潤(rùn)滑油儲(chǔ)罐的腐蝕與防護(hù)

李立峰，馬文禮，張偉，趙宗文

(中石油克拉瑪依石化有限責(zé)任公司，新疆 克拉瑪依 834003)

某石化公司7號(hào)罐區(qū)儲(chǔ)罐始建于2008年，位于公司臨氫降凝裝置西南角，罐區(qū)共4臺(tái)儲(chǔ)罐，編號(hào)分別為735號(hào)、738號(hào)、739號(hào)和740號(hào)。740號(hào)罐作為臨氫降凝裝置的原料油儲(chǔ)罐，其儲(chǔ)存介質(zhì)為經(jīng)過(guò)加氫精制脫除硫、氮和氧等腐蝕性雜質(zhì)的冷凍機(jī)油、變壓器油等優(yōu)質(zhì)潤(rùn)滑油，其腐蝕性弱。740號(hào)儲(chǔ)罐內(nèi)徑16 m，高度10.2 m，容積 1 000 m3，工作溫度為60～70 ℃，儲(chǔ)罐底板和壁板材質(zhì)均為20號(hào)鋼，厚度均為4 mm。

1 儲(chǔ)罐腐蝕

由于該儲(chǔ)罐的服役時(shí)間比較長(zhǎng)，而且一直未進(jìn)行任何維修和檢驗(yàn)，在罐底板與基礎(chǔ)接觸部位存在潤(rùn)滑油泄漏的安全隱患，因此公司將740號(hào)儲(chǔ)罐列入中石油2015年隱患治理項(xiàng)目中。2015年6月對(duì)740號(hào)儲(chǔ)罐進(jìn)行了全面檢測(cè),利用檢修機(jī)會(huì)對(duì)儲(chǔ)罐相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集。

1.1 宏觀檢測(cè)

當(dāng)儲(chǔ)罐壁板保溫層拆除后，發(fā)現(xiàn)壁板外表面防腐蝕涂層大面積脫落，脫落部位存在大量坑蝕，蝕坑深度最大接近1.5 mm。離罐底1.5 m以上的壁板及邊緣板腐蝕嚴(yán)重，表面有大量層狀腐蝕產(chǎn)物，腐蝕產(chǎn)物最大厚度2.5 mm，去除腐蝕產(chǎn)物后，基體表面最大坑深達(dá)2.5 mm，腐蝕形貌見(jiàn)圖1。儲(chǔ)罐底部邊緣板嚴(yán)重減薄，承載力下降，在罐壁板拉應(yīng)力作用下翹起脫離基礎(chǔ)。其腐蝕形貌見(jiàn)圖2[1]。

圖1 罐壁板腐蝕形貌

圖2 底板外部邊緣板腐蝕形貌

1.2 壁厚檢測(cè)

儲(chǔ)罐最下層壁板存在嚴(yán)重減薄，最小剩余壁厚為2.2 mm。沿盤(pán)梯壁板最小剩余壁厚3.7 mm，罐壁板超聲波測(cè)厚結(jié)果見(jiàn)圖3。罐頂板腐蝕相對(duì)較輕，最小剩余壁厚為3.5 mm，罐頂板超聲波測(cè)厚結(jié)果見(jiàn)圖4。罐底板靠近角焊縫外邊緣板超聲波檢測(cè)最小剩余壁厚僅為2.0 mm，腐蝕比較嚴(yán)重。罐底板超聲波測(cè)厚結(jié)果見(jiàn)圖5。

圖3 罐壁板超聲波測(cè)厚結(jié)果示意注：數(shù)值單位為mm，下同。

圖4 罐頂板超聲波測(cè)厚結(jié)果示意

圖5 罐底板超聲波測(cè)厚結(jié)果示意

1.3 儲(chǔ)罐底板漏磁檢測(cè)

檢測(cè)發(fā)現(xiàn),該罐底板腐蝕深度為原厚度的20%～46%，多處腐蝕深度40%以上，最大腐蝕深度為46%。由圖4和圖5可知，靠近外側(cè)罐底板腐蝕相對(duì)較嚴(yán)重，底板漏磁掃描結(jié)果見(jiàn)圖6。

圖6 底板漏磁掃描結(jié)果示意

1.4 腐蝕產(chǎn)物能譜分析

對(duì)儲(chǔ)罐外壁的腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行能譜分析，結(jié)果顯示：腐蝕產(chǎn)物主要成分為Fe和O元素，未發(fā)現(xiàn)其他可能導(dǎo)致腐蝕的元素。

2 腐蝕原因

2.1 罐外壁腐蝕原因

從儲(chǔ)罐外壁損壞的防腐蝕涂層外觀形貌看，罐壁外表面只刷蘇丹紅面漆，沒(méi)有涂刷防腐蝕底漆和中間漆，且漆膜厚度明顯不足，導(dǎo)致儲(chǔ)罐運(yùn)行過(guò)程中罐壁與潮濕環(huán)境接觸后漆膜失效損壞，沒(méi)有起到應(yīng)有的保護(hù)作用。

