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        地上鋼質(zhì)油罐的腐蝕與防護(hù)

        2014-10-21 11:03:17朱麗紅
        建筑遺產(chǎn) 2014年1期
        關(guān)鍵詞:防腐措施腐蝕油罐

        朱麗紅

        摘要:針對地上鋼質(zhì)油罐的腐蝕原因進(jìn)行分析,提出有效的延緩腐蝕過程的方法:選用合適的鋼材、工藝與涂料,并做好運(yùn)行油罐的日常檢查與維護(hù)工作。

        關(guān)鍵詞:油罐;腐蝕;防腐措施

        1油罐的腐蝕機(jī)理

        1.1外腐蝕

        金屬材料在大氣自然環(huán)境條件下,由于大氣中的水、氧、二氧化碳等物質(zhì)的作用而引起的腐蝕,稱為大氣腐蝕。大氣腐蝕分為三種類型:(1)干的大氣腐蝕:在這種情況下,大氣中基本沒有水蒸氣,是金屬表面上完全沒有水膜層時(shí)的大氣腐蝕。如果大氣的濕度沒有超過臨界濕度的話,鋼鐵的表面將保持光澤。(2)潮的大氣腐蝕:金屬在肉眼看不見的薄液膜層下所發(fā)生的腐蝕,稱為潮的大氣腐蝕。此時(shí)大氣的濕度超過臨界濕度,相對濕度低于100%,金屬表面有很薄的一層水膜存在。鐵在沒有被雨、雪淋到時(shí)發(fā)生的銹蝕,即屬于此例。(3)濕的大氣腐蝕:當(dāng)空氣中的相對濕度為100%左右或當(dāng)雨水直接落在金屬表面上時(shí)就發(fā)生此類腐蝕。在這種情況下,水在金屬表面上已成液滴凝聚,金屬表面上存在肉眼看得見的水膜[1]。

        油罐罐壁外面和罐頂板上面,直接與大氣接觸,經(jīng)常受到雨、雪、霜、霧和潮濕空氣的侵襲。在這種氣候下,油罐上述部位很容易發(fā)生大氣腐蝕,形成一層薄水膜。早晚濕度較大且受溫差影響易產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象,水膜較厚;到了中午隨著氣溫的升高,水膜會揮發(fā)掉或只剩下很薄的一層。這層水膜是由大氣形成的,而通常情況下,大氣是含有許多污染物質(zhì)的混合物(見表1)[1],所以這類薄水膜中可能溶有酸、堿或鹽類,形成電解液,發(fā)生電化學(xué)分解,造成潮的/濕的大氣腐蝕。但這種大氣作用造成罐壁外面或罐頂上面的電化學(xué)腐蝕(電解層)是不均勻的,一般來說罐頂、鋼板凹陷處、焊縫處和其它易積水的部位比較嚴(yán)重些,其它部位則比較輕微[2]。同時(shí)由于油罐罐體外部直接與大氣接觸,雨水對罐體表面塵埃鹽粒等腐蝕性附著物的沖洗和日光照射等原因,在某種程度上將會起到減緩腐蝕的作用。

        1.2內(nèi)腐蝕

        油罐罐體內(nèi)部(包括罐壁內(nèi)面、罐頂板下表面和罐底板上表面)的腐蝕,主要是由于油品揮發(fā)出來的酸性氣體(H2S、HCl)和呼吸閥吸入罐內(nèi)的空氣含有酸性氣體(如SO2、CO2),這些酸性氣體和氧溶于水形成具有腐蝕性的酸性電解液。以H2S、SO2腐蝕機(jī)理為例:H2S一旦溶于水便立即電離,使水具有酸性。H2S在水中的離解反應(yīng)為:

        一級電離:H2S=H++HS-(1)

        二級電離:HS-= H++S2-(2)

        釋放出的氫離子是強(qiáng)去極化劑,極易在陰極奪取電子,促進(jìn)陽極鐵溶解反應(yīng)而導(dǎo)致鋼鐵的全面腐蝕。

        陽極反應(yīng):Fe-2e→Fe2+(3)

