原油储罐的腐蚀与防护

2011-11-01西安石油大学刘承根

河南科技 2011年24期

关键词：罐底罐顶罐壁

西安石油大学刘承根

原油储罐的腐蚀与防护

西安石油大学刘承根

原油储罐作为采油厂和炼油厂的重要设备，其寿命长短也直接影响着采油厂的经济效益，由于所储存的原油含有水、无机盐、氢硫酸、有机酸等腐蚀性化学物质，大大缩短了原油储罐的使用寿命。为此，原油储罐的防护问题越来越受到重视。

一、中集站原油储罐腐蚀现状

长庆油田第二采油厂中集站地处甘肃省庆城县马岭镇，原油储罐为钢制拱顶罐，这种储罐在油品贮藏中应用极为广泛。使用过程中，储罐罐顶、罐壁、罐底经常受内、外环境介质的腐蚀，尤其是罐底的腐蚀最为严重，给储罐的安全运行带来严重威胁。

中集站共有原油储罐10座，其中1#，2#为沉降罐，3#～8#为储油罐，9#，10#为单量罐，容量最大的有10 000 m3，最小的有2 000 m3，储存介质全部为原油，罐外设有保温层。除1#，2#沉降罐建造于近几年外，其他的储油罐大都建造于1998～1999年，尤其是7#，8#储罐已投用了16年，使用时间较长。2003年，7#，8#储罐因罐顶腐蚀严重，对罐顶进行了更换，罐底进行了补焊，罐体重新防腐、保温。2008年对5#储罐罐底进行了补焊。目前对6#储罐进行清罐，补焊已经破损泄漏的加热蒸汽盘管。根据这些情况，从长远的经济效益看，采取有效的防护措施，解决好储油罐的防腐蚀问题，是延长储油罐使用寿命的一条重要途径。

二、原油储罐腐蚀原因分析和腐蚀机理

1. 腐蚀原因分析。原油储罐腐蚀主要是原油中含有的环烷酸、无机盐、硫化物以及微生物等对钢铁造成的腐蚀。腐蚀严重的部位是罐底水相部分，其次是加热盘管，严重者3～4年就穿孔破坏。腐蚀特征是产生斑点、坑蚀甚至穿孔，腐蚀率高达0.2～0.4 mm/a。不同部位的腐蚀速率见表1。

表1 碳钢（A3）材质原油储罐内部不同部位腐蚀数据 mm/a

（1）罐壁与罐顶内腐蚀，是由于原油中挥发的酸性气体H2S、HCl，外加通过呼吸气阀进入罐内的H2O，O2，CO2，SO2等腐蚀气体在储罐上凝结成酸性溶液，导致化学腐蚀。

（2）罐底内腐蚀，其腐蚀形貌为点蚀，主要原因是罐底积聚了酸性沉淀，酸性水中因含有大量的富氧离子，成为较强的电解质溶液，产生化学腐蚀；加上原油中固体杂质和储罐腐蚀产物大量沉积于罐底，它们与储罐罐底有不同的电极电位，这就形成了腐蚀电池，产生了电化学腐蚀。

（3）罐壁与罐底外腐蚀，是由于大部分原油罐的使用年限较长，保温层剥落严重，雨水顺着剥落部分进入储罐壁和保温层夹缝中，罐地基也随着时间的推移出现不同程度的下沉和裂缝，从而导致罐底板和地基之间渗入雨水或地下水。罐底的这部分水因长期外露，在自然条件的作用下不断蒸发浓缩，形成腐蚀性水溶液。这样，储罐的罐底和罐壁将同时产生外腐蚀。

2. 腐蚀机理。储罐的腐蚀表明，腐蚀主要表现为电化学腐蚀。其中，发生在罐壁和罐顶的腐蚀主要表现为均匀腐蚀，发生在罐底的腐蚀局部电化学腐蚀。其腐蚀机理为：

而Cl－能穿过硫化物氧化皮表面，使腐蚀处形成一个强酸区，从而加速金属溶解，形成坑蚀，并不断加深。

油罐外壁由于雨水沉积，在大气环境中构成电化学腐蚀环境，发生溶解反应：

阳极反应：

阴极反应：

总反应：

Fe(OH)2在大气中转化为三氧化二铁或四氧化三铁，形成疏松的氧化层。在锈层表面，空气中的氧与水不断进行阴极反应；而在锈层与金属的结合面，则不断进行阳极反应。这种氧浓差引起的大阴极、小阳极反应，由于Cl－的存在，反应进行得相当快，从而形成局部腐蚀坑，最终导致穿孔。

三、原油储罐的防护方法

1.正确选择防护涂料。目前，在原油储罐中选用SY–93环氧导静电油罐防腐涂料为最佳选择。因为该涂料是以环氧改性树脂为成膜物质，加入导静电的微粒、助剂、促进剂、固化剂组成的双组分涂料，常温固化施工方便。同时，它附着力强，漆膜坚硬光滑，抗冲击耐磨，导电，耐各种油、海水、污水以及耐酸碱盐溶液，能够满足油罐防腐需要。该涂料配方详见表2。