石油管道和儲罐的腐蝕及其防護技術(shù)

周耀(中化興中石油轉(zhuǎn)運(舟山)有限公司，浙江 舟山 316000)

0 引言

石油作為重要的戰(zhàn)略物資，對工業(yè)發(fā)展有著不可替代的作用。由于材料的特殊性，石油在運輸和儲備的過程中，往往會因為腐蝕而造成損失。所以要增強管道以及儲存罐的防腐特性保證石油的運送以及儲備穩(wěn)定。

1 造成石油管道與儲罐腐蝕的原因

石油作為一種重要的能源，在外表上呈現(xiàn)粘稠與深褐色，為液體狀。由于石油廣泛應用在能源供給工業(yè)制造等工業(yè)的各個領(lǐng)域中，所以也被稱為工業(yè)的血液，在戰(zhàn)爭和日常國家發(fā)展中，石油也被稱為首要的戰(zhàn)略級能源物資，由此可見石油的重要程度。隨著工業(yè)化的迅速發(fā)展，石油的需求量逐年增加，我國作為石油的消耗大國之一，對石油有著廣泛的需求，所以對石油的運輸以及儲存等工作非常嚴格[1-2]。因為各輸油管道以及儲存罐使用頻率高，時間長，而且大部分石油管道與儲罐的制作材料為金屬，但是石油作為一種天然能源，其本身存在少量的硫化物等成分，而這些成分會對金屬造成一定的腐蝕。從全球角度出發(fā)，石油資源的大量需求，以及各國之間對石油資源的激烈競爭，所以油田為了增加石油的開采量，滿足國家發(fā)展對石油的需要往往會在石油中加入許多添加劑，從而導致石油的含硫量越來越多，因此加劇了對管道的腐蝕，導致管道與儲罐的使用壽命并不能依據(jù)設計時的標準。

我國的石油管道大部分都是由金屬材料構(gòu)成，但是這些材料在使用的過程中往往受到環(huán)境及氣候等因素的影響。從兩者之間會發(fā)生間質(zhì)性反應，導致管道與儲罐出現(xiàn)腐蝕的現(xiàn)象。所以管道的施工方式并不能緩解管道的腐蝕情況，無論是深埋施工還是架空施工，都會造成金屬的逐漸腐蝕。管道的腐蝕反應最主要的原因是金屬與環(huán)境氣候等各類因素產(chǎn)生化學反應，電化學反應等原因。

2 對石油管道的防腐措施

2.1 保護膜涂層防腐

保護膜防腐實質(zhì)上指的就是通過為石油管道通過相應的適配的化學材料，對石油管道的外層環(huán)境進行優(yōu)化，從而將石油管道和外界相隔離，減少外界腐蝕因素對石油管道造成的損害，從而達到石油管道的防腐處理。一般來講，保護層防腐是石油管道防腐中最常見的保護方式之一，該方案具有價格便宜和操作方面的優(yōu)勢，所以在實際的石油管道防腐保護中得到了大量的應用。雖然該方法較為實用，但是在實際應用中還是有著許多問題需要進一步的改進，其中最主要的問題就是涂層容易遭受到損害[3-4]。在石油的實際運輸過程中，因為管道時常和外界事物產(chǎn)生碰撞和摩擦，所以久而久之便會造成石油外涂層的磨損損害。因此降低了涂層的使用壽命，從而導致其防腐效果達不到理想目標。為了減少這種情況的發(fā)生，就要依據(jù)使用環(huán)境進行進一步的處理，選擇恰當?shù)姆雷o保護方法，首先可以對涂層的原料進行進一步的優(yōu)化，讓涂層盡可能的達到最優(yōu)的防腐保護效果，所以在實際的防涂層材料中，常使用二層聚乙烯，三層聚乙烯等成分。將優(yōu)化后的燃料對水管道與儲存罐進行再次的涂層技術(shù)方面的加工，盡量保證涂層可以滿足管道和儲存罐的防護需要。在實際應用中石油管道與儲存罐的防腐，往往需要實行三層涂層防護處理，首先管道與儲存罐最里面的一層涂料往往是環(huán)氧粉末，中間一層為粘結(jié)劑，圖層的最外層為聚烯烴。三層防護涂層技術(shù)可以有效的對石油管道進行防腐最大限度的提升，最終減少了在實際過程中因為碰撞擠壓造成的防腐涂層的損壞，從而降低石油管道儲存罐的防腐效果。能夠有效避免石油管道與儲存罐，因為腐蝕帶來的經(jīng)濟損失和危險。

