原油儲罐外防腐施工質(zhì)量控制探討

賀彥維

中石化第四建設(shè)有限公司 天津 300270

近年來，許多大型儲油罐因戰(zhàn)略性原油儲存項目的建設(shè)和使用而備受關(guān)注。原油儲罐是化工企業(yè)生產(chǎn)的重要設(shè)備。外腐蝕的主要部位是外墻、浮頂面和平臺、梯子等。原油儲罐是煉油企業(yè)儲存原油和石油勘探企業(yè)生產(chǎn)原油化學(xué)品的重要設(shè)備之一。原油提取和原油精煉生產(chǎn)過程中,由于原油的特殊性，原油儲罐的使用既保證了原油儲罐的安全使用，又為公司生產(chǎn)過程的安全改善了環(huán)境。根據(jù)原油儲罐的構(gòu)造規(guī)格，可分為兩種：一種是地面儲罐的結(jié)構(gòu)；另一種地下儲罐結(jié)構(gòu)。由于建造和使用成本的特點，我國原油儲罐成本相對較高。同時，地面儲罐還要應(yīng)對雨水、酸堿材料和鹽分的組合，易出現(xiàn)較為嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象。

1 原油儲罐外防腐施工關(guān)鍵點

1.1 罐底邊緣防水

近年來，由于防腐工作不足，原油儲罐防腐質(zhì)量問題時有發(fā)生。我國的儲油企業(yè)和原油煉制企業(yè)已經(jīng)逐漸意識到儲罐防腐的重要性。此階段的主要防腐措施通常在儲罐施工過程中進(jìn)行。安裝儲罐并完成注水試驗后，儲罐底板的外露部分會防水，起到相應(yīng)的防腐作用。但是，在實際施工過程中，邊緣的防水可能會因為長時間的風(fēng)吹日曬而產(chǎn)生裂縫，因此水蒸氣攻擊罐底，使水蒸氣侵蝕罐底。在高濕度環(huán)境下，罐體底板發(fā)生腐蝕，采取防腐措施后罐體底板消失。2019年，我國石油工業(yè)安全管理部門對腐蝕現(xiàn)象較為嚴(yán)重的儲罐腐蝕原因進(jìn)行了研究。根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)，原油儲罐中的水汽腐蝕多從罐底開始，70%以上的儲罐被儲存，全部由外部底板腐蝕引起。

1.2 外壁防腐

原油儲罐外壁腐蝕多發(fā)生在我國沿海地區(qū)。由于沿海地區(qū)的氣候，鹽霧噴灑的頻率比較高。鹽霧中含有鹽分的顆粒對儲罐外壁的防腐層有腐蝕作用。當(dāng)防腐結(jié)構(gòu)嚴(yán)重?fù)p壞時，直接損壞罐壁。從而使罐體的主要防腐結(jié)構(gòu)失效，防腐能力降低。同時，在溫度升高的過程中，原油儲油罐中積水濃稠稱為汗液，這在裸露的輸油管道中也很常見。出汗會導(dǎo)致原油儲罐發(fā)生不同程度的腐蝕。這進(jìn)一步導(dǎo)致原油儲罐防腐過程的不平衡。為此，為保證原油儲罐的安全，應(yīng)對上述現(xiàn)象采取更多的防腐措施。

2 原油儲罐底板外防腐施工工藝

根據(jù)儲罐底板的結(jié)構(gòu)和外底板表面的不同，原油儲罐外底板的防腐工藝難度較大。首先，如上所述，原油儲罐底板外表面較大，集成防腐措施存在障礙，需要多重連接的塊狀防腐結(jié)構(gòu)；其次，罐底與外底板長期接觸，接觸面通風(fēng)不良，易產(chǎn)生腐蝕環(huán)境；最后，儲罐底板通風(fēng)不良加速了快速生產(chǎn)后的水汽，腐蝕的發(fā)生：這種現(xiàn)象在我國沿海地區(qū)水汽含量高的地區(qū)很明顯。減少此類現(xiàn)象應(yīng)基于以下觀點。首先，應(yīng)優(yōu)化儲罐的防腐材料，罐底防腐應(yīng)選用耐水、耐蝕性較高的防腐材料，以提高其防腐性能和耐腐蝕性能。腐蝕問題從根部溶解泡沫；在儲油罐正式生產(chǎn)之前，必須對整個儲油罐，尤其是底板位置進(jìn)行環(huán)氧涂層，以提高其抗氧化性能。最后，增加其防腐涂層的厚度，不小于0.3mm，使其底版的防腐效果可以得到全面提高[1]。

