儲罐罐底板腐蝕分析及防范措施

馬建雄 趙娟

摘要：本文闡述儲罐罐底板腐蝕產(chǎn)生的原因，對儲罐底板的腐蝕情況進行了分析，提出了儲罐罐底板腐蝕防護的措施。 ? ? 關(guān)鍵詞：儲罐; 腐蝕; 防護措施

前言：蘭州石化公司石化廠原料儲運車間現(xiàn)有常壓儲罐30臺，儲存石腦油、苯、甲苯等多種物料，其穩(wěn)定狀態(tài)直接影響到生產(chǎn)裝置的長周期運行。由于物料含有S2- 、Cl-、無機鹽、水以及其他腐蝕性介質(zhì)，都會對儲罐造成腐蝕，因此儲罐的腐蝕是影響儲罐使用壽命的重要因素。隨著儲罐運行時間的增加，儲罐底板的腐蝕也日趨嚴(yán)重，采用有效的防腐措施是延長儲罐使用壽命的有效手段。

1.儲罐腐蝕狀況

1.1罐底腐蝕：

2018年10月發(fā)現(xiàn)5-2罐底板發(fā)生腐蝕穿孔，通過對儲罐罐底板腐蝕情況進行檢測，發(fā)現(xiàn)罐底板大面積腐蝕，在528個檢測點中，有323個點為腐蝕點，腐蝕率為61%，并有7個點腐蝕嚴(yán)重。具體見表1：

通過檢查罐底板，發(fā)現(xiàn)上表面呈不均勻腐蝕狀，坑蝕現(xiàn)象嚴(yán)重，局部腐蝕點處防腐層已經(jīng)不存在，腐蝕坑點深淺不一，呈波紋狀深入。在2處腐蝕穿孔中（φ20mm、φ10mm），均為底板腐蝕穿孔，并非焊縫腐蝕，防腐層出現(xiàn)剝離翹起。對腐蝕穿孔周圍測厚，發(fā)現(xiàn)罐底板下表面腐蝕嚴(yán)重，空鼓有7處。之后，在石腦油罐正常運行中也發(fā)生腐蝕穿孔泄漏現(xiàn)象。

1.2罐底部邊緣板外側(cè)腐蝕：

早幾年建成的儲罐幾乎都沒有注意到罐底外邊緣板的翹起進水問題，外邊緣板翹起后，邊緣板與基座之間就會形成較大的縫隙，由罐壁流下來的雨水沿縫隙進入罐底板與基座之間，致使雨水能夠進入到罐底板的中心部位，會引起氧濃差腐蝕。

2.腐蝕原因分析

2.1罐底腐蝕：

2.1.1涂料的防腐性能

涂料是防腐性介質(zhì)與金屬基體之間的一道屏障，其本身必須要有良好的耐腐蝕性。防腐涂料必須具有良好的粘接性能才能起到良好的保護作用，但在施工過程中，如果施工質(zhì)量控制不嚴(yán)，金屬表面除銹達不到要求等級，涂料與金屬體之間的結(jié)合能力就會下降而易于發(fā)生剝離。在涂料的涂刷過程中，由于人為或其它因素的影響，涂料層局部可能產(chǎn)生針孔或缺陷。

2.1.2 犧牲陽極與涂料搭配不當(dāng)

在儲罐底板上表面使用犧牲陽極，可對涂料防腐起到輔助保護作用，當(dāng)涂料出現(xiàn)缺陷或者破損時，犧牲陽極可為其提供保護電流，使缺陷或破損點成為陰極，以減緩或消除金屬基體的腐蝕，當(dāng)儲罐罐底所采用的防腐涂料為靜電涂料時，由于涂料層的電阻率較低，起不到絕緣的作用，犧牲陽極的電位又低于涂料層的電位，導(dǎo)致犧牲陽極與其周圍的防腐層間形成電回路，在不存在缺陷或破損點時，犧牲陽極也處于工作狀態(tài)，且其范圍很小，犧牲陽極材料很快被消耗掉，起不到應(yīng)有的保護作用。

2.1.3局部破損點加速金屬腐蝕

罐底板使用的導(dǎo)靜電涂料是在成膜介質(zhì)中加入了大量低電位、高電阻的石墨材料，如果需要高涂料層的導(dǎo)電率，石墨粉等含量就要加大，這樣反而使涂料層的抗?jié)B透性能下降，腐蝕性介質(zhì)易到達金屬表面，在涂料層局部出現(xiàn)損壞時，涂料層相對暴露于腐蝕性介質(zhì)中的金屬基體成為陰極，而金屬基體則相對成為陽極，形成了腐蝕電池形態(tài)，特別是當(dāng)儲罐地下部存在硫離子和氯離子時，其電化學(xué)腐蝕相當(dāng)嚴(yán)重，短時間就會使罐底板發(fā)生腐蝕穿孔，局部破損的涂料直接堵塞泵入口過濾器。

