原油輸轉(zhuǎn)車間大型原油儲罐底板腐蝕情況分析及工藝對策

李英 劉永飛

摘 ?要：如今，隨著國內(nèi)石油產(chǎn)量與用量的不斷增加，大型原油儲罐已經(jīng)是增加原油儲備、提高煉化企業(yè)效益不可缺少的主要設(shè)備，然而“腐蝕”問題成為制約其壽命的主要原因。本文對油品儲運(yùn)廠原油輸轉(zhuǎn)車間典型的5萬m3大型儲罐的工藝過程、儲油罐內(nèi)部底板腐蝕產(chǎn)生的部位及防腐工藝進(jìn)行了描述。通過其腐蝕原因及其機(jī)理的分析，論述了目前較為通用的涂料保護(hù)法，結(jié)合實(shí)際情況，闡明了我部原油儲罐的防腐體系改進(jìn)措施并提出防腐工藝優(yōu)化的建議方案，以期對今后我廠的同類設(shè)備實(shí)現(xiàn)“安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)”運(yùn)行起到一定的參考作用。

1 引言

原油儲罐是原油儲存與輸送的重要設(shè)施。在我國，多條原油輸送管線及石化企業(yè)都建有大量的原油儲罐。目前我國建設(shè)的地面大型原油儲罐單個容積已達(dá)5～20萬m3。在原油儲罐的使用過程中，經(jīng)常遭受內(nèi)外環(huán)境介質(zhì)的腐蝕，一般儲罐的腐蝕分為罐內(nèi)腐蝕、罐外腐蝕及罐底板腐蝕等。其中，罐底板的腐蝕穿孔較罐內(nèi)外其他腐蝕現(xiàn)象較為嚴(yán)重，因此，搞好對儲罐底板的防腐措施，減少泄漏事件的發(fā)生，延長原油儲罐的檢修周期，保證原油儲罐安全運(yùn)行是很有必要的。

2 原油儲罐罐底腐蝕分析

2.1 腐蝕的定義

腐蝕：腐蝕是材料在環(huán)境的作用下引起的破壞或變質(zhì)。

凡金屬機(jī)械設(shè)備、生產(chǎn)裝置、橋梁船舶、海洋設(shè)施等等或其零件在使用過程中，由于腐蝕的原因，使之達(dá)不到設(shè)計(jì)規(guī)定的功能或者產(chǎn)生破裂，或者不能安全可靠地運(yùn)行和繼續(xù)服役，均稱之謂腐蝕失效【1】。

2.2 罐底腐蝕造成的影響

儲罐的建設(shè)離不開鋼鐵，這些大型鋼鐵設(shè)施，在建設(shè)中都面臨著金屬腐蝕及其防護(hù)的問題。鋼鐵腐蝕不僅給國民經(jīng)濟(jì)帶來巨大損失，同時更容易造成安全隱患與事故，儲罐罐底如果遭受腐蝕，且情況得不到控制使其逐年惡化，就會造成裝置、設(shè)備的跑、冒、滴、漏，因而使一些有毒的氣體、液體泄漏出來，嚴(yán)重地毒化、污染了環(huán)境，后果也是十分嚴(yán)重的。

腐蝕從廣義上來講是材料與環(huán)境相互作用而導(dǎo)致的失效。金屬的腐蝕就是金屬轉(zhuǎn)化為氧化物或其它化合物的現(xiàn)象。從熱力學(xué)原理上來講，這是由于大多數(shù)金屬處于熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài)，具有尋求低能量狀態(tài)的傾向，如形成氧化物或其他化合物，因而鋼鐵的腐蝕是一種必然現(xiàn)象。建于地面的鋼鐵儲罐常處于工業(yè)大氣以及內(nèi)陸和沿海的潮濕空氣中，造成儲罐的外表面腐蝕。儲罐底部由于原油中攜帶的水、鹽、酸等腐蝕物質(zhì)在底部沉積，使儲罐底部產(chǎn)生腐蝕。對儲罐底部腐蝕情況調(diào)查顯示，其腐蝕率一般為0.2～0.3mm/a，腐蝕嚴(yán)重的局部位置腐蝕率可高達(dá)0.78mm/a【2】。儲油罐底部腐蝕已成為影響儲罐安全運(yùn)行的主要因素，儲罐50%的泄漏事故是由腐蝕所引發(fā)的。

3 儲罐底板內(nèi)表面的腐蝕機(jī)理

儲油罐底板內(nèi)表面的腐蝕主要特征是電化學(xué)腐蝕，由于油品儲存、輸轉(zhuǎn)期間所攜帶的水分及由氣相水蒸氣的凝結(jié)水下沉的水分都沉積在油罐底部，這部分含油污水礦化度很高，含Cl-以及大量的硫酸鹽還原菌，油罐底板與這些具有腐蝕性的溶液相互接觸，使得油罐底部遭受很強(qiáng)的腐蝕，從而在罐內(nèi)底部某些位置上就會發(fā)生原電池腐蝕、硫酸鹽還原菌的腐蝕、坑點(diǎn)腐蝕、沖刷腐蝕等多種形式的腐蝕現(xiàn)象，隨著時間的推移，腐蝕速度逐漸加快。

