西安石油大學(xué) 劉承根

原油儲罐的腐蝕與防護(hù)

西安石油大學(xué) 劉承根

原油儲罐作為采油廠和煉油廠的重要設(shè)備，其壽命長短也直接影響著采油廠的經(jīng)濟(jì)效益，由于所儲存的原油含有水、無機(jī)鹽、氫硫酸、有機(jī)酸等腐蝕性化學(xué)物質(zhì)，大大縮短了原油儲罐的使用壽命。為此，原油儲罐的防護(hù)問題越來越受到重視。

一、中集站原油儲罐腐蝕現(xiàn)狀

長慶油田第二采油廠中集站地處甘肅省慶城縣馬嶺鎮(zhèn)，原油儲罐為鋼制拱頂罐，這種儲罐在油品貯藏中應(yīng)用極為廣泛。使用過程中，儲罐罐頂、罐壁、罐底經(jīng)常受內(nèi)、外環(huán)境介質(zhì)的腐蝕，尤其是罐底的腐蝕最為嚴(yán)重，給儲罐的安全運行帶來嚴(yán)重威脅。

中集站共有原油儲罐10座，其中1#，2#為沉降罐，3#～8#為儲油罐，9#，10#為單量罐，容量最大的有10 000 m3，最小的有2 000 m3，儲存介質(zhì)全部為原油，罐外設(shè)有保溫層。除1#，2#沉降罐建造于近幾年外，其他的儲油罐大都建造于1998～1999年，尤其是7#，8#儲罐已投用了16年，使用時間較長。2003年，7#，8#儲罐因罐頂腐蝕嚴(yán)重，對罐頂進(jìn)行了更換，罐底進(jìn)行了補焊，罐體重新防腐、保溫。2008年對5#儲罐罐底進(jìn)行了補焊。目前對6#儲罐進(jìn)行清罐，補焊已經(jīng)破損泄漏的加熱蒸汽盤管。根據(jù)這些情況，從長遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)效益看，采取有效的防護(hù)措施，解決好儲油罐的防腐蝕問題，是延長儲油罐使用壽命的一條重要途徑。

二、原油儲罐腐蝕原因分析和腐蝕機(jī)理

1. 腐蝕原因分析。原油儲罐腐蝕主要是原油中含有的環(huán)烷酸、無機(jī)鹽、硫化物以及微生物等對鋼鐵造成的腐蝕。腐蝕嚴(yán)重的部位是罐底水相部分，其次是加熱盤管，嚴(yán)重者3～4年就穿孔破壞。腐蝕特征是產(chǎn)生斑點、坑蝕甚至穿孔，腐蝕率高達(dá)0.2～0.4 mm/a。不同部位的腐蝕速率見表1。

表1 碳鋼（A3）材質(zhì)原油儲罐內(nèi)部不同部位腐蝕數(shù)據(jù) mm/a

（1）罐壁與罐頂內(nèi)腐蝕，是由于原油中揮發(fā)的酸性氣體H2S、HCl，外加通過呼吸氣閥進(jìn)入罐內(nèi)的H2O，O2，CO2，SO2等腐蝕氣體在儲罐上凝結(jié)成酸性溶液，導(dǎo)致化學(xué)腐蝕。

（2）罐底內(nèi)腐蝕，其腐蝕形貌為點蝕，主要原因是罐底積聚了酸性沉淀，酸性水中因含有大量的富氧離子，成為較強的電解質(zhì)溶液，產(chǎn)生化學(xué)腐蝕；加上原油中固體雜質(zhì)和儲罐腐蝕產(chǎn)物大量沉積于罐底，它們與儲罐罐底有不同的電極電位，這就形成了腐蝕電池，產(chǎn)生了電化學(xué)腐蝕。

（3）罐壁與罐底外腐蝕，是由于大部分原油罐的使用年限較長，保溫層剝落嚴(yán)重，雨水順著剝落部分進(jìn)入儲罐壁和保溫層夾縫中，罐地基也隨著時間的推移出現(xiàn)不同程度的下沉和裂縫，從而導(dǎo)致罐底板和地基之間滲入雨水或地下水。罐底的這部分水因長期外露，在自然條件的作用下不斷蒸發(fā)濃縮，形成腐蝕性水溶液。這樣，儲罐的罐底和罐壁將同時產(chǎn)生外腐蝕。

