徐鳳海
【摘 要】石油作為國家工業(yè)的重要資源,隨著它的需求量的不斷增長,石油的儲存問題也逐漸受到人們的重視。而儲油罐底板極易受到腐蝕,腐蝕具有隱蔽性、漸進性和突發(fā)性的特點。我們要加強監(jiān)測, 重視對腐蝕情況的分析、預測工作等, 防止油罐發(fā)生故障所導致的巨大經(jīng)濟損失,防患于未然,保證油罐長期穩(wěn)定運行,創(chuàng)造更大的價值。
【關鍵詞】鋼制; 儲油罐; 腐蝕; 防護; 修復
中圖分類號: U469 文獻標識碼: A 文章編號:
石油作為國家工業(yè)的重要資源,隨著它的需求量的不斷增長,石油的儲存問題也逐漸受到人們的重視。而儲油罐底板極易受到腐蝕,腐蝕具有隱蔽性、漸進性和突發(fā)性的特點.根據(jù)國內(nèi)外普查資料顯示,因腐蝕問題而導致的經(jīng)濟損失十分巨大,我們應重視儲油罐腐蝕問題的處理,不僅能節(jié)約資源,更能為國家節(jié)省開支,帶來巨大經(jīng)濟效益。
腐蝕的形式及成因
1997 年, 一萬方原油罐 G103 清罐, 1999 年一萬方原油罐 G102罐底穿孔。通過對罐底油泥取樣分析,得知 原油罐罐底點腐蝕機理在碳鋼表面的硫化物氧化皮或銹層有孔隙的情況下, 原油罐底水中 Cl一離子能穿過硫化物氧化皮或銹層到達金屬表面, 在金屬表面的局部地點形成小蝕坑。生成的 H+離子對金屬產(chǎn)生活化作用, 使小蝕坑繼續(xù)溶解, 成為孔蝕源??孜g源成長的最初階段, 溶解下來的金屬離子發(fā)生水解, 生成氫離子。這樣會使小蝕坑接觸的溶液層的 pH 值下降, 形成一個強酸性的溶液區(qū), 這反而加速了金屬的溶解, 使蝕坑繼續(xù)擴大、加深。2000 年, 發(fā)現(xiàn)三千方柴油罐 G203 抗風加強圈罐壁處有油滲出。經(jīng)分析油罐的外腐蝕也主要為電化學腐蝕。腐蝕介質(zhì)由雨水、空氣中的水分、硫、氮化合物、無機鹽組成。由于抗風圈鋼板常年被保溫棉包裹, 且外包鐵皮, 不透風, 使水分難以蒸發(fā), 腐蝕介質(zhì)容易集聚。久而久之, 容易在防腐較薄弱的地方形成局部甚至全部電化學腐蝕。而罐內(nèi)的高溫則加速了腐蝕。
1.1油罐底板材質(zhì)
油罐底板化學成分不均一,普通金屬油罐鋼板采用A3平爐鎮(zhèn)靜鋼或A:平爐沸騰鋼,含碳量在14%~22%的范圍內(nèi),硫的含量不應超過0.055%,磷的含量不應超過0.05%。硫磷含量增加使腐蝕速度加快,硫化物可以誘導小孔腐蝕。在焊縫處,焊接中熔敷金屬,熱影響區(qū)及母材之間的金屬電位存在差異。由于雜質(zhì)的電極電位比鋼板的電位高,這樣就形成腐蝕電池的陰陽兩極,雜質(zhì)作為腐蝕電池的陰極,鋼板作為腐蝕電池的陽極。
儲油罐底常有積水,這是由于濕空氣的水分凝聚沉積或油品收發(fā)時混入的,在積水中常含有溶于水的鹽類。另外油罐氣體空間部分的鋼板腐蝕生成物硫化鐵和硫化亞鐵掉落到罐底形成電解液。這樣就構成腐蝕電池的三個基本條件,即陰極、陽極和電解液。作為陽極的鋼板就會發(fā)生電化學腐蝕。這種腐蝕是儲油罐不可避免的腐蝕。
1.2罐底板結(jié)構的焊接因素
在焊接時,底板焊縫附近的防腐涂料經(jīng)常會被燒掉,使罐底腐蝕保護層遭到破壞,造成局部電化學腐蝕,增加了底板腐蝕的嚴重性。
