于濟(jì)釗(遼陽(yáng)石化公司，遼寧 遼陽(yáng) 111003)

0 引言

作為儲(chǔ)藏和運(yùn)輸原油的容器，原油儲(chǔ)罐在長(zhǎng)期使用的過(guò)程中，可能受多種因素影響出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，可能發(fā)生泄漏等情況，影響石油生產(chǎn)的安全性，為保障整體的安全性，相關(guān)的維修管理人員應(yīng)定期對(duì)原油儲(chǔ)罐進(jìn)行安全檢查，在發(fā)現(xiàn)存在腐蝕現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理和維修，保障整體的安全性，維護(hù)化工廠(chǎng)的安全生產(chǎn)。

1 原油儲(chǔ)罐發(fā)生腐蝕的機(jī)理

原油在常溫常壓的情況下，會(huì)發(fā)生分層的情況，在液體的下次層會(huì)析出水分，其中溶有一定量的無(wú)機(jī)鹽和硫化物等，具有較強(qiáng)的腐蝕性。在原油儲(chǔ)罐的內(nèi)部，不同部位受到的腐蝕效果不同，腐蝕情況產(chǎn)生的機(jī)理有一定差別。因此需要了解腐蝕的產(chǎn)生原因，進(jìn)而有利于進(jìn)行針對(duì)性的處理和預(yù)防。

1.1 油罐底部上表面腐蝕

在原油中含有一定量的水分，在長(zhǎng)時(shí)間的與原油混合的過(guò)程中，不少鹽類(lèi)和酸類(lèi)等物質(zhì)融入在其中，使水具有較大的腐蝕性。由于水的密度比原油大，在儲(chǔ)存的過(guò)程中，水分下降，形成積水層，在罐底表面長(zhǎng)期存在，在不同離子和酸類(lèi)物質(zhì)的影響下，產(chǎn)生了電解質(zhì)溶液，進(jìn)而使原油儲(chǔ)罐底部的上表面發(fā)生了電化學(xué)腐蝕。在罐底受到腐蝕后，可能會(huì)發(fā)生泄漏等不良情況，影響整體裝置的正常使用。

在罐底水層中含有大量的硫化物等，在其中存在硫酸鹽還原菌，其對(duì)罐底腐蝕的影響最為嚴(yán)重。在受到腐蝕時(shí)，其主要通過(guò)腐蝕孔隙的方式對(duì)罐底部進(jìn)行腐蝕，在水層的厭氧條件下，在油罐底層附著硫酸鹽還原菌，其對(duì)罐底金屬表面的氧化物進(jìn)行吸收，并釋放出硫化物和水，可以表示為：

由于硫酸鹽還原菌吸收氫離子后，產(chǎn)生大量的硫離子，其與罐底金屬發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生硫酸鐵，硫酸鐵的表面較為疏松，增大了罐底金屬內(nèi)部的暴露面積，使鐵更快的反應(yīng)生成鐵離子，加快腐蝕效果。可以表示為：

在罐底的水層中含有一定的氯化物，氯化物與罐底的鐵產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，形成氯化鐵。同時(shí)生成更多的鐵離子，其與硫酸根離子發(fā)生反應(yīng)后，生成硫酸鐵。在硫化物和氯化物與罐底金屬鐵發(fā)生反應(yīng)后，會(huì)產(chǎn)生三價(jià)鐵離子和二價(jià)鐵離子，二者和氧氣進(jìn)行結(jié)合發(fā)生電化學(xué)腐蝕[1]。由于該情況下通過(guò)孔隙的方式進(jìn)行反應(yīng)和腐蝕，這導(dǎo)致罐底可能發(fā)生穿孔的現(xiàn)象。

1.2 原油儲(chǔ)罐儲(chǔ)油部位

在原油儲(chǔ)罐中的儲(chǔ)油部位中產(chǎn)生腐蝕的概率相對(duì)較小，其與原油直接進(jìn)行接觸，導(dǎo)致罐體內(nèi)部有一層較為粘稠的原油附著，延緩了腐蝕情況的發(fā)生，一般情況下不會(huì)發(fā)生腐蝕穿孔的不良現(xiàn)象。但若在油罐中的含氧量過(guò)大，其氣體表面與原油層的氧氣含量不同，可能會(huì)產(chǎn)生一定的化學(xué)反應(yīng)，造成罐內(nèi)壁的腐蝕，進(jìn)而影響罐體的質(zhì)量。在受到腐蝕后，其腐蝕的速度不斷加快。另外，在原油儲(chǔ)罐移動(dòng)的過(guò)程中，可能發(fā)生液體的流動(dòng)和摩擦，導(dǎo)致其中的氧氣作用效果不斷增強(qiáng)，進(jìn)而腐蝕現(xiàn)象不斷加重，使油罐發(fā)生安全故障的風(fēng)險(xiǎn)不斷增加[2]。

