加氫尾油罐底板泄露腐蝕分析及對(duì)策

李志鵬(中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州 516086)

1 簡(jiǎn)述

石化某廠加氫尾油罐區(qū)基礎(chǔ)為填海造地形成，填充材料主要為海底泥沙。原油罐罐區(qū)設(shè)有4 臺(tái)儲(chǔ)罐，共計(jì)20000m3，2011 年投入使用，每個(gè)罐容積為5000m3，工作溫度70℃，工作壓力-0.39～1.5KPa。底板使用材料為Q235-B，中幅板設(shè)計(jì)厚度為8mm，邊緣板設(shè)計(jì)厚度為12mm；底板上表面涂裝DYF22 耐油防腐導(dǎo)靜電底涂?jī)傻?，中間涂?jī)傻溃颐康栏赡ず穸炔恍∮?0μm，最后涂裝面涂?jī)傻?，每道干膜厚度不小?5μm。底板下表面焊接部位涂裝兩道DTW-53-5 水性可焊性無(wú)機(jī)富鋅涂料，每道干膜厚度不小于50μm；下表面無(wú)焊接部位為兩道DTH-H46 環(huán)氧改性厚膜型防腐涂料，且每道干膜厚度不小于125μm。

該油罐在2010 年建成后出現(xiàn)罐基礎(chǔ)下沉，隨后采用底部噴沙填充的方法進(jìn)行恢復(fù)。2014 年罐底首次發(fā)生穿孔現(xiàn)象，修復(fù)后正常使用。2017 年，該罐再次出現(xiàn)腐蝕穿孔現(xiàn)象。

2 現(xiàn)場(chǎng)勘查

2017 年11 月操作工巡檢發(fā)現(xiàn)罐基礎(chǔ)排水孔有油品流出，立即針對(duì)此油罐進(jìn)行倒油、清罐工作，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)罐底板進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)，罐底板中部基礎(chǔ)已中空，罐底板上表面防護(hù)涂層普遍發(fā)生鼓包、脫落，罐底板防腐層已完全失效，如圖1 所示。在靠近焊縫部位發(fā)現(xiàn)多處穿孔，如圖2 所示。2017 年12 月T1101A 罐底板漏磁檢測(cè)發(fā)現(xiàn)存在明顯減薄和穿孔等缺陷共計(jì)200 余處，其中穿孔82 處，穿孔主要分布在焊縫附近，中幅板與邊緣板有不同程度的減薄現(xiàn)象，中幅最薄處為1.5mm，邊緣板最薄處2.7mm，截止目前原油罐區(qū)4 臺(tái)儲(chǔ)罐其中3 臺(tái)已出現(xiàn)不同程度泄露。

圖1 上表面防腐涂層失效

圖2 罐底板腐蝕穿孔

對(duì)儲(chǔ)罐底板的下表面(與墊砂層接觸面)檢查發(fā)現(xiàn)，下表面腐蝕嚴(yán)重，如圖3 所示，腐蝕主要發(fā)生在靠近焊縫部位的罐底板邊緣和墊板。墊板主要以均勻腐蝕為主；罐底板邊緣表現(xiàn)為腐蝕結(jié)瘤下的潰瘍狀腐蝕坑，這可能與罐底板存在無(wú)機(jī)富鋅涂料防護(hù)層有關(guān)，對(duì)幾處蝕坑的深度進(jìn)行測(cè)量得蝕坑深度均大于4mm(設(shè)計(jì)厚度為8mm)，可判斷穿孔是由下表面腐蝕引起的。

在遠(yuǎn)離焊縫部位的罐底板下表面腐蝕相對(duì)較輕，但也存在腐蝕結(jié)瘤現(xiàn)象，結(jié)瘤體積相對(duì)較小，結(jié)瘤下存在輕微的涂層破損，但基體未發(fā)生腐蝕。

3 原因分析

初步分析主要原因?yàn)楣薜装逶诤附舆^(guò)程中，高溫對(duì)下表面焊接部位的涂層造成破壞或者變性，降低了涂層的保護(hù)性；罐區(qū)基礎(chǔ)為填海造地路面，填充材料為海底泥沙，泥沙中Cl-含量較高，且2011 年該罐基礎(chǔ)出現(xiàn)下沉，施工單位采取罐底板底部8 個(gè)方向的扇面噴砂造成底板防腐層損傷及罐底地基結(jié)構(gòu)遭到破壞，隨著時(shí)間的推移底層(海底泥沙)中的Cl-和H2O 通過(guò)擴(kuò)散作用進(jìn)入墊砂層，加速底板基體的腐蝕，原料油罐采用直供料工藝，70℃條件下頻繁收付油品，罐底板頻繁張合，管材及焊縫長(zhǎng)期疲勞運(yùn)行，從而造成罐底板腐蝕穿孔。

