原油储罐底板的腐蚀及阴极保护探讨

雷磊

摘要：原油储罐的内部深层电化学产物腐蚀主要是因为由滞留于罐底的原油沉淀物和沉积水造成的，溶解氢和氧、氯化物物质引起的内部电化学产物腐蚀和溶解硫酸盐以及还原菌等物质引起的内部电化学产物腐蚀。同时水中的高和低矿化度物质会直接加速其内部电化学产物腐蚀的发生速率，以及低于高矿化度的原油水与用于储存原油环境之间的化学配伍性会比较差，生成大量的硫酸钡（钡）垢，形成的深层污垢下化学腐蚀，是直接导致原油储罐内部深层电化学腐蚀发生的主要直接影响作用因素。本文对原油储罐底板的腐蚀及阴极保护进行分析，以供参考。

关键词：原油储罐底板;腐蚀;阴极保护

引言

大型常压储罐是石油石化行业常用的重要设备，通常用于储存石油产品或危险化学品。目前，我国已建成各类储罐总库容约4592×104m3，由于储存大量具有易燃、易爆特性的原油，所以大型原油储罐一旦发生事故，就会造成十分严重的环境污染和经济损失。对原油储罐进行定期检验及时发现隐患并进行治理是提高储罐安全运行水平的重要手段。腐蚀是导致钢制储罐及其附件损坏的主要原因，因此查找腐蚀部位和测试腐蚀程度是储罐检测的主要目的，腐蚀检测在储罐检测中显得尤为重要。

1储罐底板腐蚀

储罐内底板通常采用防腐涂层与牺牲阳极阴极保护的联合保护方式进行防腐蚀控制。储罐建设期间，块状牺牲阳极通过焊接或者螺栓连接的方式均匀布置在储罐底板内表面，运行期间对罐底板内表面提供阴极保护。当罐底板涂层出现问题时，牺牲阳极为罐底板内表面提供阴极保护，当牺牲阳极的用量设计不足或是超过牺牲阳极的服役时间时，储罐底板内表面就开始发生腐蚀，严重时会造成腐蚀穿孔，导致介质泄漏。

2原油储罐底板腐蚀的原因

2.1电化学腐蚀

原油的储存罐中含有一定量的水分。储罐中的气相水在冷凝后也会变成水滴，并沉入储罐的底部。原油储罐底部不均匀和液体流动等因素会导致原油储罐的底部水含量日益增加。通常，原油储罐具有排水管，但是排水管的中心位置通常比原油储罐的底部高约300mm，导致原油储罐底部的积水约300mm。现在随着科技的发展，研究所发明防腐的涂料，可以将原油储罐中的水和原油与储罐底部的钢板隔开，有效起到防腐的作用。但是，由于使用的时间过久，储罐底部的水会逐渐渗透到底面的板子上面，涂层的耐蚀性会逐渐降低，从而加速原油储罐底面板子的腐蚀。水中又含有一定量的氯离子、硫化氢与溶解氧，一旦水在原油储罐的底面積累过多，大部分底部接触将引起大规模的腐蚀，这将影响原油储罐的使用寿命。

2.2牺牲阳极用量设计不合理或超期运行

涂层出现问题、牺牲阳极安装数量不足或是超过牺牲阳极服役周期时，储罐内底板处于阴极保护欠保护状态，就会导致腐蚀的发生。在检测中发现同一时间建造的1×104m3容积的储罐，在相同的运行条件下，因为牺牲阳极用量不同，罐底板腐蚀状况相差很大。采用20块牺牲阳极的储罐，需要补板的数量是6块板、10处位置;采用101块牺牲阳极的储罐，需要补板的仅1处。当储罐运行时间较长，检修周期超过牺牲阳极的设计寿命时，也会出现罐底板因阴极保护欠保护出现腐蚀的情况，根据实际运行观测，10×104m3容积的储罐运行时间超过15年后，171块牺牲阳极基本会消耗完毕，再超期运行，罐底板腐蚀速率加速，会出现多处减薄腐蚀甚至穿孔。

2.3防腐施工质量管控不到位

在检测中发现在表面涂层修复之后，存在因为涂层下腐蚀造成鼓包的现象，打开之后可见锈蚀层较厚且分层，除去锈层之后，金属表面腐蚀严重，分析原因是进行防腐层大修时，质量监管不到位，表面处理不彻底或是未进行表面处理而直接进行涂敷施工造成的，表面的防腐涂层不能阻止内部腐蚀的进一步发展，造成严重的腐蚀现象。