1.3 油罐內(nèi)氣相部位

油罐內(nèi)存在一定的氣體，在儲(chǔ)存的過(guò)程中形成氣相空間，氣相部位在原油內(nèi)部，其與原油內(nèi)部揮發(fā)出的硫化氫氣體等進(jìn)行相應(yīng)的反應(yīng)，生成大量的酸性液體，接觸到油罐內(nèi)部后，發(fā)生腐蝕現(xiàn)象，進(jìn)而影響油罐的質(zhì)量。在氣相部位發(fā)生的主要為化學(xué)腐蝕，同時(shí)含有少量的電化學(xué)腐蝕，其中較為明顯的為二氧化碳和硫的化學(xué)腐蝕。

二氧化碳是在油罐灌裝等過(guò)程中進(jìn)入到內(nèi)部的氣體，其與水產(chǎn)生反應(yīng)，生成碳酸，由于是以氣體形式反應(yīng)，其在與容器內(nèi)壁中的鐵發(fā)生反應(yīng)后，其表面往往為呈片狀的坑點(diǎn)印記。其化學(xué)表示為：

其中鐵在反應(yīng)的過(guò)程中產(chǎn)生大量的鐵離子和電子，碳酸不穩(wěn)定，分解為氫離子和碳酸根離子，碳酸根離子具有腐蝕性，可以對(duì)容器進(jìn)行進(jìn)一步腐蝕[3]。

在發(fā)生硫腐蝕時(shí)，其主要的反應(yīng)為硫化氫電解反應(yīng)，其中的硫離子與罐內(nèi)壁的鐵發(fā)生反應(yīng)，生成硫化鐵，在電解過(guò)程中，對(duì)內(nèi)部進(jìn)行腐蝕，反應(yīng)后產(chǎn)生的硫化鐵為固體，會(huì)附著在油罐的內(nèi)壁，形成膜，其中含有可燃?xì)怏w氫氣，在一定條件下會(huì)發(fā)生自燃自爆的情況，具有較強(qiáng)的危害性。其反應(yīng)如下：

1.4 儲(chǔ)罐外壁腐蝕

油罐外壁中產(chǎn)生的腐蝕現(xiàn)象是由于油罐外部直接與空氣接觸，空氣中的水分和各類(lèi)氣體，如：二氧化硫、二氧化碳等，與罐體發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而引起腐蝕的情況?？諝庵械乃魵馀c不同的氣體發(fā)生反應(yīng)，形成電解液，對(duì)鐵質(zhì)鋼管進(jìn)行腐蝕。其中鐵被電解成為電子和鐵離子，氧氣和水蒸氣在電子的作用下生成氫氧根，氫氧根與鐵離子發(fā)生反應(yīng)，生成氫氧化鐵。反應(yīng)后得到的氫氧化鐵的表層較為疏松，能夠吸收更多的水蒸氣，促進(jìn)腐蝕的速度越來(lái)越快，進(jìn)而產(chǎn)生穿孔腐蝕的情況，導(dǎo)致油罐發(fā)生泄漏的情況。

2 提高原油儲(chǔ)罐抗腐蝕效果的具體措施

為避免油罐受到腐蝕后發(fā)生泄漏、爆炸等不良現(xiàn)象，應(yīng)加強(qiáng)原油儲(chǔ)罐的抗腐蝕性能。目前更多的方式是通過(guò)更換油罐的構(gòu)建材料和制作方式或者在油罐表面制作保護(hù)層等方式。

