原油储罐内腐蚀及防腐措施分析

陈朋

中国石油天然气股份有限公司冀东油田分公司 河北 唐山 063000

联合站原油储罐内防腐极其重要，原油储罐是存储和运输原油的关键设施，储罐通常由钢材制成，钢材容易受到腐蚀的影响。采取合理防腐措施可以防止储罐壁在与原油接触时发生腐蚀，腐蚀可能导致钢结构的减弱和损坏，从而降低储罐的寿命和可靠性，腐蚀可以导致储罐壁的穿孔和裂缝，进而引发泄漏，泄漏会导致环境污染和安全风险，对生态系统和人类健康造成严重影响，防腐措施可以减少储罐发生故障的风险，降低火灾、爆炸等事故的可能性，保护工作人员和设施的安全[1]。本次研究主要是对联合站内原油储罐内腐蚀的原因及防腐措施分别进行研究，为保障原油储罐的使用安全奠定基础。

1 原油储罐内腐蚀原因分析

1.1 原油成分

原油中常含有硫化氢和其他硫化物，硫化氢是一种强酸性气体，能与金属表面发生电化学反应，导致腐蚀，原油中可能含有水分，特别是在输送和存储过程中，由于温度和压力的变化，可能导致水分凝结，水分能够加速金属腐蚀的发生，特别是在油水界面处。原油中含有氯化物也会加速金属腐蚀的过程，氯化物离子在一定条件下能够形成高度腐蚀性的物质，某些原油中可能含有酸性物质，如有机酸等，这些物质能够加速金属的腐蚀过程，原油中的氧气也是造成腐蚀的重要因素，氧气与金属发生氧化反应。这些腐蚀性成分在原油储罐内与储罐壁的金属相互作用，引发电化学反应，从而导致金属腐蚀[2]。

1.2 油水界面

在原油储罐内油水界面是腐蚀的高危区域，因为油水界面附近的条件常常促使电化学腐蚀反应的发生。油水界面处的金属表面可能会受到湿润环境的影响，特别是当储罐内有水分存在时，湿润的环境有利于电化学腐蚀反应的发生，油和水具有不同的电化学性质，因此在油水界面附近可能会形成电化学差异，引发电池腐蚀，这种电化学差异可能导致金属表面的局部腐蚀[3]。油水界面附近可能会发生一些特定的化学反应，产生酸性物质或其他腐蚀性物质，油水界面附近由于温度和压力的变化，可能形成腐蚀的电化学条件，例如在水蒸发的情况下，浓缩的盐类等腐蚀性物质可能会在油水界面处产生。

1.3 沉积物

原油储罐内的沉积物是导致腐蚀的一个重要原因，沉积物可以形成在储罐内壁和底部，与原油接触并影响金属表面。沉积物中可能含有水分，特别是当储罐内有潮湿的条件时，沉积物会吸收水分，这样的湿润环境有利于电化学腐蚀的发生，沉积物可以在金属表面形成小区域，形成电池腐蚀，沉积物可能在金属表面形成不均匀的层，导致电化学反应差异，沉积物中可能含有一些腐蚀性成分，如硫化物、氯化物等，这些物质可以与金属发生化学反应，沉积物在油水界面附近形成的凹凸不平的表面有利于形成湿润环境，腐蚀产物也可能会沉积在储罐内壁上，这些产物可能比金属更易腐蚀，形成局部腐蚀，促进腐蚀的发生。

1.4 机械损伤

在原油储罐内，机械损伤可能是由于储罐内部或外部的机械作用引起的，在储罐内部操作或维护过程中，如发生储罐内部的金属表面受到撞击和碰撞，会造成涂层破损或金属暴露，将得到金属表面暴露在原油中，类似于撞击、机械刮擦可能导致储罐内部金属表面的涂层破损或金属裸露，增加了腐蚀的风险[4]。沉积物和颗粒物的积累可能会在储罐壁上形成局部腐蚀的焦点，尤其是当这些颗粒物中含有腐蚀性成分时，长期受到机械振动、应力和变形可能会引起金属疲劳，疲劳的金属容易形成裂纹，这些裂纹又可能成为腐蚀的起始点，储罐内部的压力变化、储罐扩张或收缩等因素可能导致金属表面受到拉伸和压缩，这可能导致涂层开裂或金属裸露。