3 儲罐外壁板防腐施工工藝

原油儲罐外壁表面積大，腐蝕現(xiàn)象也可能高。由于外墻腐蝕發(fā)展的特點，外墻腐蝕的初期現(xiàn)象尚不明確，但隨著腐蝕現(xiàn)象逐漸加劇，腐蝕區(qū)在氧化作用下迅速增大。發(fā)現(xiàn)時難以采取有效措施糾正，存在一定的腐蝕隱患。因此，不應(yīng)損失罐體外壁的防腐工作。應(yīng)對外墻腐蝕現(xiàn)象采取以下方法；第一，優(yōu)化外墻防腐涂層，涂層應(yīng)具有一定的抗沖擊能力；二是提高防腐涂層的抗日曬能力，提高其使用壽命；最后應(yīng)采用富鋅環(huán)氧涂層，以提高其防腐性能。

4 腐蝕原因分析

4.1 防腐涂料選擇不當(dāng)

防腐層失效是腐蝕發(fā)生的前提。涂層是防腐蝕的第一道防線，完好的涂層可提供99%的保護(hù)，而剩余的1%則由陰極保護(hù)提供。防腐涂層選型不符合現(xiàn)場環(huán)境要求，涂層質(zhì)量不合格導(dǎo)致涂層失效腐蝕發(fā)生。罐頂一周泡沫板表面的涂層向陽側(cè)和背陰側(cè)有明顯的區(qū)別，向陽側(cè)涂層發(fā)生了大面積剝離脫落，而背陰側(cè)涂層相對完整，可見光照對涂層質(zhì)量產(chǎn)生了影響，同時也可推斷該涂層耐紫外線的性能較差，剝離脫落的涂層下表面還可以看到有涂層存在，可能是防腐層大修時表面涂層未清理干凈就進(jìn)行涂敷施工或者多次涂敷過程中底層涂層已固化導(dǎo)致的[2]。

4.2 犧牲陽極用量設(shè)計不合理

涂層出現(xiàn)問題、犧牲陽極安裝數(shù)量不足或是超過犧牲陽極服役周期時，儲罐內(nèi)底板處于陰極保護(hù)欠保護(hù)狀態(tài)，就會導(dǎo)致腐蝕的發(fā)生。在檢測中發(fā)現(xiàn)同一時間建造的1×104m3容積的儲罐，在相同的運行條件下，因為犧牲陽極用量不同，罐底板腐蝕狀況相差很大。采用20塊犧牲陽極的儲罐，需要補板的數(shù)量是6塊板、10處位置；采用101塊犧牲陽極的儲罐，需要補板的僅1處。當(dāng)儲罐運行時間較長，檢修周期超過犧牲陽極的設(shè)計壽命時，也會出現(xiàn)罐底板因陰極保護(hù)欠保護(hù)出現(xiàn)腐蝕的情況。

4.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計不當(dāng)

加強圈上表面為安裝保溫層而設(shè)置的扁鋼的安裝方式不合理（采用點焊），易形成進(jìn)水通道。外界降水通過加強圈外緣進(jìn)入扁鋼內(nèi)部，與保溫層接觸，不易散失，并易在加強圈與罐壁焊接位置富集，為該處罐壁腐蝕提供了環(huán)境條件，導(dǎo)致腐蝕發(fā)生[3]。

消防系統(tǒng)噴淋管的設(shè)置不合理。為了便于安裝，罐周的消防水管常采用通過支架固定在加強圈上的設(shè)計。現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)，消防水噴淋裝置是造成罐壁保溫層進(jìn)水的主要原因。支架的尺寸或噴嘴的角度設(shè)置不合理時，噴淋水會通過防水檐進(jìn)入保溫層。加強圈部位防水檐的設(shè)置，可以有效防止自然降雨進(jìn)入罐壁保溫層，但是消防水管的設(shè)置會造成消防水進(jìn)入保溫層與罐壁接觸。

一般認(rèn)為防水是保溫工程的關(guān)鍵。保溫材料一旦進(jìn)入水中，不僅不能保溫，還會引起保溫層下管道或容器的均勻腐蝕、局部腐蝕或外應(yīng)力開裂（ESCC）。表示腐蝕下的絕緣層（corrosion-ins ulat ion，CUI）。加固環(huán)中的水庫壁腐蝕問題可視為保溫層下的腐蝕現(xiàn)象。保溫層下腐蝕是指應(yīng)用保溫層材料的管道或設(shè)備外表面發(fā)生的腐蝕現(xiàn)象。水分滲入絕緣材料，使基礎(chǔ)環(huán)境變濕，這就是CUI的開始。當(dāng)防腐層出現(xiàn)問題時，會在金屬表面與絕緣材料之間形成一層薄薄的電解液，為電化學(xué)腐蝕的發(fā)生創(chuàng)造了必要條件。最終的腐蝕產(chǎn)物是Fe(OH)3和Fe3O4。這些腐蝕產(chǎn)物比較松散，沒有保護(hù)作用，所以一旦出現(xiàn)在金屬表面某處，腐蝕就會繼續(xù)下去。

4.4 保溫外護(hù)層與罐壁固定支架的密封不嚴(yán)