2.1 材料和工藝的優(yōu)化

目前一般多使用鋼鐵材料來(lái)進(jìn)行原油儲(chǔ)罐的制造，為使原油儲(chǔ)罐的質(zhì)量更強(qiáng)，且具有良好的抗腐蝕性能。在具體的制造過(guò)程中，應(yīng)選擇合適的材料，并對(duì)材料配比進(jìn)行合理調(diào)整。為提高油罐的性能，可以選擇具有較強(qiáng)耐腐蝕性能的鋼材，并且其含碳量應(yīng)在0.2%以下，同時(shí)其中的硫元素和磷元素的含量應(yīng)控制在0.03%以下，提高耐腐蝕性能。

在對(duì)油罐制作工藝進(jìn)行調(diào)整時(shí)，應(yīng)對(duì)其形狀進(jìn)行簡(jiǎn)單地優(yōu)化和調(diào)整。如增加氣相部位和罐底的厚度，從而使油罐具有更強(qiáng)的抗腐蝕性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)原油的保護(hù)。

2.2 油罐表面涂料法

在油罐表面涂料的方法中應(yīng)進(jìn)行細(xì)分，其中包括使用抗靜電涂料的方法和噴涂保護(hù)性涂料，將罐體的鐵質(zhì)材料與外界阻隔，達(dá)到對(duì)油罐的保護(hù)效果。

2.2.1 抗靜電涂料

原油儲(chǔ)罐中發(fā)生腐蝕的主要反應(yīng)為電化學(xué)反應(yīng)，由于原油在灌注或攪拌等過(guò)程中，其中不同物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生大量的靜電荷，在靜電荷的影響下，可能引起化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，或者大量電荷聚集發(fā)生自燃自爆的情況。因此，為避免此種情況的發(fā)生，可以使用具有抗靜電性質(zhì)的涂料對(duì)油罐的內(nèi)壁進(jìn)行噴涂，提高整體的抗靜電腐蝕的效果。相關(guān)規(guī)定中要求對(duì)涂料的電阻率和對(duì)原油的影響效果等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，符合標(biāo)準(zhǔn)后可以進(jìn)行使用。

為提高抗靜電作用的實(shí)際效果，在噴抗靜電涂料的過(guò)程中，可以與陰極或陽(yáng)極保護(hù)相結(jié)合的技術(shù)進(jìn)行組合使用，提高油罐抗電化學(xué)腐蝕的實(shí)際效果。在涂料噴涂完畢后，使用外加電流陰極或陽(yáng)極的方式對(duì)內(nèi)部的電極關(guān)系進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到犧牲陽(yáng)極或者犧牲陰極的方式進(jìn)行內(nèi)部原油的保護(hù)，避免發(fā)生電極差而造成腐蝕情況加速的情況。

2.2.2 抗腐蝕性涂料

使用熱噴鋁的方式來(lái)提高油罐內(nèi)部的抗腐蝕性能。使用鋁作為涂料來(lái)進(jìn)行噴涂時(shí)，在熱噴技術(shù)的幫助下，使涂料在油罐內(nèi)部均勻附著，鋁氧化后形成氧化鋁薄膜，其表面較為緊密，能夠阻止氣體和液體進(jìn)入，對(duì)油罐內(nèi)部進(jìn)行全面的保護(hù)，阻止發(fā)生相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)，降低腐蝕概率。使用環(huán)氧富鋅底漆或者丙烯酸聚氨酯等具有較強(qiáng)防腐性能的涂層，使其能夠有效阻止油罐內(nèi)部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)防腐效果。

2.3 其他防腐措施

為降低腐蝕效果，可以對(duì)原油進(jìn)行處理，降低其中硫的含量，減少其發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而達(dá)到減緩腐蝕的效果。但目前對(duì)原油進(jìn)行脫硫的技術(shù)較為復(fù)雜，且成本相對(duì)較高，因此尚未得到普及。相關(guān)研究人員可以向生物脫硫等方向進(jìn)行研究，降低原油中硫的含量，進(jìn)而達(dá)到防腐效果。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，原油儲(chǔ)罐對(duì)于原油的保存和運(yùn)輸?shù)染哂兄匾淖饔?，為降低其腐蝕發(fā)生的不良情況，相關(guān)人員采用不同的方式對(duì)發(fā)生腐蝕的情況進(jìn)行分析，再使用有效的方式對(duì)油罐進(jìn)行處理，提高油罐的抗腐蝕性能，降低原油儲(chǔ)罐發(fā)生腐蝕的情況，實(shí)現(xiàn)保護(hù)原油、維護(hù)化工生產(chǎn)安全和經(jīng)濟(jì)效益的最終目標(biāo)。