1.5 温度压力

原油储罐内部可能会受到高温影响，尤其是在炎热的气候或储罐附近有热源的情况下，高温条件可能加速腐蚀反应的发生，特别是对一些腐蚀性成分敏感的金属，在储罐内部，可能存在温度梯度，即不同位置温度不同，这样的温度差异可能导致电化学反应差异，形成电池腐蚀。储罐内部可能由于原油注入、排放或温度变化等因素，导致压力的变化，这些压力变化可能影响腐蚀反应的速率，温度和压力的变化可能引起金属应力的变化，导致金属表面的局部拉伸或压缩，从而影响涂层的完整性或金属表面的裸露，增加了腐蚀的风险[5]。

1.6 电化学反应

原油中含有多种腐蚀性成分，与储罐内金属壁发生电化学反应导致腐蚀。原油中的酸性物质，如有机酸和硫化氢等，可以与金属发生电化学反应，形成酸性环境，原油中含有氧气，与金属发生氧化还原反应，形成氧化物或氢氧化物，促使金属腐蚀。储罐内可能存在局部腐蚀点，形成非均匀电化学环境，导致电池腐蚀的发生，如果储罐内存在空气和水，形成湿润环境，这也会加速电化学腐蚀反应，储罐内可能存在不同材质的金属，形成金属异质性，导致电池腐蚀，加速金属的腐蚀过程。

2 原油储罐内防腐措施研究

2.1 防腐涂层

联合站原油储罐内的防腐涂层是非常重要的，它可以保护储罐壁的金属免受原油中的腐蚀性成分和环境影响，延长储罐的使用寿命，并确保储罐的安全运行。根据储罐内的原油成分和操作环境，选择适合的防腐涂层材料，不同类型的原油和操作条件可能需要不同种类的涂层来保护储罐壁，常见的防腐涂层类型相对较多，环氧涂层是一种常见的防腐涂层，它具有优异的耐腐蚀性能和附着力，环氧涂层能够有效隔离金属表面和原油之间的接触，防止腐蚀的发生，酚醛涂层是一种耐高温、耐化学腐蚀的涂层材料，适用于一些高温高压的原油储罐，聚氨酯涂层具有优良的耐候性和耐腐蚀性能，能够在各种环境条件下保护金属表面，聚酯涂层具有优异的耐腐蚀性能和耐化学性，常用于储罐内部的防腐保护，非晶氧化硅涂层可以形成均匀的薄膜，提供优异的耐腐蚀保护，聚乙烯涂层是一种简单且经济实惠的防腐涂层，适用于一些不要求高耐腐蚀性能的储罐。确保防腐涂层均匀涂覆在储罐内壁上，避免漏涂和空隙，以保证涂层的完整性和有效性，由于储罐内可能存在温度和压力变化，选择耐高温和耐压涂层，以确保涂层在各种条件下都能正常工作。在涂层施工过程中，要进行质量控制，确保涂层符合相关的标准和规范，以保证涂层的质量和耐久性，在进行涂层施工之前，对储罐表面进行检查，确保表面光洁、干燥和无油污等杂质，必要时进行打磨、清洁和除锈处理，确保涂层的附着力，严格控制施工工艺，确保涂层的厚度均匀、无气泡和流挂现象。采用适当的涂装技术和设备，保证涂层施工质量，派遣专业监督员在施工现场进行监督，确保施工符合标准和规范，监督员要及时发现和纠正施工过程中的问题，避免涂层施工质量不合格，对涂层进行厚度测量，确保涂层的厚度满足标准要求，过厚或过薄的涂层都可能影响涂层的效果和耐久性。

2.2 阴极保护

在储罐内部设计并安装阴极保护系统，这涉及到合适的电流源、阴极材料的选择，以及电流分布和密度的计算，系统设计要考虑储罐的尺寸、结构和金属壁的特性，首先需要对储罐进行腐蚀评估，了解储罐内部和外部金属壁的腐蚀情况和腐蚀速率，这可以通过定期的检查和测试获得，腐蚀评估的结果将指导阴极保护系统的设计，根据储罐的具体情况，选择合适的阴极保护系统类型，主要有两种类型，外部阴极保护和内部阴极保护，外部阴极保护是将阴极材料直接安装在储罐外壁上，内部阴极保护是将阴极材料安装在储罐内部。选择适合的阴极材料，常见的阴极材料包括铝、锌、镁等，这些材料在电化学上更容易氧化，从而形成阴极，保护储罐内的金属表面，镁是一种常用的阴极材料，具有良好的阴极保护性能，它的优点是价格相对低廉，且在电化学上更容易被氧化，形成阴极，从而保护储罐的金属表面，锌同样具有良好的阴极保护性能，它也相对便宜且易于加工，可以被用于不同类型的储罐，铝是一种高效的阴极材料，具有较高的阴极保护效率，它对于一些需要较高防腐保护水平的储罐尤为适用。确保阴极保护系统供应足够的电流，使得阴极保护正常工作，需要进行电流密度的计算，以确保涂层和金属表面得到均匀的保护。建立阴极保护系统的监控措施，定期检查电流供应、阴极材料的状况以及阴极保护效果，及时进行系统维护和更换阴极材料。

