尹 巖，孫 鐵，車仁偉

煉廠柴油罐腐蝕的預(yù)防*

尹 巖1，孫 鐵2，車仁偉1

（1.中國石油撫順石化公司，遼寧 撫順113008；2.遼寧石油化工大學(xué)，遼寧撫順113001）

煉油廠的柴油罐腐蝕具備局部性、隱蔽性，發(fā)生穿孔后處理比較麻煩。以撫順石化儲運廠柴油罐防腐工作為例，介紹了柴油罐腐蝕的影響因素、腐蝕的特點及分析和預(yù)防的辦法。

柴油罐；腐蝕；鐵銹

隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，腐蝕與防腐（腐蝕控制）已成為一門新興的獨立學(xué)科。對于大型煉油化工企業(yè)來講，油罐及煉化裝置的防腐是一項重要的工作。油罐表面涂料防腐是普遍采用的一種措施。由于柴油具有較高的市場價格和經(jīng)濟(jì)收益，煉化廠均把其視為主要厚利產(chǎn)品。因此，柴油儲罐是各種儲罐中最為常見的一種，它的數(shù)量在企業(yè)庫容量中占據(jù)半數(shù)以上[1-2]。

由于柴油罐表面有保溫層，罐本體鋼材的腐蝕狀況往往被隱藏起來，在日常巡檢中不易被察覺。發(fā)現(xiàn)問題后的處理相當(dāng)?shù)穆闊虼讼麥珉[患于未然顯得十分重要。要求設(shè)備管理人員要清楚地知道柴油罐的腐蝕特點，定期對這些薄弱部位進(jìn)行檢查。不僅可以保證儲罐的安全使用，還避免了全面檢修帶來的直接和間接損失。

1 柴油儲罐腐蝕的影響因素

腐蝕的本質(zhì)從廣義上講：物質(zhì)由于周轉(zhuǎn)環(huán)境的作用引起物質(zhì)的破壞。就金屬而言，則是表達(dá)金屬由元素狀態(tài)轉(zhuǎn)化為化合物狀態(tài)的化學(xué)變化和電化學(xué)消耗。即金屬腐蝕的本質(zhì)是由元素狀態(tài)還回到自然關(guān)節(jié)（礦石）的普遍的自然現(xiàn)象。從能量轉(zhuǎn)換的觀點看，自然狀態(tài)的化合物經(jīng)過冶煉（返原）成為金屬是吸熱過程，需要提供大量熱能方可完成。金屬狀態(tài)的鐵與礦石中的鐵相比具有較高的自由能。因此，工廠所用的鐵制品存在著放出能量變?yōu)槟芰扛?、更穩(wěn)定的礦石狀態(tài)的趨勢。這種能量的變化方向是腐蝕的推動力，油庫設(shè)備的腐蝕就是這種能量轉(zhuǎn)化的自然現(xiàn)象的體現(xiàn)。作為內(nèi)陸城市的罐腐蝕因素，當(dāng)首先考慮大氣腐蝕。

表1 儲油罐的各部位腐蝕因素Table 1 Erosion factor in oil-storepot

2 柴油罐實際腐蝕特點

儲運廠是撫順石化的油品下海的主要出口，它匯集了所屬的3個大型煉油廠的汽柴油，經(jīng)過調(diào)和、儲存和分析后，由成品油管線（口徑355 mm）經(jīng)撫順、沈陽、遼陽、鞍山、營口等地在鲅魚圈裝船外運。管線設(shè)計年輸油能力360萬t。撫鲅管線采用“從泵到泵”單管密閉順序輸油方式，中間泵站不設(shè)儲罐；上站來油直接進(jìn)站轉(zhuǎn)輸，撫順首站配有10臺汽柴油罐，罐容為14.6萬t。鲅魚圈末站設(shè)有12臺汽柴油罐，罐容20.6萬t。在320萬t/a的輸油量下，首站4臺柴油罐平均每年都要轉(zhuǎn)罐80次以上。因此油罐如果腐蝕問題得不到解決控制，在如此頻繁的進(jìn)出油作用下，極有可能產(chǎn)生罐板斷裂和裂紋。每臺柴油罐停工檢修時時平均在2周以上，期間所產(chǎn)生的工程費用和停工損失是巨大的。

