儲(chǔ)水罐內(nèi)腐蝕規(guī)律及微觀原因探討

王申珅

（大慶油田水務(wù)公司涉水制品設(shè)備分公司，黑龍江 大慶 163000）

0 引言

雖然我國(guó)當(dāng)下在鋼產(chǎn)品的防腐蝕方面獲得了一定的技術(shù)進(jìn)步，明顯延長(zhǎng)了鋼產(chǎn)品的使用時(shí)長(zhǎng)，但是儲(chǔ)水罐還是有腐蝕的情況。是因?yàn)槲鬯锩姘慕橘|(zhì)均有著較大礦化度的特點(diǎn)，常見(jiàn)的有CO2、H2S和高鹽成分物質(zhì)等，這些介質(zhì)的構(gòu)成一般較為繁雜且溫度偏高，易導(dǎo)致儲(chǔ)油罐出現(xiàn)大面積的腐蝕現(xiàn)象，最終致其使用時(shí)長(zhǎng)縮短，相應(yīng)的維護(hù)開(kāi)支不斷增加。

1 油田儲(chǔ)水罐概述

儲(chǔ)水罐是油氣開(kāi)采運(yùn)輸體系中必不可少的重要器具，是石油、石化領(lǐng)域油產(chǎn)品運(yùn)輸、存放，利用水處置技術(shù)安全運(yùn)轉(zhuǎn)所不能或缺的重要設(shè)備[1]。按其構(gòu)造不同可分為固定頂和浮動(dòng)頂兩種類型，前者的拱形狀頂部和本體是通過(guò)焊接固定的，罐的內(nèi)部隨著油表面升降改變會(huì)出現(xiàn)空氣流入和油產(chǎn)品揮發(fā)的空間，使油產(chǎn)品損耗存在引發(fā)火災(zāi)的隱患，后者裝配有浮盤(pán)部件，緊緊貼附于存放物質(zhì)表層，這樣一來(lái)可以把空氣完全隔絕在外避免油氣揮發(fā)，降低火災(zāi)爆炸風(fēng)險(xiǎn)。浮頂儲(chǔ)水罐又可以分成兩種，分別是內(nèi)部浮頂和外部浮頂，前者上面有固定拱頂可以有效預(yù)防風(fēng)沙雨雪粉塵進(jìn)入，但這種儲(chǔ)水罐需使用到大量鋼材，而且很難進(jìn)行規(guī)?；l(fā)展，主要用在汽油航空煤油等成品油產(chǎn)品的存放方面。后者的浮頂直接顯露在大氣當(dāng)中，浮頂上面裝配排水部件，立體柱子和人孔等部件較易修理，一般被用來(lái)存放原油和污水使用。

2 儲(chǔ)水罐內(nèi)部腐蝕規(guī)律

2.1 驅(qū)替方式不同對(duì)儲(chǔ)水罐不同部位腐蝕的影響

儲(chǔ)水罐從上部到下部，分別為氣相、氣液和液相，通過(guò)解析儲(chǔ)水罐各部位的水介質(zhì)分析用鋼腐蝕規(guī)律可得知，采用聚驅(qū)方法侵蝕更厲害，點(diǎn)蝕速率最高可達(dá)0.619mm/a，而水驅(qū)動(dòng)方法最高點(diǎn)蝕速度是0.357mm/a。在其中部，水驅(qū)類儲(chǔ)水罐的氣液位置最易受到腐蝕，點(diǎn)蝕速率最高可達(dá)0.976mm/a，采用聚驅(qū)方法最高點(diǎn)蝕速率則為0.667mm/a。在儲(chǔ)水罐下面使用聚驅(qū)方法侵蝕最為嚴(yán)重，點(diǎn)蝕速率最高可達(dá)1.714mm/a。

2.2 同一驅(qū)替方式對(duì)儲(chǔ)水罐不同部位腐蝕的影響

通過(guò)解析儲(chǔ)水罐各部位水介質(zhì)給用鋼腐蝕規(guī)律可得知，在儲(chǔ)水罐上面，采用聚驅(qū)方法侵蝕程度較為厲害，點(diǎn)蝕速率最高可達(dá)0.619mm/a，而水驅(qū)動(dòng)方法最高點(diǎn)蝕速率為0.357mm/a。在其中部，采用水驅(qū)方法侵蝕程度較為厲害，點(diǎn)蝕速率最高可達(dá)0.976mm/a，采用聚驅(qū)方法最高點(diǎn)蝕速率是0.667mm/a。在儲(chǔ)水罐下面使用聚驅(qū)方法侵蝕最為厲害，點(diǎn)蝕速率最高可達(dá)1.714mm/a。

