原油儲罐底板發(fā)生腐蝕穿孔的原因分析

孫永泰

（遼寧省遼中縣水利化工設(shè)備廠 遼寧遼中）

一、引言

儲油罐是石油、石化行業(yè)儲存、輸送油品不可缺少的設(shè)施，因儲罐的腐蝕穿孔造成的損失十分嚴(yán)重。目前公認(rèn)比較有效的儲罐防腐蝕措施是采用涂料與陰極保護(hù)相結(jié)合的方式，但一座儲存中原油田原油的儲罐，在采用此種防腐方式后，發(fā)現(xiàn)其腐蝕速度反而加快，為了解其腐蝕原因，對此儲罐的腐蝕情況進(jìn)行調(diào)查分析。

二、儲罐腐蝕情況

此座儲罐建于1997年，罐高17.85 m，直徑28.5 m，容積為1萬立方米。2008～2009年進(jìn)行大修，更換了所有的中幅板及邊緣板，下表面涂刷無機(jī)富鋅涂料，厚度為140 m，并在2010年10月投用了區(qū)域性陰極保護(hù)。上表面采用導(dǎo)靜電涂料，厚度250 μm，加鋁合金犧牲陽極進(jìn)行防護(hù)（表1）。

表1 儲罐基本情況（2009年大修后）

2013年6月儲罐罐底板腐蝕穿孔發(fā)生漏油事故，被迫停止使用，運(yùn)行時間不到3年。經(jīng)過對儲罐底板腐蝕情況進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)罐底板腐蝕總面積達(dá)23.6 m2在1729個檢測點(diǎn)中，有1229個點(diǎn)為腐蝕點(diǎn)，腐蝕比率71%，并有32個點(diǎn)已經(jīng)腐蝕穿孔（表2）。

表2 儲罐底板腐蝕情況

2009年大修后，由于罐底板腐蝕嚴(yán)重，決定全部更換罐底中幅板，對拆除的罐底板逐一進(jìn)行檢查時發(fā)現(xiàn)，上表面呈不均勻腐蝕，局部腐蝕點(diǎn)處防護(hù)涂層已經(jīng)不存在，腐蝕坑點(diǎn)深淺不一，呈波紋狀深入，在32個腐蝕穿孔中，有24個點(diǎn)為底板腐蝕穿孔，8個點(diǎn)為焊縫全部腐蝕，腐蝕點(diǎn)邊緣的防護(hù)涂層也出現(xiàn)剝離撬起，下面的金屬表面已出現(xiàn)銹蝕。鋁合金犧牲陽極都已耗盡，用于固定的鋼筋也已發(fā)生腐蝕，部分已經(jīng)斷掉，只剩焊點(diǎn)處的一小部分。在邊緣板處也存在一定的腐蝕坑點(diǎn)，此次大修沒有對邊緣板進(jìn)行更換，而是采取了對腐蝕點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)焊加強(qiáng)，在腐蝕點(diǎn)比較密集處采用補(bǔ)板的方法，其中最大的一塊補(bǔ)板達(dá)到500×800 mm，并對角焊縫處的腐蝕點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)焊。

罐底板下表面腐蝕較輕，部分防護(hù)涂層脫落，有均勻性腐蝕或銹斑，無局部點(diǎn)腐蝕現(xiàn)象。罐底板下的瀝青沙墊層完好，無松動及滲水現(xiàn)象。

三、腐蝕原因分析

根據(jù)腐蝕檢測報(bào)告及現(xiàn)場調(diào)查表明，儲罐底板腐蝕主要發(fā)生在上表面，且以點(diǎn)腐蝕為主。一般認(rèn)為，儲罐上表面采用涂料與犧牲陽極相結(jié)合的方式進(jìn)行防護(hù)，是一種比較合理有效的保護(hù)方式，但此座儲罐在采用了這種防護(hù)方法，運(yùn)行不到3年時間就發(fā)生腐蝕穿孔漏油，究其原因可能有幾個方面。

1.涂層的防護(hù)性能

涂層是腐蝕性介質(zhì)與金屬基體之間的一道屏障，本身必須具有良好的耐腐蝕性，能抵御油水介質(zhì)，含有氯化物、硫化物及含鹽量高的介質(zhì)的腐蝕。常用的防腐涂料其成膜物質(zhì)本身的耐腐蝕性能夠滿足儲罐內(nèi)腐蝕環(huán)境的要求，但在涂料中加入導(dǎo)電填料，使其達(dá)到防靜電要求后，涂層的防腐性能可能會發(fā)生很大的變化。

