趙懷玉

(天津煉達(dá)集團(tuán)有限公司，天津 300280)

大型煉廠的原油儲(chǔ)罐裝置單體罐容多為10萬(wàn)m3，單體成本接近1億元。原油儲(chǔ)罐的損傷失效多由腐蝕等因素造成，對(duì)原油儲(chǔ)罐進(jìn)行腐蝕與防護(hù)的研究工作十分重要。

一、腐蝕因素分析

1.油罐外表面主要發(fā)生大氣腐蝕

大氣腐蝕是由大氣中的水、氧、酸性污染物等物質(zhì)的作用而引起的腐蝕。影響大氣腐蝕的如下。

(1)水。在大氣環(huán)境下對(duì)鋼材起腐蝕作用的物質(zhì)中，水是主要因素，其腐蝕原理包括：

①水能溶解大量的離子，引起金屬腐蝕；

②水可以離解成H+、OH-，而對(duì)金屬、氧化物的溶解腐蝕有明顯的影響。

(2)SO2。以石油、天然氣、煤為燃料的廢氣中含有大量的SO2，鋼板的腐蝕速度隨大氣中SO2含量的增加而增加。

(3)海洋大氣。海洋附近的大氣中含有較多的鹽分，其主要成分是NaCI。C1-有很強(qiáng)的侵蝕性，可加劇腐蝕。離海洋越遠(yuǎn)，大氣中的鹽分越少，腐蝕作用越小。

(4)其他因素。石油生產(chǎn)的大氣環(huán)境中可能含有大量的C1-、NH3、S固體塵粒等有害物質(zhì)，它們對(duì)鋼鐵的腐蝕隨著含量的上升而增加。幾種物質(zhì)的協(xié)同效應(yīng)將加劇鋼材腐蝕。

2.儲(chǔ)罐內(nèi)部支柱對(duì)底板的腐蝕

(1)氣相空間部分。在浮頂起浮前(外浮頂?shù)钠鸶^(qū)間一般在1.5~1.8m)，外界的空氣會(huì)吸入罐中，當(dāng)溫度降低時(shí)，空氣中的水蒸氣會(huì)凝結(jié)成水滴，從油中析出的硫化氫溶于水滴中，再加上氧化作用，將生成硫化鐵、硫化亞鐵、硫酸加深電化學(xué)腐蝕。當(dāng)空氣中相對(duì)濕度≥80%時(shí)，這種腐蝕現(xiàn)象更為嚴(yán)重。此外，油罐氣體空間內(nèi)壁含有氧和水，也會(huì)造成化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。

Fe(OH)2、FeO、Fe3O4、Fe2O3等呈陰極性，能促使鋼板進(jìn)一步腐蝕，導(dǎo)致氣相部位出現(xiàn)點(diǎn)蝕或全面腐蝕。

(2)與油交接部分。在氧氣交界處由于氧氣濃度不均，易形成氧濃差電池，其中與油接觸的一側(cè)成為陽(yáng)極被腐蝕。外浮頂原油罐形成氧濃差電池的情況主要是罐壁頂部2m、底部2m及浮頂內(nèi)表面，而其他部位形成氧濃差電池的機(jī)會(huì)很少，腐蝕較輕。

(3)底部與沉積水接觸部分。這是油罐中通常腐蝕最嚴(yán)重的部位。主要原因有：罐底沉降水中含有礦物質(zhì)及一些鹽類(lèi)，能形成較強(qiáng)的電解質(zhì)溶液；罐底內(nèi)壁因焊接、不均勻沉降等引起鋼鐵的化學(xué)成分、組織結(jié)構(gòu)或應(yīng)力不均；油罐氣體空間部分的腐蝕產(chǎn)物掉落到罐底，其電極電位較鋼鐵為正，會(huì)引起鋼鐵的腐蝕。另外，罐底水中含有厭氧細(xì)菌有機(jī)物、硫酸鹽、H2S和CO2，罐底水處于缺氧狀態(tài)，適于作為厭氧性細(xì)菌的硫酸鹽還原菌的生存。

支柱對(duì)應(yīng)處底板的腐蝕比罐底板其他部位的腐蝕嚴(yán)重得多，主要由兩個(gè)原因引起：

①?zèng)]有涂層保護(hù)，造成該部位在油罐進(jìn)油投用時(shí)就開(kāi)始遭受腐蝕；

②注油時(shí)支柱對(duì)底板的沖擊。由于支柱的沖擊該部位經(jīng)常是裸露的金屬，加速了腐蝕。

3.罐底板外側(cè)的腐蝕

罐底通常鋪有瀝青砂墊層，但含鹽的地下水因毛細(xì)管作用而上升與罐底外壁接觸而產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。底板不易檢查修理，焊縫附近的防腐涂料又往往被燒掉，增加了腐蝕的嚴(yán)重性。大直徑油罐不均勻沉降時(shí)，也會(huì)因罐底土壤的充氣不均而形成氧濃差電池，成為腐蝕的部位。