        陰極反應(yīng):2H++2e→Had+ Had→H2↑(4)

        Hab→鋼中擴(kuò)散

        陽極反應(yīng)產(chǎn)物:Fe2++ S2-→FeS↓(5)

        式中 Had——鋼表面吸附的氫原子

        Hab——鋼種吸收的氫原子

        上述電化學(xué)反應(yīng)過程中,陰極析出氫原子,氫原子進(jìn)入鋼中后,會導(dǎo)致金屬構(gòu)件兩種不同類型的開裂,即硫化物應(yīng)力開裂和氫誘發(fā)裂紋,氫誘發(fā)裂紋常伴隨著鋼表面的氫鼓泡。陽極鐵溶解,導(dǎo)致鋼鐵表面的均勻腐蝕和局部腐蝕,表現(xiàn)為金屬設(shè)施與日俱增的壁厚減薄和點(diǎn)蝕穿孔等局部腐蝕破壞。

        2油罐的防腐蝕措施

        2.1從設(shè)備本質(zhì)安全出發(fā),事先防腐。

        2.1.1首先是材質(zhì)選擇,要優(yōu)先選用具有較高的耐腐蝕性能的鋼材??紤]技術(shù)可行性與經(jīng)濟(jì)承載能力,我?guī)煊凸掬摬倪x用的是Q235B低碳鋼,c含量為0.12-0.20,s、p含量為0.45,Mn含量為0.3-0.7。磷化物會導(dǎo)致晶間腐蝕,硫化物則可引起空蝕,而錳含量的增加在一定程度上緩解了腐蝕速度。

        2.1.2其次是對油罐焊接工藝的要求。焊接不良,容易產(chǎn)生氣泡或夾渣,造成砂眼,并且焊接時(shí)焊縫周圍容易形成熱應(yīng)力,造成應(yīng)力集中,形成電位差,進(jìn)而產(chǎn)生電偶腐蝕,使罐體出現(xiàn)裂紋。

        2.1.3最后是對罐體采取涂層覆蓋的方法防腐。這是目前普遍采用的比較經(jīng)濟(jì)合理而且行之有效的方法。以前油罐內(nèi)壁多采用紅丹漆,外壁用各色調(diào)和漆進(jìn)行防腐,近些年來,各類環(huán)氧漆成為主流。常用的油罐防腐涂料性能比較見表2[3]。

        較差

        我?guī)?008年新建的3個罐采用的防腐措施方案如下,可供各油庫參考:

        罐底板下表面。采用環(huán)氧瀝青厚膜底漆,無空氣噴涂1道,干膜厚度約為125um;面漆采用環(huán)氧瀝青厚膜面漆,干膜厚度約為125um。

        (2)罐底板上表面、罐頂內(nèi)表面及罐體1.8米以下和罐頂部向下1.5米內(nèi)表面。底漆:灰色無機(jī)富鋅底漆,無空氣噴涂1道,底漆干膜厚度不小于50um;中間漆:黑色環(huán)氧耐油導(dǎo)靜電防腐涂料,無空氣噴涂1道,底漆干膜厚度不小于100um;面漆:乳白色環(huán)氧耐油導(dǎo)靜電防腐涂料,無空氣噴涂1道,底漆干膜厚度不小于100um。

        2.2油罐附件

        油罐附件,包括罐上平臺、踏板、扶梯、加強(qiáng)圈、抗風(fēng)圈、消防泡沫管線、罐前閥門等也要做好涂層防腐,防止附件銹蝕后銹層隨雨水流淌到罐體。

        2.3日常維護(hù)

        冬季罐頂積雪及時(shí)清掃,雷雨季節(jié)勤檢查,清罐時(shí)注意檢查油罐內(nèi)部腐蝕情況,發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。

        參考文獻(xiàn):

        [1] 西南石油大學(xué).華北油田腐蝕與防垢講座,2007.5

        [2] 中國石油化工總公司編.石油庫管理手冊.烴加工出版社出版,1990.7

        [3] 張吉泉等.立式油罐底板腐蝕原因分析及解決方法.油氣儲運(yùn),2006,25(11):45~46,55

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