2.2罐底部邊緣板外側(cè)腐蝕：

2.2.1邊緣板外側(cè)進水

罐底邊緣板外側(cè)腐蝕不易觀察，容易被人們忽視，儲罐底板與混凝土基礎(chǔ)接觸部位， 長期使用后由于罐底板變形并與罐底基礎(chǔ)脫開， 雨水、雪水及腐蝕性氣體會侵入罐底板與基礎(chǔ)的縫隙， 從而發(fā)生電化學(xué)腐蝕。

邊緣板外側(cè)局部腐蝕主要表現(xiàn)為坑蝕或點蝕， 在長期使用過程中， 隨著氣候干、濕、冷、熱的變化， 罐底水溶液中的氯離子逐漸濃縮。 由于氯離子的存在， 氯離子就向基體金屬與銹層之間的界面運動， 造成此處溶液中氯離子濃度高、氧濃度低，呈酸性狀態(tài)， 即構(gòu)成了閉塞腐蝕電池， 使得局部腐蝕十分強烈， 形成蝕坑， 并最終可能導(dǎo)致底板穿孔。

2.2.2腐蝕機理

在罐底積水的作用下，金屬發(fā)生陽極溶解反應(yīng)：Fe→Fe2++2e ? ?H2O+O2+e→OH ? 水中的S2-與Fe2+發(fā)生反應(yīng)：Fe2++S2-→FeS

在金屬表面的硫化物氧化皮或銹蝕層存在孔隙的狀況下，水中的Cl-穿過氧化皮或繡層達到金屬表面，在金屬表面形成小蝕坑，硫化物的溶解反應(yīng)為：

FeS+4H2O=Fe2++SO42-+8H++8e

在點蝕源成長的過程中，溶解的金屬離子發(fā)生水解，生產(chǎn)氫離子H-

Fen++nH2O=Fe（OH）n+nH

在反應(yīng)中生產(chǎn)的氫離子還會向金屬與涂料層之間及金屬內(nèi)部滲透擴散，滲透到金屬與涂料層間的氫離子積聚成氫分子，在涂料層與金屬間形成氣泡，使涂料層發(fā)生剝離。滲透到金屬中的氫離子一部分發(fā)散在金屬晶格內(nèi)，另一部分在金屬缺陷處積聚，形成氫分子，這些氫分子不易從金屬中釋放出來，使金屬發(fā)生永久性脆化。隨著氫分子的不斷積聚，導(dǎo)致內(nèi)壓力上升，巨大的內(nèi)壓力將使金屬分層、鼓包、甚至開裂，從而加速了金屬的腐蝕。

3.防范措施

有針對性的采取措施進行罐底板的防腐，為確保儲罐安全，提出措施如下：

1.嚴(yán)控施工質(zhì)量，在涂刷導(dǎo)靜電涂料時，應(yīng)使用無機富鋅涂料作為靜電涂料的底層涂料，當(dāng)表面涂料層出現(xiàn)破損時，底層涂料會起到犧牲陽極的作用，對罐底板起到一定的保護作用。

2.按適當(dāng)比例添加石墨粉等導(dǎo)電性材料，不能片面地追求導(dǎo)電率而提高導(dǎo)電性材料的比列。

3.避免底板腐蝕穿孔的技術(shù)措施是減少焊縫區(qū)的應(yīng)力集中，為此在施工中采取如下措施：①改進焊接工藝、焊接順序，從工藝上減少應(yīng)力集中;②進行焊后局部熱處理，消除不可避免的應(yīng)力集中。

4.為了防止罐外邊緣板底面受潮，對邊緣板與基礎(chǔ)環(huán)梁之間的縫隙進行密封處理（如瀝青灌縫或玻璃膠勾縫等措施）;同時，外側(cè)要有一定的斜面，利于排雨水。

5. 在混凝土基礎(chǔ)、外伸翹起的邊緣板與底圈板的下部之間填充膠泥， 使之封閉成為一個完整的密封層， 有效地防止了各種外部介質(zhì)的侵入，車間采取環(huán)氧樹脂襯玻璃布作為防腐蝕材料不但具有密實、抗水、抗?jié)B漏好、強度高等特點，同時具有附著力強、常溫操作、施工簡便等良好的工藝性，取得良好的效果，極大的減少了由于罐底板腐蝕發(fā)生的檢維修費用。

4.結(jié)束語

通過對儲罐底板腐蝕的分析，廣泛的采用新材料、新工藝、新技術(shù)， 是變事后維修為事前預(yù)防的重要措施， 既有利于安全生產(chǎn)， 又有顯著的經(jīng)濟效益， 是確保生產(chǎn)安穩(wěn)長滿優(yōu)的必要手段。

原料車間已有 13 臺儲罐采用了環(huán)氧樹脂+玻璃布技術(shù)對底部邊緣板進行防腐、防滲、密封處理， 實踐證明效果良好。

參考文獻：

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