储油罐的腐蚀机理分析和保护措施

2022-04-20王立涛赵盼婷李福然

石油化工应用 2022年3期

张龙，王立涛，赵盼婷，解涛，李福然

（中国石油长庆油田分公司第三输油处，宁夏银川 750006）

油房庄生产运行库新站建设过程中，只在罐底外壁加装柔性阳极进行储罐保护，对罐底内侧、储罐侧壁及加热盘管并未设置阴极保护措施。通过总结先前相关方面的研究可以得出,储罐内部原油的腐蚀和储罐下方混凝土基座的腐蚀是储罐失效的主要原因。截止到2021 年8 月，6 具储油罐部分运行时间超过10 年，由于各方面的影响，储罐各区域已经发生不同程度的腐蚀，防腐问题刻不容缓。

本文将针对储罐底各区域进行简要的腐蚀机理研究，并选用合理的防腐措施进行储罐防腐。

1 储罐各区域腐蚀机理研究

1.1 混凝土基座断裂造成罐底腐蚀

储油罐基础的不均匀沉降和基础层出现裂缝是罐底腐蚀的主要原因（见图1），主要受以下几方面影响：（1）罐底板下沥青砂的老化；（2）储罐高低液位长时间转换运行；（3）承包商未按照计划书标准施工，材料和施工过程不合格；（4）土壤不均质性。

基础层一旦出现裂缝，雨水和大气侵入，同时底座下方也会有水、氧气、盐离子等通过缝隙聚集在储罐底板表面，形成腐蚀的初步条件。

罐底板腐蚀原因作用机理（见图1）。

图1 罐底板腐蚀原因作用机理图

1.2 罐内部腐蚀机理研究

储油罐内部腐蚀主要分为两部分：罐底水相部位和储罐储油部分。

1.2.1 罐底水相部位的腐蚀罐底内表面的腐蚀形貌为点蚀，主要是罐底积聚了酸性沉淀物，酸性水中含有大量的负氧离子，成为较强的电解质液，产生电化学腐蚀；加在罐底部分常见的腐蚀有：电化学腐蚀、焊缝腐蚀、冲刷腐蚀、堆集腐蚀、SRB（硫酸盐还原菌）腐蚀[1]等。

1.2.2 罐周围储油部位壁板的腐蚀该部位相对于罐底腐蚀速率较低，直接与油品接触，属于电化学腐蚀，腐蚀程度较低，造成电化学腐蚀的原因是油品中含有水以及各种离子产生的电解质。

2 日常生产中加剧储罐腐蚀的其他因素

（1）罐底搅拌器长期不使用，储油罐长期处于收发原油或备用状态，长时间罐底污水、油泥积聚，硫酸菌在无氧情况下生长快速，罐中原油含水量、无机盐、有机酸会不断累积，营造出良好的腐蚀环境，造成了储油罐内部的严重腐蚀。

（2）2019 年对采油厂来油和外输油品成分含量进行了测定，发现油品呈酸性，并含有S 和有机氯等成分，这会加重原油在管道和储罐的腐蚀速率，给原油的储输安全和储罐的防腐工作带来了很大影响。

近期通过对接收和外输油品成分检测，发现靖安、吴定两家上游单位，以及安边、杨井、胡五联来油中氯含量都比较高，外输长呼油品因为各家来油混合进罐，氯含量有所降低。

2021 年在储罐常规检查中发现储罐侧壁第三层壁板出现局部腐蚀现象（点蚀），罐壁内表面有许多凹凸不平的小坑，腐蚀部位为储罐第3 层，经测量最大深度已经达到2 mm，这种现象的出现和腐蚀介质中的活性阴离子，尤其是氯离子的存在密切相关，介质中存在活性阴离子时，平衡被破坏，使溶解占优势。严重时可能有底板侧壁穿孔漏油和罐顶塌陷出现。

（3）通常情况下储罐常采用覆盖层进行防腐（覆盖层使储罐钢板能够和腐蚀介质有效隔离），可是涂层本身有微孔，老化后易发生龟裂、剥离的现象，如果涂层脱落后不能及时发现维护处理，就会因为雨水侵蚀和长时间在空气中裸漏被紫外线照射加速腐蚀（见图2）。

图2 护栏漆皮脱落和罐顶浮盘防腐层破损

3 针对储罐现状的维护措施

3.1 阴极保护的应用

区域性阴极保护具有投资少、见效快的特点，实施站库区域阴极保护后可在很大程度上减缓站内管道、储罐等金属设施的腐蚀，延长了储罐大修周期。

储罐方面常见的阴极保护方式有两种：牺牲阳极保护法和外加电流阴极保护法，二者各有优缺点，具体（见表1）。

表1 外加电流阴极保护和牺牲阳极保护的比较

3.1.1 现有柔性阴极保护运行情况的分析油房庄生产运行库储油罐设计中的底板下配备有涂层和柔性阳极（见图3），壁板下设置环形钢筋混凝土底座和沥青砂垫层。

图3 10 万立方米储罐罐底外壁阴极保护柔性阳极敷设图

每座储油罐配备一个恒电位仪，各项参数（见表2），采用外加强制电流阴极保护的方法对每具储油罐罐底进行电位保护。

表2 阴极保护间各测点保护电位值（2021.2 月～7 月）

储油罐罐底板外侧的保护主要靠柔性阳极保护，罐底是否处于保护电位以及罐底能否受到保护和恒电位仪的运转好坏有直接的关系。

通过选取2021 年2 月到7 月正常状态时每月的最大最小保护电位作为研究对象，判断保护电位是否满足实际需求。

保护电位值处于-0.864～-1.141 V 的范围，最小值小于-0.85 V，保护电位在-0.850～-1.400 V，储罐底板下保护电位满足设计要求，每个储油罐都得到了保护。

建议：（1）在今后的管理中加强对阴极保护系统的培训和维护管理。①请专业人员对阴极保护装置进行系统专业的培训，使员工明白设备运行原理，对常见故障做出判断和解决。②对阴极保护装置明确责任人和责任义务，同时注意杂散电流干扰、特殊天气对阴极保护装置的干扰，加强设备日常的检修和维护。

（2）在今后罐底板下柔性阳极的建设中加强施工现场管理，严格参照施工图纸规范施工，提高罐底混凝土支墩和沥青砂防护层的施工质量，在油罐安装完毕后对边缘板做防渗水处理，避免大气、腐蚀介质侵入造成腐蚀。

3.2 牺牲阳极块保护的应用

3.2.1 罐底、罐壁加装阳极块的可行性分析在罐底板内侧和部分罐身圈板采用阴极保护技术上是可行的，但是考虑到外加电流的辅助阳极在储罐内不易检测和更换，只能在储罐内部选取体积小、寿命长的阳极块。2021 年8 月，拟在油房庄生产运行库3#、4#储油罐开展清罐作业，清罐后在罐底、罐壁以及加热浮盘管处加装阳极块，对储油罐下方及底板进行系统的保护。从稳定性和安全上考虑，建议选用铝合金作为阳极块。

3.2.2 实施后对储罐保护的分析铝合金阳极块在氯离子环境中使用寿命长、产生电量大、阳极性能良好，适宜在积水层中使用，通过实施该保护措施可以使储罐内部罐底内和侧壁2 m 以下得到有效保护。