3.1 原電池腐蝕

由于儲罐底部鋼板表面局部可能有氣孔和夾渣，或表面粗糙或受外力的碰撞導(dǎo)致金屬表面產(chǎn)生劃痕等硬傷的影響，使儲罐底板內(nèi)表面局部的防腐層脫落而露出金屬表面。儲油罐投用后，內(nèi)底板因長時間浸泡在酸和鹽的水溶液環(huán)境中，該水溶液作為電解質(zhì)溶液，與那些局部裸露的金屬相互作用，形成一個個小型的腐蝕原電池，使金屬氧化，發(fā)生陽極溶解反應(yīng)，造成腐蝕。

3.2 硫酸鹽還原菌的腐蝕

硫酸鹽還原菌和其他細(xì)菌的腐蝕也是電化學(xué)腐蝕【4】，由于儲油罐底部的無氧給這類腐蝕創(chuàng)造了條件，其環(huán)境適合硫酸鹽還原菌的生長，引起了針狀或線狀的細(xì)菌腐蝕，只是它與普通電化學(xué)腐蝕有些區(qū)別。例如：在缺氧的條件下，硫酸根與氫原子的作用，使硫酸鹽還原生成硫化物：

4Fe+SO42-+4H2O→FeS+3Fe（OH）2+2OH-

3.3 坑點(diǎn)腐蝕

坑點(diǎn)腐蝕主要是在儲罐罐底防腐層未完全脫落的凹陷區(qū)域，這些區(qū)域最容易被沉積水所浸泡，而油罐的脫水口又離罐底有一定的距離，且該區(qū)域鋼板表面已存在微小縫隙，這些長期被浸泡且防腐層有缺陷的部位就很容易產(chǎn)生微小的坑點(diǎn)腐蝕。由于防腐層的阻隔，蝕坑內(nèi)的反應(yīng)物不斷的累積，濃度上升，pH值下降，酸性增強(qiáng)，坑內(nèi)正電荷過剩，微觀局部酸化，所以具有更強(qiáng)的腐蝕性【5】，從而加速腐蝕。這樣的點(diǎn)蝕坑一旦形成，由于腐蝕集中在某些點(diǎn)上，陽極面積很小，這樣就形成了“小陽極大陰極”的局面，使點(diǎn)蝕速率不斷加快，并很快發(fā)生穿孔。

坑內(nèi)陽極反應(yīng)：Fe→Fe2++2e（溶解）

坑外陰極反應(yīng)：1/2O2+H2O+2e→2OH-

因?yàn)槲g坑上面有防腐層的隔斷，罐底水溶液中的其他腐蝕因素對蝕坑沒有腐蝕作用，所以蝕坑上面的防腐層出現(xiàn)鼓起氣包的現(xiàn)象。

3.4 沖刷腐蝕

在原油處理過程中，液相中攜帶有大量的地層油砂，且液相在罐進(jìn)口處產(chǎn)生流速較大的渦流，造成在收發(fā)油作業(yè)過程中，高速液體直接以紊流狀態(tài)沖刷下部罐底，油砂擊損金屬表面的防腐層，進(jìn)而磨損鋼板，同時為電化學(xué)腐蝕提供了條件。由于油罐收發(fā)作業(yè)頻繁及罐底因油砂沖刷防腐層破壞較大等原因，加速了罐底的腐蝕。

此外，底板焊縫處焊接應(yīng)力集中及焊接質(zhì)量不過關(guān)等問題，造成了焊接處腐蝕加劇。磨平不到位或制造時存在焊接缺陷，則在沿焊縫長度方向或附近母材上會發(fā)生腐蝕，形成有一定深度和寬度的槽。

4 對工藝過程優(yōu)化的建議

1）強(qiáng)化生產(chǎn)運(yùn)行措施，嚴(yán)格遵守儲油罐技術(shù)操作規(guī)程，平穩(wěn)控制儲油罐運(yùn)行液位，減少和避免低液位運(yùn)行;同時加強(qiáng)運(yùn)行管理，油料應(yīng)以較低速度進(jìn)行，避免快速開啟進(jìn)罐閥門或者較高壓力油料直接進(jìn)罐。

2）對集輸生產(chǎn)流程進(jìn)行工藝改造及優(yōu)化，正確進(jìn)行來液進(jìn)罐前工藝操作，及時排除各生產(chǎn)工藝設(shè)備中沉積油砂，延長液體在設(shè)備中停留時間，最大限度減少進(jìn)罐原料油含砂量，減少沖刷磨損損耗。

3）可以考慮在原油中添加緩蝕劑，有效降低原料油腐蝕率，抑制和緩解原油儲罐的內(nèi)腐蝕。

作者簡介：李英，女，甘肅蘭州，1985年12月，大學(xué)本科，助理工程師，研究方向：油氣儲運(yùn)。

劉永飛，男，漢，甘肅高臺，1989年11月20日，本科，助理工程師，研究方向：油氣儲運(yùn)。