污水處理罐腐蝕機理及防腐措施研究

摘 要：隨著石油化工工業(yè)的迅速發(fā)展，很多大型污水儲罐被應(yīng)用在石油、石化行業(yè)，儲罐的安全對企業(yè)的正常生產(chǎn)具有非常重要的意義。一旦發(fā)生腐蝕損壞，不但造成經(jīng)濟(jì)上的直接損失，而且會使污水泄漏，造成環(huán)境污染，更為嚴(yán)重的可釀成火災(zāi)、爆炸等安全事故。因此，有必要深入研究污水處理罐的腐蝕機理，提出經(jīng)濟(jì)合理的防腐治理方法，減少泄漏事故的發(fā)生?；诖?，本文主要對污水處理罐腐蝕原因進(jìn)行了分析，并提出了有針對性的處理措施。

關(guān)鍵詞：污水;處理罐;腐蝕原因;處理措施

污水處理罐在使用過程中受到各類腐蝕的現(xiàn)象相當(dāng)普遍。儲罐腐蝕會形成眾多的腐蝕坑，使罐底、罐壁厚度減薄，嚴(yán)重時會腐蝕穿孔，導(dǎo)致罐內(nèi)物質(zhì)泄漏，嚴(yán)重影響煉化企業(yè)的正常生產(chǎn)。因此，如何有效延長儲罐使用壽命一直是煉化企業(yè)面臨的一大難題?，F(xiàn)階段，雖然我國在防腐技術(shù)上取得了較大的進(jìn)步，有效延長了鋼制品的使用年限，但是鋼制儲罐的防腐離設(shè)計預(yù)期使用壽命的目標(biāo)依然存在著很大的差距。因此，相關(guān)企業(yè)必須重視儲罐腐蝕問題，加強腐蝕機理研究，并實施有效的防護(hù)措施，確保煉化企業(yè)的安全生產(chǎn)。

1污水處理罐腐蝕機理

1.1儲罐外壁腐蝕

儲罐外壁經(jīng)風(fēng)吹日曬，雨水沖刷，腐蝕因素主要是大氣中含氧、水蒸氣、二氧化碳和溶于雨水中的二氧化硫等，其腐蝕機理為大氣中的水蒸氣溶解了氮化物、二氧化硫、硫化氫及其他雜質(zhì)，在壁上形成電解質(zhì)溶液，腐蝕離子與罐壁發(fā)生了電化學(xué)反應(yīng)。腐蝕產(chǎn)物氫氧化亞鐵進(jìn)一步氧化為三氧化二鐵或四氧化三鐵，形成疏松的鐵銹層附著在罐體表面。在鐵銹層與儲罐罐體界面上的表面氧和水發(fā)生陰極反應(yīng)，在銹層與罐壁結(jié)合處則不斷進(jìn)行陽極反應(yīng)，形成氧濃差電池，當(dāng)罐體經(jīng)雨露作用處于干燥、潮濕交替狀態(tài)，則會使帶有銹層的罐體加速腐蝕。

1.2儲罐內(nèi)壁腐蝕

罐內(nèi)氣相環(huán)境組成均勻，腐蝕一般呈現(xiàn)均勻腐蝕的特性。此部位氣相主要是原油及采出水揮發(fā)出的酸性氣體硫化氫，外加通過呼吸閥進(jìn)人罐內(nèi)的水分、二氧化碳、二氧化硫等氣體，在罐壁處凝結(jié)成酸性溶液，導(dǎo)致化學(xué)腐蝕的發(fā)生。

1.2.1二氧化碳腐蝕

在 CO2腐蝕環(huán)境中，儲罐的腐蝕機理十分復(fù)雜。二氧化碳溶入水后對金屬材料有極強的腐蝕性，由于二氧化碳的總酸度在相同 p H 值下比鹽酸還高，因此，它對鋼鐵的腐蝕甚至比鹽酸還嚴(yán)重。研究發(fā)現(xiàn)，二氧化碳的腐蝕主要受環(huán)境因素和材質(zhì)因素影響。環(huán)境因素主要包括溫度、二氧化碳分壓、水質(zhì)的礦化度、p H 值、Cl-含量、微量的 H2S 和氧氣，細(xì)菌含量及介質(zhì)的流速等。材質(zhì)因素主要有鋼材類型和鋼材中合金元素的含量高低。目前，普遍認(rèn)為 CO2導(dǎo)致的腐蝕有均勻腐蝕和局部腐蝕兩種類型。