2.1 柴油罐外壁腐蝕特點

暴露在大氣中的柴油儲罐主要受大氣腐蝕的影響。在雨水、噴淋水和氧等的作用下，所產(chǎn)生的破壞是儲罐腐蝕的主要原因。由于水分順罐壁流下時會集中到加強圈、頂板和立板結(jié)合處、以及盤梯支腳等處，這些部位的水分或在自重作用下，或在巖棉板緊壓的虹吸作用下，在金屬表面形成了水膜。溶解了大氣中的氣體和其它雜質(zhì)成為電解液，使金屬表面發(fā)生了電化學(xué)腐蝕。

2.1.1 罐壁板加強圈及以上200 mm環(huán)狀帶為重點腐蝕區(qū)

由于柴油罐需要外壁保溫，因此在罐上部有兩圈加強圈，而在加強上焊有高約80 mm高的巖棉固定圈。這個環(huán)圈與加強圈、罐板形成了一個封閉的盆狀容積，無論是雨水還是噴淋水，由于重力的作用都會匯集到這里來，在巖棉壓制下，會產(chǎn)生虹吸效應(yīng)。從而上升覆蓋到200 mm高的部位。在這個環(huán)狀罐板帶形成嚴(yán)重腐蝕。儲運廠首站4臺罐經(jīng)過3年的檢修，均在此部位發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象。

表2 儲運廠134#柴油罐腐蝕狀況表Table 2 The corrosion statement of 134#pot in transport and store factory

表3 儲運廠134#柴油罐板厚度Table 3 The thickness in 134#of transport and store factory mm

罐板加強圈處于第9圈板中間和第8圈板下部，罐板壁厚為8 mm和10 mm。由表2可知，從那里清除下來的銹塊平均達(dá)到7 mm厚，可見此處的腐蝕的嚴(yán)重性。經(jīng)現(xiàn)場測量，此部位清理出金屬面后，要比原罐板減薄1.8～2.2 mm。按《石油庫設(shè)計規(guī)范》GBJ50074-2002所要求。

表4 罐壁板點蝕深度允許最大值Table 4 The MAX permit deepness to point erosion in pot mm

柴油罐頂部8 mm和10 mm厚罐板允許腐蝕深度是2.8 mm和3.5 mm，實際134#罐在連續(xù)使用8年后，腐蝕深度達(dá)到了1.8～2.0 mm。達(dá)到允許腐深度的71%和57%，可見堅持對柴油罐5年周期檢修是合理和重要的。

2.1.2 罐壁板與頂板結(jié)合處為重點腐蝕區(qū)

許多企業(yè)沒有注意這個部位，可是該點的腐蝕問題是最嚴(yán)重的。在儲運廠檢修過程中，檢修人員反映：133#罐頂板與立板夾角處出現(xiàn)了長達(dá)500 mm的縱向裂紋，并且裂開部位已經(jīng)錯口。如果不能得到有效治理，罐頂板極有可能塌陷，從而造成重大的設(shè)備和人身事故。

罐頂板一般采用8 mm鋼板，但由表可知實際腐蝕達(dá)1.5 mm以上，其中部分已經(jīng)裂開。究其原因是由于罐頂風(fēng)把泥沙和揚沙吹過時，易在頂板和立板死角處形成堆積，背風(fēng)處有的已經(jīng)填平這個三角環(huán)狀帶。而后雨水和融雪會逐步地滲入其中，表層風(fēng)干后里面所涵養(yǎng)的水分開始了腐蝕過程。

表5 儲運廠4臺柴油罐頂板腐蝕數(shù)據(jù)Table 5 The erosion data of four diesel oil pot in Transport and store factory

2.1.3 罐盤梯支架腳處為重點腐蝕區(qū)

每臺柴油罐會設(shè)有緊貼罐壁的盤梯，支撐結(jié)構(gòu)采用角支撐。而這塊斜角鐵會對雨水起到引流作用。水分直接灌入保溫層內(nèi)，在巖棉板壓緊作用下，呈扇形往下落。由于在下落過程中，逐步對罐板進(jìn)行的腐蝕。

2.1.4 罐底板底層巖棉加強圈為重點腐蝕部位

在罐最低層會有一圈固定保溫的鐵圈，基本采用50 mm×50 mm×6 mm的角鋼。檢修過程采樣發(fā)現(xiàn)：角鋼水平面腐蝕比立面要嚴(yán)重，主要腐蝕區(qū)是邊緣里沿12 mm寬帶，基本面減到1.5 mm，個別部位穿孔。