740號(hào)儲(chǔ)罐頂部邊緣沒(méi)有設(shè)計(jì)安裝防雨檐，罐壁保溫保護(hù)層鐵皮安裝時(shí)縫隙搭接方向錯(cuò)誤，保溫保護(hù)層鐵皮較薄且外表面沒(méi)有鍍鋅，運(yùn)行7 a已經(jīng)多處破損，雨水可直接流入保溫層；罐壁外保溫為巖棉，巖棉吸水性較強(qiáng)。儲(chǔ)罐外壁長(zhǎng)期處于潮濕狀態(tài)，導(dǎo)致罐壁發(fā)生如下電化學(xué)腐蝕：

反應(yīng)生成的Fe(OH)2和Fe2+很不穩(wěn)定，繼續(xù)與巖棉中的氯離子作用，生成FeCl2，F(xiàn)eCl2水解后可生成游離態(tài)酸，使蝕坑內(nèi)酸性腐蝕介質(zhì)增強(qiáng)，從而腐蝕加速[2]。

2.2 罐底板腐蝕原因

由于儲(chǔ)罐底板與瀝青砂接觸面沒(méi)有進(jìn)行表面防腐蝕處理，而且儲(chǔ)罐底板與基礎(chǔ)之間也沒(méi)有防水擋水措施，因此外邊緣板翹起后，雨水可直接流入底板與基礎(chǔ)之間的縫隙，在潮濕環(huán)境下底板外側(cè)發(fā)生電化學(xué)腐蝕，腐蝕機(jī)理與罐壁腐蝕機(jī)理相同。在罐底板與基礎(chǔ)之間因透氣程度不同，不同區(qū)域之間會(huì)形成氧濃差電池，局部腐蝕加劇，最終導(dǎo)致局部嚴(yán)重減薄。

3 防腐蝕措施及效果

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果和腐蝕分析，儲(chǔ)罐的壁板和底板都存在發(fā)生嚴(yán)重腐蝕的可能和極大的安全風(fēng)險(xiǎn),因此公司決定對(duì)740號(hào)儲(chǔ)罐進(jìn)行治理。

3.1 儲(chǔ)罐維修

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，決定更換距罐底板1.5 m以下儲(chǔ)罐壁板和罐底板，板材的厚度由原來(lái)的4 mm增加到6 m，并更換儲(chǔ)罐基礎(chǔ)上部瀝青砂。

3.2 外壁防腐蝕涂裝

儲(chǔ)罐的外壁除銹至少達(dá)到St3級(jí)，采用環(huán)氧富鋅底漆60 μm+環(huán)氧云鐵中間漆100 μm+脂肪族聚氨酯面漆80 μm的防腐蝕方案，對(duì)罐壁板外表面進(jìn)行涂層防腐蝕。制定罐底板與基礎(chǔ)接觸面防腐蝕方案時(shí)，考慮焊接時(shí)高溫不能破壞防腐蝕涂層，采用短時(shí)耐熱達(dá)到1 300～1 500 ℃的無(wú)機(jī)硅酸鋅涂料對(duì)罐底板焊接部位兩側(cè)100 mm范圍進(jìn)行防腐蝕處理，其他部位采用固體粉末環(huán)氧煤瀝青涂料進(jìn)行防腐蝕處理[3]。

3.3 優(yōu)化保溫結(jié)構(gòu)

更換儲(chǔ)罐外壁所有保溫棉和保護(hù)層鐵皮，保溫由巖棉更換為吸濕性較小的復(fù)合硅酸鹽板，保護(hù)層鐵皮更換為厚度1.5 mm的鍍鋅瓦楞板鐵皮；保護(hù)層鐵皮安裝時(shí)每層之間的接縫搭接寬度大于100 mm，注意搭接方向；罐頂板邊緣設(shè)計(jì)增加防雨檐，防雨檐寬度大于保溫層外壁50 mm，防止雨水進(jìn)入保溫層。

3.4 儲(chǔ)罐底板和外邊緣板采取防水措施

在儲(chǔ)罐底板上下200 mm范圍內(nèi)采用具有綜合性能較好的CTPU材料進(jìn)行防水處理，確保儲(chǔ)罐底部不會(huì)被雨水滲入。防水示意見(jiàn)圖7。

圖7 儲(chǔ)罐底板防水示意

該儲(chǔ)罐自2016年采取以上防腐蝕措施后，沒(méi)有發(fā)生腐蝕問(wèn)題，罐底板保護(hù)完好，達(dá)到預(yù)期防腐蝕效果。

4 結(jié) 語(yǔ)

對(duì)某石化公司加氫裝置潤(rùn)滑油罐區(qū)740號(hào)儲(chǔ)罐腐蝕泄漏問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)分析，并找到了腐蝕的原因，采取了相應(yīng)的解決措施，最終解決了該罐泄漏的問(wèn)題，不僅降低了維修頻率，節(jié)約了維修費(fèi)用，而且延長(zhǎng)了儲(chǔ)罐的有效運(yùn)行時(shí)間，為國(guó)內(nèi)相關(guān)設(shè)備管理人員處理類(lèi)似潤(rùn)滑油儲(chǔ)罐腐蝕問(wèn)題提供了借鑒。