集油儲罐腐蝕原因分析與防護措施

于賀(大慶油田有限責任公司第一采油廠，黑龍江 大慶 163001)

1 儲油罐底板以及底圈壁板腐蝕原因

1.1 原油成分分析

原油中所含有的微生物、腐蝕性雜質、泥沙等雜質沉淀于底部位置，罐內呈現(xiàn)出活性溶解沉積水狀態(tài)。而原油樣品內含有大量陰離子，其中比例較大的便是氯離子，其次便是碳酸氫根和硫酸根離子，通過檢測發(fā)現(xiàn)，物質PH值呈現(xiàn)出中性狀態(tài)。而罐底層部位也產(chǎn)生了嚴重的腐蝕問題，主要是點蝕，同時還存在部分潰瘍腐蝕問題，出現(xiàn)點蝕是罐內底部沉積水中所存在的氯離子所導致的，其可以直接從銹蝕層穿過，滲透硫化物氯化層，導致罐內陽極溶解速度不斷加快，產(chǎn)生微小腐蝕坑。罐內積水還存在硫酸鹽還原菌等物質，在溶解了二氧化碳以及硫化氫等有害物質條件下，進一步擴大了罐子底層腐蝕性。碳酸氫根還容易形成片狀以及坑點狀局部腐蝕。隨著介質溫度、酸度的提高，同樣會使腐蝕加速。

硫酸根離子還會出現(xiàn)酸的循環(huán)再生現(xiàn)象，在不斷反應中，形成硫酸亞鐵，但通過添加水分，溶解處理后，便會再次形成氯化物以及游離酸，增強溶液酸性，加速溶解，導致腐蝕坑面積不斷擴大，罐底腐蝕速度加快。

因為原油中現(xiàn)存微生物主要成分是污泥，容易出現(xiàn)潰瘍腐蝕。而罐頂層以及周圍側板雖不會直接接觸原油，但依然存在屬氣相腐蝕等問題，主要組成內容為硫化氫、氧氣等，處于中等腐蝕水平。

原油直接接觸側板，屬于油相腐蝕，呈現(xiàn)出輕度腐蝕水平，至于管內側板和底層之間油水接觸最多，屬于水相腐蝕，達到最高腐蝕水平。

1.2 油罐底板和底圈板內部表層腐蝕

電化學腐蝕主要原理是金屬容易和電解質溶液產(chǎn)生反應，最終形成電化學腐蝕，普遍屬于鹽、土壤、酸、堿溶液內所出現(xiàn)的金屬腐蝕。金屬組織和對應表層不均勻，導致金屬表層產(chǎn)生電位差，形成細微電源。電化學腐蝕下，電位低的便是陽極，陽極反應下，在溶液內添加金屬原子，形成金屬溶劑離子以及水合金屬離子。電位相對較高的便是陰極，而陰極反應下，金屬內殘留過量電子被溶液內電子接受體以及去極化劑所融合，形成還原反應。比如碳鋼處于溶解氧下，電子會持續(xù)從陽極朝著陰極流轉使得金屬離子被不斷溶解，形成腐蝕問題。油罐底層和底圈板表層，運輸和儲存過程中所含水分和凝結水沉淀于罐底部，形成電化學腐蝕。

在涂層缺陷的情況下下，增加了腐蝕幾率，需通過合理設計配置防腐涂料以及添加劑配置防腐涂層。在配置中需要有效隔離其中危險元素，包括金屬、水和電解質、氯等，可以提高防腐水平。但因為涂層表層微孔的存在，在產(chǎn)生老化現(xiàn)象后，容易出現(xiàn)龜裂、剝離等現(xiàn)象。假如施工質量不足，還會產(chǎn)生各種針孔，金屬暴露在外部的部分直接轉變?yōu)樾￡枠O，涂層部位屬于大陰極，產(chǎn)生局部腐蝕電池，容易威脅漆膜完整性，進而腐蝕油罐。

