海洋石油大型常壓儲(chǔ)油罐腐蝕機(jī)理研究及防護(hù)

摘 要：本文介紹了我國(guó)海洋石油大型常壓儲(chǔ)油罐腐蝕機(jī)理，并以此為基礎(chǔ)制定了相對(duì)應(yīng)的腐蝕防護(hù)措施，相關(guān)企業(yè)可按儲(chǔ)油罐腐蝕及防護(hù)措施來加強(qiáng)大型儲(chǔ)罐的腐蝕管理，以防止人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失及環(huán)境的污染。

關(guān)鍵詞：儲(chǔ)油罐;腐蝕機(jī)理;失效;腐蝕防護(hù)

1 引言

儲(chǔ)油罐的主要作用就是對(duì)原油、成品油及其他石化產(chǎn)品進(jìn)行存儲(chǔ)。但是原油、成品油不僅具有易燃性、易爆性的特征，其中也蘊(yùn)含著一些雜質(zhì)，而且這些雜質(zhì)很多有具有一定的腐蝕性，長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)會(huì)對(duì)儲(chǔ)罐產(chǎn)生一定的內(nèi)部腐蝕。同時(shí)，外部環(huán)境中一些不可避免的因素，也會(huì)對(duì)導(dǎo)致出現(xiàn)儲(chǔ)罐的外部腐蝕，從而直接影響了儲(chǔ)罐的使用壽命，增加了儲(chǔ)罐及儲(chǔ)油區(qū)的安全風(fēng)險(xiǎn)，為企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效率帶來影響。特別是我國(guó)海洋石油大型儲(chǔ)油罐多安裝在沿海，儲(chǔ)罐的失效不但造成人員傷亡及經(jīng)濟(jì)損失，還對(duì)我國(guó)海洋環(huán)境造成污染，儲(chǔ)油罐失效后果如1-1圖所示：

2 儲(chǔ)油罐的腐蝕形態(tài)

2.1 化學(xué)腐蝕

多發(fā)生在不帶保溫層的儲(chǔ)罐外壁。

2.2 濃度腐蝕

所儲(chǔ)存的介質(zhì)因氧的濃度差引起的腐蝕，多發(fā)生在儲(chǔ)罐內(nèi)壁。

2.3電化學(xué)腐蝕

主要為保溫層下外腐蝕，及儲(chǔ)罐內(nèi)部腐蝕。外部腐蝕與保溫材料、保溫形式等有關(guān);內(nèi)部腐蝕與介質(zhì)組分有關(guān)，電化學(xué)腐蝕是油罐最主要腐蝕形態(tài)，危害也最大。

2.4 微生物腐蝕

主要發(fā)生在儲(chǔ)罐底板介質(zhì)側(cè)，腐蝕與介質(zhì)組分、溫度等有關(guān)。

2.5 摩擦腐蝕

摩擦腐蝕主存在浮頂罐中，多為浮動(dòng)伸縮部位。

3 儲(chǔ)油罐腐蝕機(jī)理分析

3.1 重質(zhì)油罐

重質(zhì)油罐主要為原油罐。海上開采的原油中含有無機(jī)鹽、海水、酸、硫化物等，這些成分極易引起儲(chǔ)罐內(nèi)部腐蝕，尤其是儲(chǔ)罐底板介質(zhì)側(cè)。

由于罐底水含有SRB（硫酸鹽還原菌）、硫酸鹽、氧等，在重質(zhì)油中不易溶解，底板介質(zhì)側(cè)處于缺氧狀態(tài)，適合厭氧菌（SRB）生存環(huán)境，很容易引起 SRB 幾何式爆發(fā)生長(zhǎng)從而導(dǎo)致微生物腐蝕，SRB（硫酸鹽還原菌）腐蝕機(jī)理如下：

3.2 輕質(zhì)油罐

輕質(zhì)油多為汽油。由于氧在輕油中的溶解度很高，部分溶解氧可以進(jìn)入罐底水中，儲(chǔ)罐底部因介質(zhì)引起電化學(xué)腐蝕及氧腐蝕，儲(chǔ)罐內(nèi)腐蝕嚴(yán)重程度與介質(zhì)成分、工藝操作環(huán)境有關(guān)。由于海洋石油儲(chǔ)罐多安裝沿海，特別是渤海等北方，因工藝要求，輕質(zhì)油罐一般都有保溫層，在海洋氣候下，儲(chǔ)罐外壁及頂部極容易引起保溫層下腐蝕（CUI 腐蝕，電化學(xué)腐蝕中的一種），儲(chǔ)罐保溫層下腐蝕機(jī)理如下：

陽極反應(yīng)：

Fe→Fe2++2e

Fe2+→Fe3++e

陰極反應(yīng)：

O2+2H2O+4e→4OH-（中性或堿性溶液）

O2+4H++4e→2H2O（酸性溶液）

4 儲(chǔ)油罐的防腐防護(hù)

4.1 底板土壤側(cè)