2油罐建造時各種因素所造成的腐蝕
2.1除銹不徹底
鋼板在防腐處理過程中,除銹不徹底,使鋼板和瀝青底漆不能緊密粘合,油罐投產(chǎn)不久就會出現(xiàn)瀝青絕緣層和鋼板脫落現(xiàn)象,瀝青防腐絕緣層就起不到防腐的作用。
2.2地下水位較高
罐底外壁表面通常鋪有瀝青砂墊層,雖然在這種情況下罐底外壁不直接與土壤或巖石接觸,但含鹽的地下水會借助于毛細管的作用上升與罐底外壁接觸而產(chǎn)生電化學腐蝕。
2.3油罐周邊的嚴密性不好
油罐底部在防腐施工中,四周應用瀝青作嚴密的密封。否則雨水或順壁流下的滴水就很容易侵入罐底的周邊部位,使它形成腐蝕條件。
2.4油罐沉降不均
對于大直徑油罐由于不均勻沉降會因罐底的土壤充氣不均而形成氧氣濃度差電池。氧氣少的罐底中心部分成為氧濃差電池的陽極,使它成為受腐蝕的部位。
2.5雜散電流
雜散電流是一種漏電現(xiàn)象。如鐵路收發(fā)區(qū)和維修間,電流往往從路軌和電焊機等設施漏到地下進入油罐底部、再從油罐另一處流出。雜散電流從油罐流出的地方,成為腐蝕電池的陽極區(qū),腐蝕破壞就發(fā)生在這個區(qū)域。金屬的損失量與流過的雜散電流的電量成正比。電流引起的腐蝕相當嚴重。
3硫酸鹽還原菌引起的腐蝕是重油儲罐罐底內(nèi)部腐蝕的主要原因
在儲存煤油、柴油、重油等油品的罐中,罐底水中含有厭氧細菌有機物、硫酸鹽、HZS和C02笑成分。氧在這些油品中溶解度很低。這樣罐底水就處于缺氧狀態(tài),正好適于作為厭氧性細菌的硫酸鹽還原菌生存,特別是當溫度為25 ~30℃時。當水中有足夠的硫酸鹽及有機物質(zhì)時,就更促進了硫酸鹽還原菌參與腐蝕,硫酸鹽還原菌以無機物作為氫的受溶體與有機物還原一樣也放出能量,類似于發(fā)酵。對鋼鐵的腐蝕作用如下:
二.腐蝕特點
通過對 1 萬方原油罐罐頂、罐壁、罐底, 未內(nèi)防腐的汽油罐以及各類保溫罐長期監(jiān)測, 腐蝕情況的檢查、測定發(fā)現(xiàn), 油罐使用越久, 腐蝕程度情況越明顯。
(1) 油罐內(nèi)部底板的腐蝕重于其頂板, 頂板的腐蝕重于壁板上儲油面的變化段(即氣液相經(jīng)常交替出現(xiàn)的壁板), 而這部分壁板的腐蝕又重于常年在油面下的壁板。
(2) 油罐的邊緣板與中幅板的搭接焊縫處容易腐蝕。
(3) 腐蝕狀況是由多個點蝕形成片狀腐蝕, 穿透部位是個別的點蝕造成, 多數(shù)情況下穿透性孔蝕處的周圍不是嚴重的片狀腐蝕區(qū)。全面均勻的腐蝕很少發(fā)現(xiàn), 多數(shù)為分散、分區(qū)域的片狀點腐蝕。
(4) 保溫油罐的外壁, 靠近罐根 200mm 范圍內(nèi)腐蝕比較嚴重。表面狀態(tài)是由眾多點腐蝕(麻點)連成的片狀腐蝕。
(5) 未做內(nèi)防罐盛裝未堿洗的石腦油, 罐內(nèi)壁硫腐蝕嚴重, 因腐蝕生成物硫化亞鐵有聚集自然的現(xiàn)象, 造成油罐上人孔管壁處聚集的硫化亞鐵容易發(fā)生自燃。
三.今后的油罐防腐工作中應注意的幾個問題
綜合腐蝕產(chǎn)生的原因及采取的防護修復措施, 結(jié)合實際工作中的經(jīng)驗, 在今后的油罐防腐工作中應注意以下幾個問題:
1.防腐要從源頭開始重視,鋼材的選材, 防腐涂料的選擇, 罐體結(jié)構、保溫結(jié)構的設計等方面, 以及各類罐內(nèi)外防腐技術的應用, 新技術的推廣等都應考慮。
2.抓好防腐施工、檢驗、驗收關。特別是內(nèi)防的噴沙除銹關, 刷漆前, 必須將金屬表面尖銳突起磨平, 油污、銹、氧化皮、舊漆膜清除干凈, 達到 sa2.5 級標準, 施工時避開陰天下雨, 底漆面漆刷涂的間隔時間一定要掌握好, 確保各層之間粘結(jié)牢靠, 檢驗時, 漆膜厚度及表面電阻率一定要達標, 一般漆膜厚度0.2mm 以上, 表面電阻率小于 1GΩ(GB13348- 92)。
3.對介質(zhì)環(huán)境的防腐蝕處理(除去或降低介質(zhì)中的有害成分, 有針對性地加緩蝕劑, 重視油罐基礎的耐腐蝕防水結(jié)構)。
4.合理的電化學保護(陰極保護、犧牲陽極保護)。
5.防靜電涂料其主要由合成樹脂、導電填料、溶劑、添加劑組成,一般聚氨酯導靜電涂料適用于 60℃以下油罐, 環(huán)氧導靜電涂料適用于80℃以下油罐, 所以, 油罐在維修時, 用蒸汽蒸罐時, 特別要注意內(nèi)防腐層的保護, 不能長時間, 大汽量的蒸, 能不蒸罐則不蒸, 否則會造成防腐層的剝落。
6.進行合理的防腐蝕、緩腐蝕設計與施工。根據(jù)生產(chǎn)、資金情況, 1997 年以來, 對發(fā)現(xiàn)的油罐腐蝕問題進行了解決, 具體措施為: 在原罐底基礎上重新鋪設一層 8mm 厚的Q235AF 鋼板, 罐頂、罐底以及罐壁上下各一米刷涂 G4 防靜電環(huán)氧涂料厚度 0.2mm 以上。在抗風圈上下各 30 公分整體焊接 6mm 厚 A3 鋼板一圈。保溫時, 保溫鐵皮將抗風圈包裹起來, 與上下罐壁保溫連成一體, 有效的防止了雨水的進入以及侵蝕。保溫油罐根部罐壁處, 剪除原保溫 20 公分, 對罐壁進行防腐處理后, 重新保溫, 新鐵皮延長至水泥基礎下 20 公分。含硫較高的汽油罐, 進行了內(nèi)壁 H94 阻燃導電耐溫防腐蝕涂料刷涂, 厚度 0.2mm 以上。通過近幾年的檢查發(fā)現(xiàn), 防腐修復采取的措施效果良好, 有效延長了油罐的使用壽命, 取得了較好的經(jīng)濟和社會效益。
7.加強監(jiān)測, 重視對腐蝕情況的分析、預測工作等, 防止油罐發(fā)生故障所導致的巨大經(jīng)濟損失,防患于未然,保證油罐長期穩(wěn)定運行,創(chuàng)造更大的價值。
五.結(jié)語
綜上所述,油罐底部的腐蝕原因是多方面的,它不僅給油庫帶來嚴重的經(jīng)濟損失,同時也帶來事故隱患。因此必須對油罐的腐蝕進行全面分析,從建罐開始,擇優(yōu)選擇防腐涂料,采用新工藝,加強防腐施工管理,對油庫進行綜合治理,以保證油庫正常安全生產(chǎn)。
【參考文獻】
[1] 盧綺敏: 石油工業(yè)中的腐蝕與防護.化學工業(yè)出版社, 2001.9.
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[3] 魏寶明: 金屬腐蝕理論及應用.化學工業(yè)出版社, 1999.
[4]GB13348- 92.液體石油產(chǎn)品靜電安全規(guī)程
注:文章內(nèi)所有公式及圖表請以PDF形式查看。