1.3 罐底板和底圈板外部表層腐蝕

大氣腐蝕也是儲油罐腐蝕的主要原因，儲油罐在夏秋季長期處于在雨水天氣下，外表面會形成電化學腐蝕問題。而在冬春季節(jié)中，因為罐內金屬腐蝕部分呈現(xiàn)出相對干燥的狀態(tài)，在通氧環(huán)境下，使得黑色氧化鐵被滲透的氯元素所氧化，形成氧化反應。所形成的氧化皮直接從金屬表面脫離，形成氧化鐵以及鐵銹，使鋼板腐蝕速度不斷加快，導致儲油罐產(chǎn)生穿孔現(xiàn)象。土壤腐蝕方面，儲油罐底板主要設置于基礎砂層當中，同時也會設置于瀝青砂內，由于瀝青砂存在較大開裂幾率，以及儲油罐中油量交替增減，導致基礎水分直接滲入裂縫到油罐內，腐蝕油罐外部底板。甚至水還會通過儲罐底板和罐側面滲透下來，縫隙內存在一定水分滯留，構成大陰極小陽極彼此反應，腐蝕縫隙。如果油罐溫度持續(xù)提升，蒸發(fā)底板內部水分，則會降低縫隙區(qū)域PH值，導致鹽分濃度增加，產(chǎn)生自動催化現(xiàn)象，導致腐蝕速度加快。氧濃度差電池腐蝕也是導致出現(xiàn)儲油罐腐蝕的原因之一，而氧分濃度差是因為儲油罐基礎和儲油罐底部之間沒有進行充分接觸，降低了儲油罐中心和罐子周圍透氣性，導致緊密處無法提供充足氧氣，產(chǎn)生缺氧區(qū)域，腐蝕較為嚴重的部位和松弛部位擁有充足的氧供給，因為透氣程度差異形成的氧濃度差電池，其中縫隙內部呈現(xiàn)為陽極的狀態(tài)，持續(xù)進行溶解，陽極反應下形成鐵離子，通過氧化反應進行轉換，氯離子反應作用下，導致縫隙內部不斷被溶液酸化，產(chǎn)生儲油罐底板腐蝕。

2 儲油罐防腐措施

2.1 油罐底板和底圈板內層保護

對于罐內陰極保護應該以犧牲陽極方式為宜。對于陽極盡量避免選擇鎂陽極和鋅陽極，可以選擇鋁合金陽極，而陽極呈現(xiàn)為一種環(huán)狀分布狀態(tài)，可以在罐底進行直接焊接。在陽極消耗占初始重量的85%條件下，可以在清罐時實施替換。不斷擴大陽極數(shù)量，限制陽極板塊高度，優(yōu)化陰極保護成效，確保在殘水條件下維持穩(wěn)定，具體保護覆蓋面為罐整個底板和罐壁下方低于1.8 m以下的表層。

在原油罐內部涂抹有效的防靜電以及防腐材料，盡量選擇具有良好抗?jié)B、抗沖擊、抗陰極剝離能力的材料，提升材料耐水性和黏著度，具有較高的耐溫性。電阻率低于1×108 Ω。表層噴砂處理需要達到SA2.5級，盡量在噴砂處理區(qū)域內避免通過動力工具除銹。

對涂裝環(huán)境內需要把溫度控制在5～35 ℃之間，將相對濕度控制在80%之內。在內部涂抹防腐涂料過程中避免選擇犧牲陽極保護，建議涂抹T521聚氨酯防靜電涂料充當面漆，搭配碳黑充當有效的導電素材，選擇有機耐熱漆對加熱管和支架進行施工處理，至于中間漆可以選用E544環(huán)氧充，將T558無機富鋅當成底漆。

對于絕緣油罐，需要選擇適合防腐材料，結合聚氨酯和耐腐蝕環(huán)氧樹脂進行合理配置，設計甲乙雙組分，由面漆和底漆構成，同時也存在底面合一型，具有良好的絕緣性、抗沖擊性、柔韌性以及附著力，能夠耐水、耐油、耐鹽、耐堿、耐酸，耐溫度在60～80 ℃之間的含油污水和原油，耐短期蒸汽吹掃蒸罐，適合原油罐防腐。選擇陰極保護和涂抹防腐涂料的共同應用法，在實施陰極保護基礎上，涂抹防腐材料，通過集中電流保護技術，對裸露部分進行合理保護，有效彌補涂層缺陷，其屬于一種經(jīng)濟有效的方法。

