海洋石油大型常压储油罐腐蚀机理研究及防护

摘 要：本文介绍了我国海洋石油大型常压储油罐腐蚀机理，并以此为基础制定了相对应的腐蚀防护措施，相关企业可按储油罐腐蚀及防护措施来加强大型储罐的腐蚀管理，以防止人员伤亡、经济损失及环境的污染。

关键词：储油罐;腐蚀机理;失效;腐蚀防护

1 引言

储油罐的主要作用就是对原油、成品油及其他石化产品进行存储。但是原油、成品油不仅具有易燃性、易爆性的特征，其中也蕴含着一些杂质，而且这些杂质很多有具有一定的腐蚀性，长时间存储会对储罐产生一定的内部腐蚀。同时，外部环境中一些不可避免的因素，也会对导致出现储罐的外部腐蚀，从而直接影响了储罐的使用寿命，增加了储罐及储油区的安全风险，为企业的经济效率带来影响。特别是我国海洋石油大型储油罐多安装在沿海，储罐的失效不但造成人员伤亡及经济损失，还对我国海洋环境造成污染，储油罐失效后果如1-1图所示：

2 储油罐的腐蚀形态

2.1 化学腐蚀

多发生在不带保温层的储罐外壁。

2.2 浓度腐蚀

所储存的介质因氧的浓度差引起的腐蚀，多发生在储罐内壁。

2.3电化学腐蚀

主要为保温层下外腐蚀，及储罐内部腐蚀。外部腐蚀与保温材料、保温形式等有关;内部腐蚀与介质组分有关，电化学腐蚀是油罐最主要腐蚀形态，危害也最大。

2.4 微生物腐蚀

主要发生在储罐底板介质侧，腐蚀与介质组分、温度等有关。

2.5 摩擦腐蚀

摩擦腐蚀主存在浮顶罐中，多为浮动伸缩部位。

3 储油罐腐蚀机理分析

3.1 重质油罐

重质油罐主要为原油罐。海上开采的原油中含有无机盐、海水、酸、硫化物等，这些成分极易引起储罐内部腐蚀，尤其是储罐底板介质侧。

由于罐底水含有SRB（硫酸盐还原菌）、硫酸盐、氧等，在重质油中不易溶解，底板介质侧处于缺氧状态，适合厌氧菌（SRB）生存环境，很容易引起 SRB 几何式爆发生长从而导致微生物腐蚀，SRB（硫酸盐还原菌）腐蚀机理如下：

3.2 轻质油罐

轻质油多为汽油。由于氧在轻油中的溶解度很高，部分溶解氧可以进入罐底水中，储罐底部因介质引起电化学腐蚀及氧腐蚀，储罐内腐蚀严重程度与介质成分、工艺操作环境有关。由于海洋石油储罐多安装沿海，特别是渤海等北方，因工艺要求，轻质油罐一般都有保温层，在海洋气候下，储罐外壁及顶部极容易引起保温层下腐蚀（CUI 腐蚀，电化学腐蚀中的一种），储罐保温层下腐蚀机理如下：

阳极反应：

Fe→Fe2++2e

Fe2+→Fe3++e

阴极反应：

O2+2H2O+4e→4OH-（中性或碱性溶液）

O2+4H++4e→2H2O（酸性溶液）

4 储油罐的防腐防护

4.1 底板土壤侧

储油罐底板土壤侧常年处于极为潮湿的环境中，腐蚀程度与基础填料有关，如填料（如土壤或者砂石等）中含有的水及微生物等容易引起严重的腐蚀，防护措施如下：

选择性能优异涂料，保证涂层有很强的防锈性、耐水性及耐油性，且涂料应具有良好的耐阴极保护性能。

4.2 底板介质侧

海上开采的原油中含有无机盐、海水、酸、硫化物等，这些成分极易引起储罐内部腐蚀，尤其是储罐底板介质侧，且底部会不同程度的被滞留油析水会加速底板腐蚀，因介质组分不同，析出水就可能会呈现酸性或碱性不等，因此底板介质侧最严重的部位，2019 年某储罐底部腐蚀如图4-1所示：

防护措施：一方面选用性能优异的涂层进行基础防护，另一方面，禁止采用电位高于铁的导电材料而形陽极，做好阴极保护。

4.3 壁板及顶部大气侧

壁板及顶部介质侧主要是防止大气腐蚀及保温层下腐蚀（CUI），某公司储油罐外壁腐蚀如图4-2所示，影响最严重的外部破坏通常为保温层下的腐蚀，保温材料会受潮或受污染，从而加速腐蚀，CUI特别严重的另一原因是很难监测。CUI主要由于保温层与母材表面的蒸汽空间中的积水造成。积水可能来源于雨水、漏水、蒸汽凝结等，通常位于年降雨量大的区域或较暖和的海岸区域的装置容易受到外部腐蚀。防护措施如下：

表面清理和合理涂敷涂层是预防大气腐蚀的长期防护关键;

涂敷合适的油漆/涂料，并维持良好的保温层/密封/防潮层，防止湿气渗入，才是减缓损伤的最好方法;

保温材料必须精挑细选，与罐壁板接触的闭孔发泡玻璃材料存水量比矿物棉少，腐蚀可能性小一些;

为降低点蚀和氯化物应力腐蚀开裂的可能性，300系列不锈钢应选用低氯绝热材料。

4.4 壁板及顶部介质侧

油罐顶部由于不与介质直接接触，除部分油品含有少量腐蚀气体（如硫化氢等），在水蒸气作用下发生腐蚀，一般顶部介质侧有轻微的腐蚀。腐蚀主要发生在壁板介质侧，由于壁板直接与油品接触，极容引起电化学腐蚀，尤其是与油水和油气的交界面，多会因为腐蚀呈现出均匀状的小点，防护措施如下：

选择表面电阻率在105到108之间的电阻膜;

选用性能优异的涂层进行基础防护象。

5 储油罐日常防腐维护处理措施

所属单位应建立储罐完整性管理体系，对储罐及罐区进行维护保养、管理。在完整性管理体系中，对于管理与维护的具体项目进行了规定。如我公司2019年对某单位储罐进行风险排查时发现部分罐区未按照操作规程来进行作业，造成了中央排水管日常维护缺位，雨水等直接流入到了储油罐中，储油罐底部的水分不断增多，造成了底部腐蚀严重，另外还需要注意放水过程的彻底性问题，如果排放不彻底，将会造成罐体长时间浸泡在酸性溶液中。此外还应加强储罐操作人员、管理人员的培训，以加强储罐完整性管理工作。

参考文献：

[1]孙登峰.油田储油罐防腐措施探讨[J].中国新技术新产品， 2013.

[2]高正华、张伯莹等.在役立式常压储罐风险评价方法及应用[J].化学工程与装备，2019.