2.2 陰極保護

陰極保護技術(shù)的使用由來已久，最開始出現(xiàn)于上世紀三十年代，工業(yè)的快速發(fā)展大大增加了石油的需要，所以在科技的日新月異下，陰級保護技術(shù)開始用于管道與儲存罐的防護處理。該技術(shù)在五十年代得到了廣泛應用，其防護技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)有了成熟的運營體系[5-6]。該技術(shù)的突出優(yōu)點在于涂層保護中的許多缺陷都可以由該技術(shù)進行彌補和完善，利用該技術(shù)，可以對原有的促成保護技術(shù)進行彌補，從而提高石油管道和儲存罐在使用過程中的防腐效果和安全性。該技術(shù)發(fā)展成熟有明確的規(guī)定標準和嚴謹高效的流程標準，另外該方法在實際應用中操作簡單并且價格低廉，而且在環(huán)境保護方面有著明顯的優(yōu)勢，對地下環(huán)境不會起到破壞和污染影響，還可以保護管道與儲存罐的電流環(huán)境，對雜散電流進行排流。

2.3 活性金屬防腐

在石油管道與儲存罐中腐蝕原因中，大部分原因是因為化學反應導致，所以對導致水管道腐蝕的相關(guān)化學反應進行研究，對其形成機理進行探索，可以減緩腐蝕情況。其主要化學反應指的是家屬材料，在化學反應中為陽性，其性質(zhì)相對活躍，所以在失去了電子產(chǎn)生了因陽離子時，便會形成陽極。同樣的陰離子也會產(chǎn)生相應的效果形成引起陰極，所以就會導致管道產(chǎn)生類似電池的效果，從而加速管道腐蝕[7]。通過該化學反應原理可以進行管道改良，例如在管道中加入比管道金屬更加活躍的金屬元素讓該元素首先被氧化形成陽離子，降低了石油管道自身所產(chǎn)生的化學反應，從而降低了管道的氧化情況，起到延緩腐蝕、保護管道的作用。

2.4 上管道外防腐

上管道外防腐指的是對管道進行刷防銹漆，防銹漆一般包括兩種底漆與面漆兩種。底漆有著抗腐蝕和粘合力強的特點，面漆往往采用韌性較強的鋁粉漆在涂抹的過程中要依據(jù)嚴格的工序步驟進行，該防腐技術(shù)主要是減少環(huán)境地質(zhì)和氣候等原因?qū)艿赖呢撁嫘Ч?。通過物理方式為管道進行保護層防護，從而減少外側(cè)的腐蝕，但是管道內(nèi)側(cè)卻無法得到相應的保護效果，所以在使用外層涂抹防護的同時，還要對內(nèi)側(cè)的防腐進行相關(guān)的處理。

3 石油儲存罐的防腐

3.1 石油儲存罐罐內(nèi)防腐

在石油儲藏罐的防腐中。罐內(nèi)防腐是最重要的部分。在實際的防腐操作中，一般依據(jù)不同的原油種類進行相應的儲存罐裝填。比如汽油與柴油等不同原油都需要不同的儲存罐裝備，一般儲存罐包括頂罐和浮頂罐的兩種。不同種類的儲存罐，其防腐處理也有著很大不同。依據(jù)實際經(jīng)驗，罐內(nèi)防腐是最重要的環(huán)節(jié)，由于罐內(nèi)是石油液體的直接接觸部位，所以根據(jù)罐內(nèi)接觸部位的不同，也會有著不一樣的防腐技術(shù)，例如有些地方主要受到電腐蝕，有些地方受到化學腐蝕。