因為罐底層設置了犧牲陽極，而經(jīng)過陽極能夠順利導出靜電。所以無需涂抹防靜電涂料。選擇具有良好耐磨性、抗沖擊能力、耐化學介質浸泡、粘結力的重型玻璃鱗片涂料。

2.2 油罐底板和底圈板外層保護

罐外部網(wǎng)狀金屬鈦的陽極陰極保護屬于全新外加電流罐底保護系統(tǒng)，屬于陰極保護，此系統(tǒng)涵蓋鈦導電片以及混合金屬氧化物對應陽極帶等部分構成，可以在混凝土和防滲膜以及罐底板之間設置陽極網(wǎng)，和罐底板之間最少相距15 cm，不需要額外填料。在具體設計操作中，應該按照垂直交叉方式，設置鈦連接片和陽極帶，并進行焊接處理，將陽極電纜和鈦連接片密封焊接。如果需要實時監(jiān)測電位，還應該額外設置鈷或硫化鈷。此網(wǎng)狀陽極具有接地電阻低、應用壽命長以及保護電流均勻分雜散電流小等特征，不會干擾腐蝕其他結構。適用于大型儲罐外部底板，能夠有效進行陰極保護。

在外層涂抹防腐涂料，由于原油罐底層下面在涂抹完防腐層后，無法繼續(xù)實施二次涂裝，為此防腐覆蓋層應該保證可焊接性，避免對覆蓋層整體結構造成破壞。如果沒有實施陰極保護，還可以額外選擇具有良好粘結力、防銹能力、耐溶性、耐磨性、耐老化、耐熱性的無機富鋅涂料，確保其中的漆膜具有良好陰極保護作用，且屬于水性。原油罐底部表層實施涂裝前，需要率先將鋼板表層水分、泥沙以及油污等雜質徹底清除，使金屬表層維持良好的清潔與干燥狀態(tài)。涂裝過程中，需要嚴格把控覆蓋層厚度質量、漏點和外觀，針對保溫層外部底角縫以及金屬防護層進行有效的密封處理[1]。

選擇外部涂抹防腐材料的同時，搭配陰極保護。因為微孔被全面覆蓋，長期應用老化后容易產(chǎn)生剝離問題，甚至還會出現(xiàn)裂縫。選擇單獨涂料無法發(fā)揮出相應的保護效果。如果選擇陰極防護和涂料相結合的方法實施防護處理，能夠通過集中電流保護裸露金屬，彌補涂層中的針孔問題，這也是防護罐底板表層的主要措施。對于外壁部分防腐材料，應該結合不同地區(qū)的氣候特征合理選擇防腐材料，對于外壁應該選擇耐高溫、隔熱且防腐涂料，可以幫助控制漆膜日光熱老化問題。隨后在外部添加保溫層，有效縮減儲罐金屬對應熱膨脹率?？梢赃x擇LOB-2Y標志的防腐面漆，此涂料能夠在強烈日光照射下維持良好性能，不易降解、變色，確保土層長期維持穩(wěn)定外觀。

2.3 罐底邊緣板防腐

為了避免雨水通過縫隙進入原油罐內，普遍會在縫隙中填充石棉繩，隨后通過玻璃纖維布以及防水膠密封整個原油罐，但該種方法防水效果不足。建議選擇通過邊緣板外下部位焊接圓鋼、切削環(huán)梁外露角的結構方法，對已建儲罐切削環(huán)梁外露角，同時在邊緣板外部下沿焊接一圈D6圓鋼，結束焊接工作后，通過防水密封膠實施密封處理，徹底填充密封焊接位置，選擇該種結構能夠控制水分通過縫隙滲透，降低由于邊緣板上翹所產(chǎn)生的積水問題，整體施工效果較好，施工便利。

原油罐中選擇犧牲陽極法，無法有效保護邊緣板外露部分，外露部位因其處于惡劣生存環(huán)境下，建議選擇熱噴涂鋁防腐。而對應噴涂層能夠順利接受相應的高溫考驗，進一步阻隔腐蝕介質滲透，避免鋼板于介質內受到電化學腐蝕，而鋁覆蓋層還可以發(fā)揮出犧牲陽極功能，此次方法盡管需要較大的一次性投資，但能夠確保后期工程中一勞永逸。