2.施工質(zhì)量問題及涂料配比不當(dāng)引發(fā)腐蝕

防腐涂層必須與金屬基體間具有良好的粘接性能，才能起到良好的保護(hù)作用。但在施工過程中由于質(zhì)量控制不嚴(yán)格，金屬表面除銹達(dá)不到要求的等級，就會使涂層與金屬基體之間的結(jié)合能力下降，易于剝離，在涂層的涂刷過程中，由于人為或其他因素，會在涂層局部產(chǎn)生針孔或缺陷。另外，導(dǎo)靜電涂料是在成膜物質(zhì)中加入石墨粉等導(dǎo)電填料，在配料中若為提高涂層的導(dǎo)電率，使石墨粉等含量過高，就會使涂層的抗?jié)B透性能下降，腐蝕性介質(zhì)易于到達(dá)金屬表面。

3.犧牲陽極與涂料搭配不當(dāng)

在儲罐底板的上表面使用犧牲陽極是對涂層防腐起到一個輔助保護(hù)的作用，當(dāng)涂層出現(xiàn)缺陷或破損時，犧牲陽極可以為其提供保護(hù)電流，使缺陷或破損點(diǎn)成為陰極，以減緩或消除金屬基體的腐蝕。當(dāng)儲罐內(nèi)壁所采用的防腐涂料是導(dǎo)靜電涂料時，由于涂層的電阻率較低，起不到絕緣的作用，犧牲陽極的電位又低于涂層的電位，導(dǎo)致犧牲陽極與其周圍的防腐層間形成電回路，在不存在缺陷或破損點(diǎn)時犧牲陽極也處于工作狀態(tài)，且其范圍很小，犧牲陽極材料很快被消耗掉，起不到應(yīng)有的保護(hù)作用。

4.局部破損點(diǎn)加速金屬腐蝕

當(dāng)涂層局部出觀損壞時，涂層相對于暴露于腐蝕性介質(zhì)中的金屬基體，成為陰極，而暴露的金屬基體則相對成為陽極，形成了大陰極、小陽極的腐蝕電池形態(tài)，特別是當(dāng)儲罐下部積水中存在Cl-，S2-時，其電化學(xué)腐蝕程度是相當(dāng)嚴(yán)重的，在短時間內(nèi)就會使罐底板發(fā)生腐蝕穿孔。

四、結(jié)論及建議

（1）這座原油儲罐的底板腐蝕穿孔起始于內(nèi)表面腐蝕。

（2）采用導(dǎo)靜電涂料與犧牲陽極配套使用時，犧牲陽極的消耗速度過快。

（3）涂料與犧牲陽極相結(jié)合的保護(hù)方式是已被公認(rèn)的比較合理有效的防腐蝕措施，但前提是施工過程必須嚴(yán)格按照施工規(guī)范進(jìn)行，確保施工質(zhì)量。

（4）在涂刷導(dǎo)靜電涂料時，建議使用無機(jī)富鋅涂料或有機(jī)富鋅涂料為底層涂料，一但表面涂層出現(xiàn)損壞，底層涂料會作為犧牲陽極，對罐底板起到一定的保護(hù)作用。

（5）在涂刷導(dǎo)靜電涂料時，應(yīng)按適當(dāng)比例添加石墨粉等導(dǎo)電物質(zhì)，不能片面地追求導(dǎo)電率而提高比例，使涂層的針孔率增加，而導(dǎo)致抗?jié)B透性能下降。

（6）探索使用絕緣性涂料與犧牲陽極相結(jié)合的保護(hù)方式。根據(jù)GB l3348——1992《液體石油產(chǎn)品靜電安全規(guī)程》的要求，原油在流動、攪拌、灌入等過程中產(chǎn)生的靜電荷必須迅速釋放，以避免可能發(fā)生的火災(zāi)或爆炸事故，采用絕緣涂料與犧牲陽極相結(jié)合，犧牲陽極可以起到有效的導(dǎo)電作用，迅速地將產(chǎn)生的靜電荷導(dǎo)走，可起到同導(dǎo)靜電涂料同樣的作用。當(dāng)涂層出現(xiàn)破損時，犧牲陽極將對裸露的金屬基體進(jìn)行集中的電流保護(hù)，消除局部腐蝕電池，彌補(bǔ)涂層防護(hù)的不足，從而延長儲罐防護(hù)層及儲罐本身的使用壽命。