2.1.5 罐脫水包為重點腐蝕部位

脫水包是罐金屬部位的最低點，是水分、油品最為集中的地方，其腐蝕的程度也是比較嚴(yán)重，有時需要每年都進(jìn)行檢查的。

2.2 柴油罐內(nèi)壁腐蝕特點

按表1所示，罐底板應(yīng)該是腐較為嚴(yán)重的地方。但實際情況并非如此，因為柴油中所含有的雜質(zhì)，會沉淀在底部，形成厚厚一層油泥。在罐油液位靜壓作用下，油泥非常緊密。它們把罐板與油品和水分隔離開來，達(dá)到了防止腐蝕的作用。從4臺罐清罐后檢查來看，罐底板的腐蝕很輕，這一點與汽油罐底板腐蝕嚴(yán)重是相反的。而在這層油泥上層的200 mm罐壁卻有明顯的腐蝕痕跡，表明水分集中這個區(qū)域。如果企業(yè)做內(nèi)防腐的話，柴油罐可以不做主要考慮。

3 柴油罐腐蝕的分析

3.1 罐水分腐蝕的機(jī)理

銹乃是鐵的氧化物，當(dāng)鐵和溶解在水里的氧化合時就形成了銹。這就意味著如果空氣中不含有水汽，或根本不存在水，或者水中沒有溶解氧，鐵銹就不會形成。在罐加強圈、頂板、支腳和底固定圈處均有較重腐蝕，它們所發(fā)生的腐蝕主要是Fe-C原電池吸氧所發(fā)生的腐蝕：

腐蝕負(fù)極：2Fe-4e=2Fe2+

腐蝕正極：O2+4e+2H2O=4OH-

游離在水膜中的Fe2+與OH離子結(jié)合生成Fe（OH）2。

而Fe（OH）3不穩(wěn)定，在日光照射下發(fā)生緩慢地分解反應(yīng)，生成Fe2O3。

這樣就形成了鐵銹的主要成分Fe2O3和部分未分解的 Fe（OH）3[Fe2O3·3H2O]。至于水合氧化鐵中含有多少水,就要時就視具體情況而定。當(dāng)x=3時，三水合氧化鐵就表示棕紅色的氫氧化鐵Fe（OH）3。經(jīng)常看到鐵銹有不同的顏色（如有紅的、黃的、棕紅的等），就是因為X的數(shù)值不同造成的。另外，鐵銹的內(nèi)層含有低價態(tài)的鐵的氧化物，成分包括有FeO，應(yīng)是氧氣較難接觸到鐵銹內(nèi)部使二價鐵氧化為三價鐵。所以，將一生銹的鐵件的外邊的疏松的銹刮去，可看到里邊的黑色的氧化層，從鐵的電化腐蝕原理，不難理解這其中的原因，鐵生銹是復(fù)雜的過程，其最終轉(zhuǎn)化成氧化鐵是經(jīng)歷了一系列的復(fù)雜的變化，將一鐵棒置于一定環(huán)境使它生銹，在達(dá)到一定程度后，將它截斷，可觀察到鐵在這氧化過程中，成分變化的層次，從棒的中心到外圈，沿半徑成分的漸次變化呈同心圈層，以及氧化層的密度或緊密度的漸次變化的規(guī)律。

3.2 罐腐蝕塊分層的機(jī)理

通過仔細(xì)觀察可知，銹塊是由層狀結(jié)構(gòu)組成的。這是因為鐵銹本身是層很疏松的物質(zhì)，并不能阻止空氣和水分的滲入繼續(xù)腐蝕罐板本體，這就是全球每年要腐蝕幾百萬噸鐵的原因。由于北方天氣干燥，只有融雪和雨季才能提供水。因此，儲運廠的罐腐蝕過程是間斷性的，在水分充足時期會形成一層鐵銹，干燥時就會停止。這樣每年周而復(fù)始的過程形成了鐵銹的層狀結(jié)構(gòu)。通過檢修周期推算，134#罐在1998年進(jìn)行過保溫除銹，而鐵銹樣本層也在7~8層左右（測量鐵銹層時可能有誤差）?；旧弦搀w現(xiàn)出這種年度腐蝕特征，初略計算每層厚度在0.9 mm，這是鐵銹生成的年速度。而罐體板腐蝕的速度應(yīng)在0.31 mm/a，這個速度是很高的。罐頂板腐銹塊比加強圈處要薄，主要巖棉的含水作用造成的。而支腳處向下扇形面積區(qū)域腐蝕較之更輕，表明氧氣的缺乏也可以限限制腐蝕的發(fā)生。