二、目前原油儲(chǔ)罐防腐現(xiàn)狀

中國(guó)石油在對(duì)內(nèi)部企業(yè)調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，原油儲(chǔ)罐腐蝕嚴(yán)重的是罐底內(nèi)壁、罐底外壁、罐底腳外壁、拱頂及浮頂內(nèi)壁等部位，主要是由于防腐層缺陷、存在沉積水發(fā)生電化學(xué)腐蝕等引起。統(tǒng)計(jì)13家煉化企業(yè)，2009年至今有4家發(fā)生罐底腐蝕穿孔事故。在對(duì)大港石化、大港油田的原油儲(chǔ)罐維護(hù)檢修中發(fā)現(xiàn)，腐蝕多發(fā)生在罐底板、浮倉(cāng)與密封結(jié)合面、罐底板外表面。一般使用6年左右，犧牲陽(yáng)極塊大部已消耗殆盡，罐底涂層50%以上脫落，局部腐蝕坑深度達(dá)6mm以上(圖1)，罐底板邊緣有明顯腐蝕(圖2)。

圖1

圖2

三、腐蝕與防護(hù)技術(shù)探討

儲(chǔ)罐底部采用犧牲陽(yáng)極+涂層聯(lián)合保護(hù)，儲(chǔ)罐底部外側(cè)采用外加電流陰極+涂層聯(lián)合保護(hù)。結(jié)合近幾年的工作經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為應(yīng)注意如下幾個(gè)方面的工作。

1.加強(qiáng)邊緣板防水管理

原有罐底邊緣板多采用瀝青灌縫、敷瀝青砂或橡膠瀝青等，耐老化性能差，粘結(jié)強(qiáng)度不夠，彈性差易開(kāi)裂、拉脫。目前多采用彈性膠泥+礦質(zhì)帶或彈性防水、防腐覆蓋涂層，應(yīng)用較廣的如CTPU彈性防水涂料，在使用過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)維護(hù)，發(fā)現(xiàn)局部邊緣板防水損壞應(yīng)及時(shí)修理。

2.對(duì)各類(lèi)鋼材料進(jìn)行防腐預(yù)處理

目前施工大部分先進(jìn)行安裝，在投用前進(jìn)行防腐施工。在進(jìn)行罐內(nèi)、浮倉(cāng)等處防腐時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)噴砂造成的粉塵污染涂層，表面處理的質(zhì)量好壞影響涂層最后質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。要做到表面清潔度符合GB8923-88 A-B Sa2.5級(jí)、表面粗糙度符合GB1031-83 Rz30~85μm，只有通過(guò)機(jī)械化的拋丸處理。對(duì)鋼結(jié)構(gòu)、鋼板、管線(xiàn)進(jìn)行拋丸處理后涂刷可焊無(wú)機(jī)富鋅底漆，涂層厚度滿(mǎn)足75μm。安裝后不需要噴砂，最后防腐前可進(jìn)行電動(dòng)工具表面處理，而后刷漆。無(wú)機(jī)富鋅底漆可作為多道涂層體系中的第一道底漆，附著力強(qiáng)、可以耐溫到400℃，當(dāng)涂層大于70μm時(shí)有很好的陰極保護(hù)功能。

3.防腐涂層配套(表1)

4.加強(qiáng)犧牲陽(yáng)極、外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)維護(hù)

每月應(yīng)對(duì)各測(cè)量點(diǎn)保護(hù)電位進(jìn)行測(cè)試，對(duì)保護(hù)效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。

5.定期檢驗(yàn)每6年1次全面檢查與檢驗(yàn)包括罐體內(nèi)外宏觀檢查、內(nèi)外防腐涂層檢查、壁厚檢測(cè)、罐底板與壁板焊縫磁粉檢測(cè)、罐底板的漏磁掃描檢測(cè)、附件及安全設(shè)施檢查等內(nèi)容。

表1

四、應(yīng)用案例

2010年中石油大港石化原油儲(chǔ)備庫(kù)10具10萬(wàn)m3原油儲(chǔ)罐采用上述措施施工，略有不同是罐底板內(nèi)表面、罐內(nèi)壁1.5m以下(積水)部分采用350μm無(wú)溶劑環(huán)氧玻璃鱗片涂料，應(yīng)用3年效果良好。

因此，儲(chǔ)罐的腐蝕和原始施工質(zhì)量有密切關(guān)系，施工過(guò)程應(yīng)結(jié)合科學(xué)、合理、細(xì)致的防腐設(shè)計(jì)。同時(shí)，定期對(duì)儲(chǔ)蓄進(jìn)行全面檢驗(yàn)是非常合理的。