一般來講，對石油液體直接接觸的部分，往往受到氣體腐蝕，腐蝕氣體主要為酸性氣體，還有一些成分是在石油輸入的過程中所帶進的二氧化碳或者是水蒸汽。這些成分會與石油的一些揮發(fā)氣體進行化學作用，產(chǎn)生一定的酸性氣體，從而導致石油罐的頂端腐蝕，該過程往往被稱作氧氣去極化反應，該化學反應會對儲存罐頂部造成相當嚴重的腐蝕，根據(jù)實際腐蝕情況，氣體腐蝕效果甚至比直接接觸石油液體部分的罐體嚴重許多，甚至能超出后者10倍以上[8]。還有一種情況是在進行石油運輸中會因為罐體的不穩(wěn)定產(chǎn)生石油的碰撞晃動的情況，這種情況會導致石油產(chǎn)生更多的揮發(fā)氣體，揮發(fā)氣體和液體交融的地方會造成更加嚴重的腐蝕，甚至比氣體單腐蝕情況還要嚴重。

除了不與石油直接接觸的罐頂位置，罐壁和罐底等直接接觸石油的地方也會產(chǎn)生相應的腐蝕，一般來講罐壁和罐底時間過長便會導致相應的化學性質(zhì)改變，與罐壁不同，罐底的腐蝕因素較為復雜，首先是水分子堆積導致的腐蝕，另外由于石油中的各項雜質(zhì)堆積所導致的腐蝕。這其中不僅僅是化學腐蝕，還包括電化腐蝕等情況，總的來講，其最主要的腐蝕情況還是化學腐蝕。針對這種情況最常用的是涂層防腐技術(shù)，在材料選擇上要選擇具備耐酸堿腐蝕以及具有強附著力特點的材料進行，其中環(huán)氧類涂料的使用較為廣泛，而且碳納米聚合物也因為具有優(yōu)秀的強耐溫性，大量應用在輕儲罐的防腐蝕處理中。另外還可以使用陰極保護技術(shù)對儲存罐進行電氣化防防腐。另外還要注意在設計儲存罐的研發(fā)階段，首先要斷儲存罐中經(jīng)常被腐蝕或者是腐蝕嚴重的部位進行強化處理，例如增加金屬的材料厚度，從而延長儲罐的壽命，并且在儲罐的使用中要定期進行維修檢查，查看罐內(nèi)的腐蝕情況降低，由于腐蝕帶來的經(jīng)濟損失和事故。

3.2 儲罐外防腐

儲罐防腐除了除罐內(nèi)防腐，還包括儲罐外防腐。儲罐外壁受到的腐蝕主要來源于空氣環(huán)境，也就是常說的大氣腐蝕。在實際情況中，罐壁外的腐蝕程度往往和罐體所經(jīng)過的區(qū)域氣候和環(huán)境有著密切的關(guān)系，另外也會受到空氣質(zhì)量等環(huán)境因素的影響。比如在我國沿海城市，由于沿海城市的水氣和濕氣與內(nèi)陸地區(qū)相比明顯較高，并且沿海地區(qū)的經(jīng)濟較為發(fā)達，工業(yè)發(fā)展程度高，其空氣污染也比較高，因此導致空氣中的各類污染物要高于內(nèi)陸地區(qū)，比如二氧化硫與二氧化碳的含量。所以這些空氣污染成分便會對儲罐的外壁造成腐蝕，所以需要在罐外進行涂層處理材料，要選擇能夠防水的油漆與油脂等材料，也可以選擇具有防酸性的環(huán)氧類涂料。另外提高石油的品質(zhì)和選擇耐腐蝕材料，石油在進行入罐儲存時，要做好相應的處理，盡量減少相應的具有腐蝕性添加劑，盡量選擇耐磨性好的罐體材料，以此來避免不銹鋼材料經(jīng)常出現(xiàn)的點蝕和應力腐蝕導致的開裂現(xiàn)象。

4 結(jié)語

石油作為工業(yè)化發(fā)展的最重要戰(zhàn)略物資之一，對國家的經(jīng)濟發(fā)展和國家安全有著重要的意義。所以在石油管道的運輸和儲備中做好這類工作是維護石油戰(zhàn)略儲備任務安全與保障國民經(jīng)濟發(fā)展需要的重要工作，必須給予相應的重視。想要減少石油管道和儲存罐的腐蝕，就要依據(jù)實際情況選擇各類保護方法，另外在能源方面也要提高石油的本身質(zhì)量，選擇防腐效果好的材料進行管道和儲罐的制作。