4 預(yù)防柴油罐腐蝕幾點建議

4.1 嚴(yán)格周期對柴油罐防腐進(jìn)行檢修

許多工廠出于經(jīng)濟(jì)、安全和管理的角度上講，不愿意對柴油罐進(jìn)行折保溫檢修。許多柴油罐從表層鍍鋅鐵皮來看很光潔，因此就會忽略對油罐的檢修。這么做是很危險的，由實際樣品的推算腐蝕速來看，每年0.31 mm的速度是很快的，8 mm罐板允許腐蝕深度是2.8 mm，也就是9年多一點。因此，要堅持這個5年檢測周期。

4.2 柴油罐防腐從重點腐蝕部位入手

在檢修中發(fā)現(xiàn)除本文所講的幾處重點腐蝕區(qū)域外的部位，基本上沒有腐蝕。腐蝕發(fā)生的條件是水分和氧氣充足，按這個條件來看柴油罐板腐蝕條件的確認(rèn)，見表6。

表6 柴油罐板腐蝕條件確認(rèn)Table 6 The erosion conditions affirmed

從經(jīng)濟(jì)上講，柴油罐每平除銹、防腐、上保溫的費用在126元左右。對于3萬m3柴油罐來講，只處理這些重點部位花費是18.9萬元，而全罐體防腐處理的費用是38.4萬元。費用是重點處理的1倍。

4.3 罐板個別腐蝕較深的地方，要打膩子修補

罐板腐蝕是不均勻的，腐蝕較深的部位要修補處理。施工程序是在第一遍底漆實干后，將鐵膩子刮平在腐蝕較深處。它包括主劑和固化劑兩部分，主劑中的成份有：不飽和聚酯樹脂、苯乙烯、甲基丙烯酸-β-翔乙酯、N，N-二甲基苯胺、對苯二酚、苯甲酸、萘酸鈷、滑石粉、鈦白粉；固化劑中的成份有：過氧化環(huán)己酮漿和永固黃。在常溫下上述兩部分相互交聯(lián)固化，形成堅硬的固體，具有固化快、附著力強、易打磨、光潔度好及耐高溫、耐油、耐沖擊、耐硝基等優(yōu)點。然后上面漆后會對水分腐蝕有一定作用。膩子每遍不要太厚，在0.5 mm以下，大面積下不可以采用這個辦法。

5 結(jié)語

綜上所述，柴油罐的腐蝕具有局部性、隱蔽性和快速性等特點，只有在日常生產(chǎn)中從腐蝕所具有的要素入手，掌握可能發(fā)生腐蝕的部位，然后根據(jù)當(dāng)?shù)貥颖具M(jìn)行研究，計算實際腐蝕速度、制定合理的防腐方案和確定有效地檢修周期。盡早采取措施預(yù)防，不要有任何僥幸心理。至于內(nèi)防腐，由于底板腐蝕輕，底層壁板自身厚度厚，在防腐方面可視情況定，不用非防不可。

[1]范繼義.油庫設(shè)備設(shè)施實用技術(shù)叢書之油罐[M].北京：中國石化出版社，2007.

[2]黃鵠.催化裝置冷換設(shè)備的腐蝕現(xiàn)狀與防腐對策[J].石油安全，2002，3（6）：30-33.

Corrosion Prevention of Diesel Oil Pots

YIN Yan1，SHUN Tie2，CHE Ren-wei1
（1.Fushun petrochemical transport and store factory，Liaoning Fushun 113008，China；2.Liaoning Shihua University，Liaoning Fushun 113001，China）

Corrosion of diesel oil pots in refinery has locality and invisibility.If diesel oil pots pierces because of corrosion,it is difficult and trouble to repair it.In this paper，some factors to influence corrosion of diesel oil pots were introduced as well as corrosion characteristics and preventing methods.

Diesel oil pot；Corrosion；Rust

TE 988

A

1671-0460（2010）05-0535-04

2010-08-29

尹 巖（1972-），男，高級工程師，主要從事管輸油泵的管理與維護(hù)。

孫 鐵（1968-），男，遼寧石油化工大學(xué)研究生院，教授，主要從事化工動設(shè)備研究與教學(xué)。