陸衛(wèi)婷,崔 磊,郭滿平
(1.四川省化工設(shè)計(jì)院,四川 成都 610015;2.中國(guó)石油工程建設(shè)有限公司西南分公司,四川 成都 610041;3.陜西延長(zhǎng)石油集團(tuán)有限責(zé)任公司延安石油化工廠,陜西 延安 727406)
隨著我國(guó)石化工業(yè)的發(fā)展,國(guó)家石油戰(zhàn)略儲(chǔ)備庫(kù)的建設(shè)相繼開(kāi)工建設(shè),原油儲(chǔ)罐防腐蝕也越來(lái)越引起了人們的重視。隨著高溫,高壓力、高礦化度、高pH值原油的開(kāi)采,以及原油中并含有一定量的H2S、SO2、CO2及氯化物,這些特點(diǎn)決定了油田產(chǎn)出的原油、油氣及油析水混合物具有很強(qiáng)的腐蝕性,在這些環(huán)境中原油儲(chǔ)罐易發(fā)生腐蝕穿孔等問(wèn)題,引發(fā)造成原油泄漏,導(dǎo)致重大的財(cái)產(chǎn)損失和環(huán)境污染事故,甚至危及人們的生命安全。
統(tǒng)計(jì)資料顯示,原油儲(chǔ)罐投用2~3年后,罐體會(huì)出現(xiàn)程度不同的腐蝕。原油儲(chǔ)罐的腐蝕主要發(fā)生在:儲(chǔ)罐底上表面部位;油罐儲(chǔ)油部位;油罐氣相部位;儲(chǔ)罐外壁;罐底下表面部位。從原油儲(chǔ)罐檢修情況來(lái)看,原油儲(chǔ)罐普遍而嚴(yán)重的腐蝕形式有三種:油罐外表面的腐蝕;外浮頂支柱對(duì)罐底的影響;罐底板的腐蝕[1]。
目前國(guó)內(nèi)的原油儲(chǔ)備油罐,主要的防腐措施有:防腐涂層;陰極保護(hù);熱噴涂;內(nèi)襯玻璃鋼;加注緩蝕劑;在線監(jiān)測(cè)技術(shù)等方法。
防腐涂料主要是使金屬材料與腐蝕介質(zhì)隔離而達(dá)到防腐的作用。較好的防腐涂料應(yīng)具有:陰極保護(hù)作用、陽(yáng)極(鈍化、緩蝕)作用和涂層的屏蔽作用。
由于靜電荷的積聚,可能發(fā)生火災(zāi)或爆炸事故,所以目前在國(guó)是用得最多的是抗靜電防腐涂料[2-3]。良好的抗靜電防腐涂料應(yīng)具有良好的防腐性能,附著力強(qiáng),抗沖擊、抗老化等性能之外,還必須滿足《液體石油產(chǎn)品靜電安全規(guī)程》的要求。要保證原油儲(chǔ)罐的防腐性能,對(duì)儲(chǔ)罐各部位使用合適的防腐蝕涂料及其涂裝涂層厚度提出了嚴(yán)格的要求。
陰極保護(hù)是一種控制鋼質(zhì)儲(chǔ)罐和管道腐蝕的有效方法,它有效彌補(bǔ)了涂層缺陷而引起的腐蝕,能大大延長(zhǎng)儲(chǔ)罐和管道的使用壽命。陰極保護(hù)分為外加電流陰極保護(hù)和犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)兩種。選用犧牲陽(yáng)極材料時(shí),該材料應(yīng)滿足要求:與被保護(hù)金屬相比,犧牲陽(yáng)極的電位比被保護(hù)金屬低,且保證有一定的電位差;在使用過(guò)程中陽(yáng)極極化率要小,電位及電流輸出要穩(wěn)定;陽(yáng)極自身腐蝕要小,電流效率要高,陽(yáng)極溶解要均勻,腐蝕產(chǎn)物易脫除、不污染環(huán)境;價(jià)格低廉、材料來(lái)源充足、易加工等。錦州石化公司某原油罐[4]采用高溫鋅陽(yáng)極保護(hù),該油罐使用4年多未發(fā)現(xiàn)腐蝕、損壞等異常現(xiàn)象,使用效果良好。
陰極保護(hù)和涂料防腐技術(shù)同時(shí)使用稱(chēng)之為聯(lián)合保護(hù),采用這種陰極保護(hù)防腐蝕技術(shù)的聯(lián)合保護(hù)[5]是目前地下管線和金屬建筑物防腐的重要方法之一。