2.4储罐外边缘板与基础承台密封失效

油罐频繁的收发油，罐底外边缘板会发生变形，产生边缘应力造成外边缘板与基础承台密封失效，在多雨地区可能会造成雨水进入到内外边缘板底部，造成罐底板下表面腐蚀，从罐底板底部向上腐蚀穿孔。

3原油储罐施工验收的具体要求

在储罐防腐蚀施工设计中，要选择专业的施工团队，除了要严格按照施工标准规范进行涂刷之外，还应该采用防腐蚀材料，在油罐底部上焊接安装的垫板以及立柱垫板，受焊接质量影响会出现焊缝腐蚀，一定要加强防腐蚀材料的涂刷，确保质量体系达到预期要求。在防腐蚀工程施工之前，还需要针对防腐材料的特点和施工要求进行合理控制制定完善的施工管理方案，并且要保证防腐材料的质量符合预期要求，禁止不合格的材料进场。手工除锈和表层涂装处理时，要严格按照规范标准进行施工，如果涉及到涂装干燥等具有明确技术要求的，必须要画出涂漆区、火灾危险区以及电气防爆区。对施工现场的环境温度和湿度严格控制，保证防腐蚀材料的性质不发生改变。在防腐蚀施工的过程中，各道工序之间都需要进行严格的质量检查，只有上一道检查合格之后才能进行下一道施工，最后一道施工工序完毕后要进行全面验收，对于不合格的施工环节及时修改，确保防腐蚀设计的整体效果。在检查验收过程中需要等待全部防腐蚀，涂刷表面干燥后对膜的厚度进行测定，保证涂层膜厚与技术标准的要求相一致，而在涂料涂层厚度检测时，需要以每10m2为一个测量单元，尽量保证选取三处基准表面，而每一处基准表面需要测量5点。在防腐涂层施工中，要积极加强涂刷质量的控制，确保涂刷表面，不出现剥落、起泡、裂纹、流挂等影响防护性能的质量问题。在全部防腐工程施工完毕后，要严格按照涂料的说明书进行施工养护。

4原油储罐底板的阴极保护技术及措施探讨

4.1阴极保护技术

钢质成型石油燃料贮存罐大部分材料是在使用运行10～20年后，发生涂层泄漏等安全质量问题的，即便石油贮存罐材料中的某些金属已经完全具备了良好的涂层覆盖腐蚀性能，这些泄漏情况也是完全无一例外。因此，需要对阴极覆盖层中某些阴极缺陷大的部位同时提供一个附加的内部阴极保护层和电流，使其内部能够及时得到阳极保护。将外加阴极电流保护法再细分为阴极外加永磁电流阴极保护法的方法和阴极牺牲式外加阴极电流保护法。

4.2牺牲阳极保护

与其他金属外加高压电流阴极保护方式相比，牺牲阳极电流保护时需要能够定期提供的阴极保护外加电流也比较少，对在罐体环境中的其他金属有效阴极保护时外加电压也相对偏低，并且还可能需要定期对其进行电压更换。一般在稳压电阻很大、功率很小的场合中才能使用。罐内水箱保护一般可以采用锌铁铝体复合体系阴极，罐外水箱底板上的保护大部分均可以应用新型铁质铝锌体复合体系和新型铝质锌铁镁体复合体系阴极。

4.3防腐措施分析

首先是把底板的厚度加大，用10mm厚度的板来替代之前8mm厚度的板，减轻腐蚀带来的影响。其次，原油储存罐的防腐涂层要起到一定防腐的作用，避免了腐蚀的电池中两极性之间产生的腐蚀性电流。然而，防腐的涂层通常具有诸如腐蚀和退化的问题，并且有时在工作中仍然存在一些针孔的现象，影响到整个防护的效果。防腐层失效的位置很容易使金属部分位置腐蚀，从而进一步加快了原油储存罐的底部金属退化的速度。因此，原油储罐的底部仅使用一次防腐涂层进行防腐并不理想。同时，如果仅使用单一阴极的保护与措施，则会增加能量耗损并增加成本。因此，我们通常在原油储罐底部采用阴极保护和防腐涂层保护相结合的方法。在腐蚀层损坏最严重的地方采取阴极保护措施。该方法效果最好，成本最合理。

结束语

对于阴极的维持通常大致可以划分为两种：阳极的牺牲和阴极的牺牲;第二个是对电流的保护，应用了牺牲阳极系统，这一个系统和其他采用了传统牺牲阳极的辅助式阳极系统相比，牺牲阳极的系统更加可靠、电流分散均匀、安装简易、耐用性能高等优势。

参考文献

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