2.3 维护检查

建立定期检查计划，对原油储罐内的防腐措施进行检查，检查的频率可以根据储罐的使用情况和环境条件而定，通常是每年或每半年进行一次，对储罐的外表进行视觉检查，观察是否有涂层脱落、龟裂、起泡等现象，同时检查储罐的金属表面是否有生锈或腐蚀的迹象。定期对涂层厚度进行测量，确保涂层的厚度在设计要求范围内，过厚或过薄的涂层都可能影响防腐效果，检查涂层是否有漏涂或未涂覆到位的情况，漏涂可能导致金属表面暴露，增加腐蚀风险，对阴极保护系统进行电位测量，确保阴极保护系统的正常运行，根据电位测量结果，调整阴极保护系统的工作状态。及时修复涂层损伤和腐蚀点，确保涂层和阴极保护系统的完整性，同时进行必要的维护工作，保持防腐措施的有效性，对维护检查的结果进行记录，建立储罐防腐措施的维护档案，记录涂层和阴极保护系统的检查结果和维护措施，便于后续追踪和管理。

2.4 控制温度湿度

原油储罐内的温度会受到外界环境和储存液体的影响，高温环境可能加速腐蚀过程，因此需要采取措施降低储罐内部的温度，常见的温度控制措施包括使用遮阳板或保温材料来降低外界热辐射，同时可以通过通风或冷却系统来控制储罐内部的温度。高湿度环境可能导致储罐内的水分含量增加，控制储罐内部的湿度是重要的防腐措施之一，可以使用除湿设备或通风系统来控制储罐内部的湿度，保持湿度在合适的范围内，建立温度和湿度的监测系统，对储罐内部的温湿度进行实时监测，监测系统可以提供及时的数据，帮助运营人员了解储罐内部的环境条件，并做出相应的调整和控制。

2.5 防止机械损伤

确保储罐的安全操作，避免机械损伤的发生，操作人员应严格遵守相关的操作规程，避免使用尖锐、硬物撞击或刮擦储罐表面，避免储罐与其他设备或结构发生碰撞，在设计储罐的位置和周围环境时，要考虑到可能的碰撞风险，并采取相应的防护措施，防止重物或机械设备对储罐施加不必要的外部荷载，在储罐周围设置防护栏杆或隔离带，防止人员或设备不慎靠近储罐，在储罐的易受机械损伤的区域，如进出口口部、横截面收口等，可以采用抗磨损涂层或增强材料进行保护。

2.6 强化储罐设计合理性

选择合适的材料是储罐设计的基础，需要考虑原油的化学性质、温度、压力等因素，以及储罐的尺寸和结构特点，选用耐腐蚀性能优良的材料，如碳钢、不锈钢或特殊合金，能够有效降低腐蚀风险。合理设计储罐的结构，确保其能够承受预期的液体压力和外部荷载，充分考虑结构的强度、稳定性和抗震性能，确保储罐的安全运行，储罐设计要考虑所处的环境条件，包括温度、湿度、风载和地震等因素，采取相应的措施，确保储罐在各种环境条件下都能正常运行和防腐。在储罐设计时要考虑维护和检修的便利性，合理布置入口和出口，设计方便的检查孔和维修通道，方便运营人员进行日常维护和检查。对储罐内部金属表面的腐蚀情况进行评估，可以使用非破坏性检测技术来检测金属壁的厚度和腐蚀程度，根据腐蚀评估的结果，将储罐划分为不同的风险等级，对于腐蚀严重的储罐，需要采取更加严格和紧急的防腐措施，通过对储罐内部和外部金属表面的厚度测量，计算腐蚀率，腐蚀率计算可以评估腐蚀的程度和速率，帮助判断防腐措施的有效性。

3 结论

综上所述，原油储罐属于联合站内的重要设备，但是受到多种因素的联合影响，导致原油储罐内腐蚀问题出现的概率相对较高，如果其内腐蚀问题相对较为严重，不但会影响其使用安全，还将会导致其使用寿命严重降低，需要根据腐蚀问题出现的原因，采取多种类型的防腐措施，降低其腐蚀速率，保障联合站内原油储罐长期处于安全可靠状态。