涂層可以對(duì)大面積的基體金屬起到保護(hù)作用。由于涂層老化后易出現(xiàn)龜裂、剝離等現(xiàn)象,涂層缺陷部位易形成小陽(yáng)極大陰極而產(chǎn)生局部腐蝕電池,加速涂破損處的金屬腐蝕。采用涂料和陰極保護(hù)聯(lián)合的防腐蝕技術(shù),可以保證被保護(hù)金屬體的電化學(xué)平均性,避免局部腐蝕電池的產(chǎn)生,有效延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。而且既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用。
熱噴涂是利用熱源(電弧、燃燒火焰、等離子弧等)將金屬和非金屬涂層材料加熱到熔融或半熔融狀態(tài),然后以一定的速度噴射到經(jīng)過(guò)預(yù)處理的基體表面,結(jié)合而形成具有某種功能的表面覆蓋涂層的一種技術(shù)。熱噴涂具有防腐壽命長(zhǎng);與金屬基體結(jié)合力高;生產(chǎn)效率高;涂層質(zhì)量好;可修復(fù)強(qiáng);良好的節(jié)能和環(huán)保技術(shù)等優(yōu)點(diǎn)[6]。
原油儲(chǔ)罐內(nèi)壁腐蝕比較嚴(yán)重,可采用該法進(jìn)行防腐助理。目前,碳鋼罐的應(yīng)用上比較成熟的工藝是熱噴鋁技術(shù)。熱噴鋁涂層在大氣中極易產(chǎn)生致密的氧化膜,可以避免罐體與氧氣、H2S發(fā)生反應(yīng)。該技術(shù)關(guān)鍵在于噴鋁的厚度、質(zhì)量以及封孔的厚度、質(zhì)量。
玻璃鋼油管具有防腐蝕性能好、抗菌性能好、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),但抗拉抗壓能力較弱。2006年海洋采油廠開(kāi)始究配套海上玻璃鋼油管注水工藝,2008年在CB273-1井首次成功應(yīng)用。目前,在美國(guó)、加拿大、歐洲等國(guó)均采用玻璃鋼雙壁油罐。
加注緩蝕劑[8]具有用量小、操作簡(jiǎn)單、見(jiàn)效快、適用性強(qiáng)、效果好等優(yōu)點(diǎn),是一種最經(jīng)濟(jì)、有效的解決方法。儲(chǔ)罐所用緩蝕劑可分為三類(lèi):(1)罐底部用水溶性緩蝕劑;(2)與原油接觸用油溶性緩蝕劑;(3)罐頂部用氣相緩蝕劑。選用何種緩蝕劑、及緩蝕劑的加注量需通過(guò)緩蝕劑評(píng)價(jià)試驗(yàn)來(lái)確定。
原油儲(chǔ)罐的腐蝕類(lèi)型比較復(fù)雜,應(yīng)當(dāng)對(duì)原油儲(chǔ)罐采用腐蝕監(jiān)控技術(shù)[10],應(yīng)用在線腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)原油儲(chǔ)罐進(jìn)行監(jiān)測(cè),以便及時(shí)掌握原油儲(chǔ)罐的腐蝕情況,能有效的預(yù)防和控制腐蝕的發(fā)生與發(fā)展,可使使設(shè)備處于良好的可控運(yùn)行狀態(tài),降低企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。腐蝕監(jiān)測(cè)技術(shù)包括腐蝕掛片、電阻探針、線性極化探頭、電化學(xué)探針?lè)↙PR、電感探針MR、電化學(xué)噪聲探頭、電子指紋,在線超聲波側(cè)厚等。在現(xiàn)場(chǎng),在線腐蝕監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的選擇是根據(jù)不同的操作環(huán)境、操作方式、安裝技術(shù)而定。
原油儲(chǔ)罐的腐蝕比較復(fù)雜,應(yīng)充分了解原油儲(chǔ)罐的腐蝕機(jī)理,并針對(duì)不同的腐蝕區(qū)域提出不同的防腐方法。在此同時(shí),廣大學(xué)者應(yīng)加大研發(fā)力度,研究高效、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)的防護(hù)方法。