通過觀察發(fā)現(xiàn)，抗風(fēng)圈踏板、扶梯等固定斜撐支架與罐壁焊接部位存在明顯的漏水痕跡。支架與保溫外護(hù)層密封不嚴(yán)密是造成保溫層進(jìn)水重要原因。保溫層吸水變潮，且水分不易蒸發(fā)，涂層一旦出現(xiàn)破損，罐壁就容易發(fā)生腐蝕。

4.5 防腐施工質(zhì)量管控不到位

在檢測中發(fā)現(xiàn)在表面涂層修復(fù)之后，存在因為涂層下腐蝕造成鼓包的現(xiàn)象，打開之后可見銹蝕層較厚且分層，除去銹層之后，金屬表面腐蝕嚴(yán)重。分析原因是進(jìn)行防腐層大修時，質(zhì)量監(jiān)管不到位，表面處理不徹底或是未進(jìn)行表面處理而直接進(jìn)行涂敷施工造成的，表面的防腐涂層不能阻止內(nèi)部腐蝕的進(jìn)一步發(fā)展，造成嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象[4]。

5 防腐施工質(zhì)量控制策略

（1）涂層是防腐蝕的第一道防線，涂層的選材要滿足現(xiàn)場使用條件，如日照強的環(huán)境要滿足抗紫外線老化性能的要求。施工過程中（包括防腐層大修）要做好質(zhì)量控制，剝離的涂層及銹層要徹底清除，滿足涂料的施工要求后再進(jìn)行防腐涂料涂敷施工。對于加強圈、罐壁附件、支撐桿、人孔、排污孔等與罐壁焊接部位以及小空間不方便進(jìn)行防腐施工的部位，尤其要注意防腐質(zhì)量控制。

（2）儲罐內(nèi)壁犧牲陽極的數(shù)量設(shè)計要盡量準(zhǔn)確，并留有裕量，確保犧牲陽極使用壽命滿足儲罐檢修周期的要求。

（3）消防水噴淋裝置的設(shè)置要避免噴淋水進(jìn)入保溫外護(hù)層與罐壁接觸。通過調(diào)整安裝支架的尺寸和噴淋角度，可以避免該問題的發(fā)生。

（4）加強圈上表面用于安裝保溫層的扁鋼的焊接方式由點焊調(diào)整為滿焊，徹底切斷水分通過加強圈上表面進(jìn)入罐壁保溫層的途徑，避免腐蝕環(huán)境的形成。

（5）抗風(fēng)圈踏板、扶梯的支撐等與罐壁焊接的附件位置，要做好與保溫外護(hù)層的密封或采取導(dǎo)流措施，防止自然降雨通過支撐接觸罐壁，造成保溫層變潮濕進(jìn)而形成腐蝕條件[5]。

（6）強化防腐專業(yè)的設(shè)計審查。初設(shè)、大修方案審查階段，要重視防腐專業(yè)的審查，包括涂料的選擇、陰極保護(hù)的設(shè)計、施工要求、質(zhì)量管控等方面，從腐蝕控制的全過程來管理防腐。

（7）儲罐表面處理主要是清除油罐表面的金屬氧化物、毛刺、金屬顆粒等雜質(zhì)的過程。由于原油本身具有一定的腐蝕作用，因此原油儲罐的防腐結(jié)構(gòu)必須是內(nèi)部防腐。在防腐施工過程中，必須對儲罐的底板材料進(jìn)行徹底的處理，因為底板表面處理的質(zhì)量對涂層的耐久性有重大影響[6]。防腐施工可采用多層分層體系，如果防腐施工采用無溶劑涂料，則防腐施工可采用一次性施工法。為保證防腐施工前金屬材料表面平整，必須進(jìn)行噴砂和沖擊噴砂處理，該部位的鋒利邊緣必須平整，表面開挖和焊渣顆粒必須徹底清除，以使得儲罐的防腐性能得到有效的提高。

（8）做好原油儲罐的日常管理。有必要每天檢查儲罐容易積水的部位和容易脫落的防腐層，可以防止或減緩罐外腐蝕。檢查防腐層造成氣泡或溢出，需要制定合理的修復(fù)措施。必須定期監(jiān)測原油儲罐的排水系統(tǒng)，以防止積水。清理水箱頂部的鐵屑，保持水箱清潔。做好儲罐防腐涂層的評估工作。當(dāng)涂層失效或達(dá)到使用壽命時，必須重新進(jìn)行噴涂操作[7]。

6 結(jié)語

綜上所述，原油儲罐在外界環(huán)境的影響下，出現(xiàn)了一定的腐蝕問題，對儲罐使用的安全性也會產(chǎn)生一定的影響。為此，應(yīng)密切關(guān)注底板和外壁的腐蝕程度，做好對儲罐的外部防腐工作，加強對儲罐的日常管理，為保證儲罐的安全運行，應(yīng)給予一定的資金支持，針對所出現(xiàn)的腐蝕問題，制定出相應(yīng)的防腐計劃，為企業(yè)的正常生產(chǎn)提供保障。