保護方法是鋼製儲罐防腐蝕的最經濟的手段之一。自1824年陰極保護技術發現以來，陰極保護技術已廣泛套用於石油石化等各行各業各個領域的鋼鐵構築物的腐蝕保護。
陰保技術簡介
1、犧牲陽極陰極保護對罐內的犧牲陽極，一般選用鋁合金犧牲陽極，但犧牲陽極消耗快，保護年限較短，一般不到半年即消耗完。尤其是分離器內壁溫度較高，內壁沉積水的成分複雜，水質有可能呈酸性或鹼性，而鋁是兩性金屬，不但能溶於酸，還能溶於鹼，所以不管水質是酸性還是鹼性都有可能加速鋁陽極的消耗。另一方面，犧牲陽極保護不存在死角。
2、外加電流陰極保護
（1）輔助陽極
水中外加電流陰極保護系統的陽極可以選用鉑金陽極或混合金屬氧化物陽極，在分離器內壁，鉑金陽極的性能比混合金屬氧化物陽極的性能要優異，但鉑金陽極比較昂貴，造價較高，所以一般選用混合金屬氧化物陽極。陽極數量根據內壁保護面積的大小和腔室的個數來選定。
（2）參比電極
參比電極一般選用高純鋅參比電極，但因分離器內溫度和工礦條件波動不定，所以用參比電極控制獲得一個比較恆定的電流參數後，後期系統採用恆電流控制方式。
（3）恆電位儀
每個系統（一台分離器為一個系統）由一台恆電位儀（或整流器）供電，恆電位儀可採用恆電位或恆電流的控制方式對分離器供電，所需電流根據參比電極的保護電位來確定。
3、外加電流陰極保護系統的優點
外加電流法能提供所需的足夠的保護電流，使分離器內壁的各種材料整體達到保護電位，提供足夠的保護，消除了電偶腐蝕。外加電流陰極保護系統的設計壽命可以達到10年左右。因為分離器內的水位可能變化而且溫度也可能變化，而不同水位和不同溫度時所需的電流是不同的，而外加電流陰極保護系統的特點就是可以跟蹤被保護體的保護電位，自動的調節輸入、輸出電流，使水室始終處於最佳的保護範圍內。
犧牲陽極法的一次性投資較少，但約每1-3年需要更換一次，與外加電流比較，10年內，材料加人工，投資也不少。若水中含有泥沙等雜質淤積在下部，會影響陽極的正常工作。另外，防腐效果只能在維修時檢查，保護不足只能聽之任之。
外加電流法的一次性投資較大，但可在10年時間內無需大的投入，連續可靠、安全運行，維修投入少。還可以隨時檢測電位，判斷防腐效果。當環境介質變化，恆電位儀則自動調節，確保保護電位穩定。所以對分離器內壁，最佳的保護方法是外加電流陰極保護。
4、混合金屬氧化物陽極介紹
混合金屬氧化物陽極是在鈦基體上被覆一層具有電催化活性的混合金屬氧化物而構成，最早套用於氯鹼工業，後推廣套用於其他工業，包括陰極保護領域。由於採用鈦為基體，因而易於加工成各種所需的形狀，並且重量輕，這為搬運和安裝帶來了方便。
混合金屬氧化物陽極還具有極優異的物理、化學和電化學性能。其塗層的電阻率為10-7 Ω·m，極耐酸性環境的作用，極化小並且消耗率極低。通過調整氧化物層的成分，可以使其適用於不同的環境，如海水、淡水、土壤中。
混合金屬氧化物陽極在地床中於50A/m2 工作電流密度下使用壽命可達40年，其消耗速率約2mg/A.a，若其表面有輕微損壞，在其基材表面就會生成一種惰性的不導電的氧化物，這樣陽極的整體性能不會減弱。由於混合金屬氧化物陽極具有其他陽極所不具備的優點，他已成為目前最理想和最有前途的輔助陽極材料。
5、陰極保護方案
採用混合金屬氧化物管狀陽極外加電流陰極保護。每台分離器內安裝3支25*700mm的陽極，每支陽極額定輸出電流5A，每一腔內安裝1-2支，陽極採用支架安裝，支架高度大於300，最好採用分離器內原有的固定點，但要保證陽極與分離器體絕緣。參比電極採用與混合金屬氧化物陽極同樣的方式安裝在罐壁上。
每個系統（一台分離器為一個系統）由一台恆電位儀供電，恆電位儀採用恆電流控制方式對分離器供電，所需電流根據參比電極的保護電位來確定。
經濟和社會效益
隨著油田開發時間的延長，原油含水率不斷上升。目前國內各油田均進入了高含水開採期，原油綜合含水率一般都在80%以上，為保證原油合格(含水率<0．5%)外輸，必須脫水，也就意味著每生產1噸原油就有近4噸采出水。勝利油田原油綜合含水率已達90%以上，日產廢水7119萬。由於分離器是原油處理“四脫一注”過程中不可或缺的設備，因而油水分離器能否正常運行，是油田穩產增產的重要因素。採用陰極保護後，可以有效減少分離器被腐蝕穿孔泄漏的機會，減少污染，減少大修次數，延長分離器的使用壽命，具有明顯的經濟效益和社會效益。