2. 腐蝕機(jī)理。儲罐的腐蝕表明，腐蝕主要表現(xiàn)為電化學(xué)腐蝕。其中，發(fā)生在罐壁和罐頂?shù)母g主要表現(xiàn)為均勻腐蝕，發(fā)生在罐底的腐蝕局部電化學(xué)腐蝕 。其腐蝕機(jī)理為：

而Cl－能穿過硫化物氧化皮表面，使腐蝕處形成一個強酸區(qū)，從而加速金屬溶解，形成坑蝕，并不斷加深。

油罐外壁由于雨水沉積，在大氣環(huán)境中構(gòu)成電化學(xué)腐蝕環(huán)境，發(fā)生溶解反應(yīng)：

陽極反應(yīng)：

陰極反應(yīng)：

總反應(yīng)：

Fe(OH)2在大氣中轉(zhuǎn)化為三氧化二鐵或四氧化三鐵，形成疏松的氧化層。在銹層表面，空氣中的氧與水不斷進(jìn)行陰極反應(yīng)；而在銹層與金屬的結(jié)合面，則不斷進(jìn)行陽極反應(yīng)。這種氧濃差引起的大陰極、小陽極反應(yīng)，由于Cl－的存在，反應(yīng)進(jìn)行得相當(dāng)快，從而形成局部腐蝕坑，最終導(dǎo)致穿孔。

三、原油儲罐的防護(hù)方法

1.正確選擇防護(hù)涂料。目前，在原油儲罐中選用SY–93環(huán)氧導(dǎo)靜電油罐防腐涂料為最佳選擇。因為該涂料是以環(huán)氧改性樹脂為成膜物質(zhì)，加入導(dǎo)靜電的微粒、助劑、促進(jìn)劑、固化劑組成的雙組分涂料，常溫固化施工方便。同時，它附著力強，漆膜堅硬光滑，抗沖擊耐磨，導(dǎo)電，耐各種油、海水、污水以及耐酸堿鹽溶液，能夠滿足油罐防腐需要。該涂料配方詳見表2。

表2 SY-93涂料的配方 %

2. 油罐內(nèi)壁的防護(hù)方法。油罐內(nèi)壁防護(hù)可采用涂料、陰極保護(hù)或涂料–陰極保護(hù)相結(jié)合的辦法?？紤]到費用問題，國內(nèi)目前主要采用內(nèi)壁涂料。

3. 油罐外壁的防護(hù)方法。油罐外壁的防護(hù)以防腐和隔熱為目的。因為油罐內(nèi)部溫度過高，不但油品揮發(fā)損失大，會對環(huán)境不利。同時，罐內(nèi)壁的腐蝕程度也會加重。

4. 罐底的防護(hù)方法。罐底的防護(hù)可采用涂料防護(hù)、電化學(xué)防護(hù)或涂料防護(hù)與電化學(xué)防護(hù)相結(jié)合的辦法。涂料防護(hù)與電化學(xué)防護(hù)并用是最為理想的防護(hù)措施。電化學(xué)防護(hù)可以采用區(qū)域性陰極保護(hù)法，陰極保護(hù)一般采用壓制帶狀陽極在罐底環(huán)狀布置和罐壁下端均勻分布作犧牲陽極。

5. 定期清罐。儲罐投用時間長，罐底泥沙、雜質(zhì)沉降多，加劇罐底腐蝕。應(yīng)根據(jù)工藝管理規(guī)定和庫區(qū)儲運現(xiàn)狀，定期清理罐底沉降物，減弱罐底腐蝕。

6. 加強檢測和脫水。清罐完成后，應(yīng)及時對罐頂、罐壁及罐底的腐蝕部位測厚，做好記錄。根據(jù)實際測厚情況，對腐蝕減薄嚴(yán)重的部位，采取相應(yīng)的補救措施，如利用超聲、磁粉、滲透等方法檢測儲罐焊縫，對有缺陷的焊縫進(jìn)行補焊，以防儲罐投用后焊縫泄漏。在儲罐日常使用中，還應(yīng)加強脫水，盡可能減少儲罐內(nèi)腐蝕物的含量。