儲(chǔ)油罐底板土壤側(cè)常年處于極為潮濕的環(huán)境中，腐蝕程度與基礎(chǔ)填料有關(guān)，如填料（如土壤或者砂石等）中含有的水及微生物等容易引起嚴(yán)重的腐蝕，防護(hù)措施如下：

選擇性能優(yōu)異涂料，保證涂層有很強(qiáng)的防銹性、耐水性及耐油性，且涂料應(yīng)具有良好的耐陰極保護(hù)性能。

4.2 底板介質(zhì)側(cè)

海上開采的原油中含有無機(jī)鹽、海水、酸、硫化物等，這些成分極易引起儲(chǔ)罐內(nèi)部腐蝕，尤其是儲(chǔ)罐底板介質(zhì)側(cè)，且底部會(huì)不同程度的被滯留油析水會(huì)加速底板腐蝕，因介質(zhì)組分不同，析出水就可能會(huì)呈現(xiàn)酸性或堿性不等，因此底板介質(zhì)側(cè)最嚴(yán)重的部位，2019 年某儲(chǔ)罐底部腐蝕如圖4-1所示：

防護(hù)措施：一方面選用性能優(yōu)異的涂層進(jìn)行基礎(chǔ)防護(hù)，另一方面，禁止采用電位高于鐵的導(dǎo)電材料而形陽極，做好陰極保護(hù)。

4.3 壁板及頂部大氣側(cè)

壁板及頂部介質(zhì)側(cè)主要是防止大氣腐蝕及保溫層下腐蝕（CUI），某公司儲(chǔ)油罐外壁腐蝕如圖4-2所示，影響最嚴(yán)重的外部破壞通常為保溫層下的腐蝕，保溫材料會(huì)受潮或受污染，從而加速腐蝕，CUI特別嚴(yán)重的另一原因是很難監(jiān)測(cè)。CUI主要由于保溫層與母材表面的蒸汽空間中的積水造成。積水可能來源于雨水、漏水、蒸汽凝結(jié)等，通常位于年降雨量大的區(qū)域或較暖和的海岸區(qū)域的裝置容易受到外部腐蝕。防護(hù)措施如下：

表面清理和合理涂敷涂層是預(yù)防大氣腐蝕的長(zhǎng)期防護(hù)關(guān)鍵;

涂敷合適的油漆/涂料，并維持良好的保溫層/密封/防潮層，防止?jié)駳鉂B入，才是減緩損傷的最好方法;

保溫材料必須精挑細(xì)選，與罐壁板接觸的閉孔發(fā)泡玻璃材料存水量比礦物棉少，腐蝕可能性小一些;

為降低點(diǎn)蝕和氯化物應(yīng)力腐蝕開裂的可能性，300系列不銹鋼應(yīng)選用低氯絕熱材料。

4.4 壁板及頂部介質(zhì)側(cè)

油罐頂部由于不與介質(zhì)直接接觸，除部分油品含有少量腐蝕氣體（如硫化氫等），在水蒸氣作用下發(fā)生腐蝕，一般頂部介質(zhì)側(cè)有輕微的腐蝕。腐蝕主要發(fā)生在壁板介質(zhì)側(cè)，由于壁板直接與油品接觸，極容引起電化學(xué)腐蝕，尤其是與油水和油氣的交界面，多會(huì)因?yàn)楦g呈現(xiàn)出均勻狀的小點(diǎn)，防護(hù)措施如下：

選擇表面電阻率在105到108之間的電阻膜;

選用性能優(yōu)異的涂層進(jìn)行基礎(chǔ)防護(hù)象。

5 儲(chǔ)油罐日常防腐維護(hù)處理措施

所屬單位應(yīng)建立儲(chǔ)罐完整性管理體系，對(duì)儲(chǔ)罐及罐區(qū)進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)、管理。在完整性管理體系中，對(duì)于管理與維護(hù)的具體項(xiàng)目進(jìn)行了規(guī)定。如我公司2019年對(duì)某單位儲(chǔ)罐進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)排查時(shí)發(fā)現(xiàn)部分罐區(qū)未按照操作規(guī)程來進(jìn)行作業(yè)，造成了中央排水管日常維護(hù)缺位，雨水等直接流入到了儲(chǔ)油罐中，儲(chǔ)油罐底部的水分不斷增多，造成了底部腐蝕嚴(yán)重，另外還需要注意放水過程的徹底性問題，如果排放不徹底，將會(huì)造成罐體長(zhǎng)時(shí)間浸泡在酸性溶液中。此外還應(yīng)加強(qiáng)儲(chǔ)罐操作人員、管理人員的培訓(xùn)，以加強(qiáng)儲(chǔ)罐完整性管理工作。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫登峰.油田儲(chǔ)油罐防腐措施探討[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品， 2013.

[2]高正華、張伯瑩等.在役立式常壓儲(chǔ)罐風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法及應(yīng)用[J].化學(xué)工程與裝備，2019.