3 儲(chǔ)水罐內(nèi)壁腐蝕微觀原因分析

罐內(nèi)部的氣相環(huán)境一般構(gòu)成較為均勻，腐蝕也會(huì)出現(xiàn)均勻性的特征[2]。這個(gè)部位的氣相原油及采集水散發(fā)出來(lái)的硫化氫酸性氣體，外面經(jīng)過(guò)呼吸閥進(jìn)入罐內(nèi)部的水分、二氧化碳等氣體，在罐壁上凝聚酸性液體，進(jìn)而會(huì)引發(fā)化學(xué)腐蝕。

3.1 CO2腐蝕

在二氧化碳腐蝕環(huán)境當(dāng)中，碳鋼腐蝕的原理較為繁雜，由于CO2進(jìn)入水之后會(huì)嚴(yán)重侵金屬原料，在同等pH值下，CO2的總酸度會(huì)高過(guò)鹽酸，因此大部分學(xué)者均認(rèn)為CO2給鋼鐵帶來(lái)的腐蝕情況會(huì)比鹽酸來(lái)的厲害。目前CO2引起的腐蝕主要有均勻性和局部性兩種。

3.2 H2S腐蝕

研究發(fā)現(xiàn)，在儲(chǔ)水罐的鋼質(zhì)用材中，Al、Ti等元素成分會(huì)提升鋼材的抗H2S腐蝕性，而Mn、S等因素成分會(huì)加大H2S腐蝕鋼材的程度。C和Cr元素成分也會(huì)給H2S帶來(lái)這方面的顯著影響。一般情況下，鋼材當(dāng)中C的品質(zhì)數(shù)值高于萬(wàn)分之四的時(shí)候，C數(shù)量的增長(zhǎng)會(huì)讓鋼材的抗H2S特性減弱；當(dāng)這個(gè)數(shù)值低于萬(wàn)分之四的時(shí)候，C數(shù)量的增長(zhǎng)會(huì)讓鋼材的抗H2S特性變強(qiáng)。鋼材當(dāng)中Cr含量會(huì)給H2S腐蝕帶來(lái)較大影響。一些研究證明，只有當(dāng)Cr品質(zhì)數(shù)值超過(guò)12%，鋼材抗H2S能力才會(huì)有明顯提升，這也是抗侵蝕鋼材Cr品質(zhì)分?jǐn)?shù)一般都高于12%的原因。

3.3 SRB細(xì)菌腐蝕

儲(chǔ)水罐的底部水體通常摻雜有較多泥沙，常規(guī)溫度比較高時(shí)會(huì)形成厭氧特性環(huán)境，且比例較高，給SRB提供了存活環(huán)境和營(yíng)養(yǎng)，SRB直接或者間接參與腐蝕進(jìn)程，導(dǎo)致污水給儲(chǔ)水罐的底部及其罐壁造成的較大程度的腐蝕。

4 結(jié)語(yǔ)

在防腐蝕舉措上，對(duì)于聚驅(qū)類型儲(chǔ)水罐，關(guān)鍵防腐蝕部位應(yīng)在其中下部分；而對(duì)于水驅(qū)類型儲(chǔ)水罐，應(yīng)考慮其中上部分。在選擇儲(chǔ)水罐保護(hù)方式時(shí)，應(yīng)按照內(nèi)部?jī)?chǔ)藏液體的構(gòu)成，參考相應(yīng)溫度值，儲(chǔ)存時(shí)長(zhǎng)等因素，使用涂料保護(hù)或者涂料保護(hù)與陰極防護(hù)相融合的方式。在選擇涂料的時(shí)候，應(yīng)選用抗化學(xué)腐蝕特性較好、抗?jié)B透特性較強(qiáng)的，這樣在存放油水摻合液體時(shí)其品質(zhì)不易生變，另外還要選用涂層擁有較高附著力的，這樣可以穩(wěn)固地附著在金屬外表，強(qiáng)化對(duì)儲(chǔ)水罐內(nèi)部的保護(hù)。