取底板腐蝕樣品兩塊，如圖4 所示。樣品分析的目的是通過(guò)檢驗(yàn)腐蝕產(chǎn)物的成分判定該腐蝕是由海沙還是河沙引起的，判斷依據(jù)為腐蝕產(chǎn)物成分中是否有氯元素的存在。因?yàn)楹Ｋ橘|(zhì)中存在氯元素，而河沙中沒(méi)有，如果腐蝕產(chǎn)物中檢測(cè)出氯的存在，那么可以推測(cè)出腐蝕是由海沙引起的。

圖3 底板下表面整體腐蝕形貌

圖4 銹塊樣品宏觀照片(編號(hào)：樣品1，樣品2)

成分分析分別采用X-射線衍射法(XRD)和掃描電子顯微鏡下的能量光譜法(SEM-EDS)進(jìn)行分析。XRD 分析用樣品分別在兩個(gè)樣品上取樣，研磨到粒度約為100μm 進(jìn)行分析。EDS樣品取塊狀樣品進(jìn)行分析，分析結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 X-射線衍射法(XRD)分析銹塊樣品結(jié)果

經(jīng)過(guò)XRD 分析可知，兩個(gè)樣品的峰位基本一致，但是強(qiáng)度不同，這說(shuō)明樣品1 和樣品2 的成分種類基本一致，都含有鐵的氧化物和二氧化硅，只是數(shù)量和結(jié)構(gòu)上有所不同。分析結(jié)果顯示腐蝕產(chǎn)物沒(méi)有氯的存在，有可能是氯含量太低，難以在XRD中監(jiān)測(cè)出來(lái)，因此還進(jìn)行了EDS 分析。

經(jīng)過(guò)EDS 分析結(jié)果可知，腐蝕產(chǎn)物中樣品1 和樣品2 的主要成分均以Fe、Si、O 為主，與XRD 的分析結(jié)果一致。兩個(gè)腐蝕產(chǎn)物樣品均檢測(cè)出了微量的氯元素的存在。

4 總結(jié)

XRD 分析結(jié)果兩種腐蝕產(chǎn)物樣品主要成分均以鐵的氧化物和二氧化硅為主，EDS 分析結(jié)果與XRD 結(jié)果一致。EDS 分析顯示出兩個(gè)樣品中均含有微量氯元素的存在，樣品1 中Cl 含量范圍為0.23～0.58 Wt%，樣品2 中Cl 含量范圍為0.38～0.44 Wt%，所以基本確認(rèn)此設(shè)備罐底板腐蝕是由于底板噴砂造成罐底板防腐層損傷，底部海沙Cl-通過(guò)擴(kuò)散作用進(jìn)入墊砂層，加速底板基體的腐蝕。

5 結(jié)語(yǔ)

(1)通過(guò)持續(xù)或周期性的對(duì)建筑物沉降觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，確定沉降觀測(cè)點(diǎn)沉降量及變化趨勢(shì)，分析建筑物沉降變形速率及最終沉降量，合理確定和調(diào)整建筑物沉降預(yù)防措施和方案，確保建筑物運(yùn)營(yíng)期間的安全。

(2)對(duì)于防腐涂層在使用過(guò)程中出現(xiàn)失效且難于修復(fù)的位置，可采取陰極保護(hù)的措施，對(duì)裸露的基體提供陰極保護(hù)電流，使其處于陰極極化狀態(tài)，有效阻止基體腐蝕。

(3)針對(duì)罐底板的邊緣板與罐基礎(chǔ)做粘彈體膠帶全包覆防滲措施，以防止雨水由邊緣板滲入罐基礎(chǔ)造成原電池腐蝕。

(4)鑒于罐底板大面積腐蝕穿孔，可采取罐底板整體更換，罐基礎(chǔ)砂墊層及瀝青砂墊層重新置換，罐底板底部增設(shè)多層防滲膜，有效阻止H2O 與Cl-擴(kuò)散進(jìn)入墊砂層造成罐底板二次腐蝕。