①CO2的均勻腐蝕機理

均勻腐蝕機理的實質(zhì)為CO2溶于水后形成的H2CO3電離出 H+的還原過程，溶液中活潑 H+ 吸附在鋼材表面與氧化態(tài)的 Fe2+作用，最終在鋼材表面形成 Fe CO3垢層。

②CO2的局部腐蝕機理

局部腐蝕主要有點蝕、臺地浸蝕和流動誘使局部腐蝕3 種。通常，污水中Ca2+和 Mg2+含量較高，容易在儲罐鋼材表面形成碳酸鹽垢，碳酸鹽垢和 Fe CO3等結(jié)垢層或生成的腐蝕產(chǎn)物膜覆蓋在鋼材表面不同區(qū)域，而不同區(qū)域間覆蓋度不同，使不同覆蓋度的區(qū)域之間形成了具有很強自催化特性的腐蝕電偶或閉塞電池。增強了某一區(qū)域的腐蝕性能，綜合而言，CO2的局部腐蝕實質(zhì)上就是電偶作用或閉塞電池的結(jié)果。

1.2.2硫化氫腐蝕

研究發(fā)現(xiàn)，鋼材中所含的 Al，Ti，Cu，V 和 Ca 等元素能提高鋼材對H2S 的耐腐蝕性，而 Mn，S，P，Ni 和 N 等元素能夠促進(jìn)H2S對鋼材的腐蝕，加劇腐蝕程度。由于 H2S 在水中的溶解度很高，H2S 溶于水便立即電離使水呈酸性，在潮濕環(huán)境下對鋼材產(chǎn)生腐蝕破壞作用。在酸性介質(zhì)下，H2S的存在，加速了鐵離子的溶解，為腐蝕產(chǎn)物提供 S2-，在鋼材表面生產(chǎn)鐵和硫的化合物。影響 H2S 腐蝕的因素有 H2S 含量，pH 值，溫度，溶液中Cl-含量和氧濃度等。

1.3儲罐底板腐蝕

儲罐底板分內(nèi)表面和外表面，由于儲罐內(nèi)儲存的污水中一般含有大量的酸性物質(zhì)，從而對罐底產(chǎn)生一定的化學(xué)腐蝕?；瘜W(xué)腐蝕的產(chǎn)物將繼續(xù)留在污水中，使得腐蝕產(chǎn)物、水、罐底材料三者之間共同形成原電池，產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。另外，由于土壤中含有大量的雜散電流和腐蝕性成分， 會使得罐底從外部開始腐蝕，其中，腐蝕性成分和土壤中的水一起對罐底產(chǎn)生化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕，而雜散電流的存在，將加速原電池的產(chǎn)生，同時，雜散電流將破壞罐底的保護(hù)膜，即起到促進(jìn)腐蝕的作用。

2污水處理罐防腐蝕處理措施

2.1污水處理罐內(nèi)防腐措施

引起儲罐內(nèi)腐蝕的主要介質(zhì)是污水，選用涂層法可以有效防止腐蝕介質(zhì)與罐體接觸。一般采用耐油、耐腐蝕、防水、耐沖擊、抗老化、附著性能優(yōu)異的涂料作表面涂層保護(hù)。經(jīng)長期實驗和現(xiàn)場試驗調(diào)研，選擇環(huán)氧涂層作為污水儲罐內(nèi)涂材料能起到較好的防腐效果。該涂層具有以下特點：（1）附著力極好。在固化過程中活潑的環(huán)氧基能與界面金屬原子反應(yīng)形成極為牢同的化學(xué)鍵，增強了涂層與基材的附著力，提高了涂層的整體耐腐蝕性能。（2）耐磨性和耐腐蝕性強。主鏈結(jié)構(gòu)中的醚鍵具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性，涂層抗酸、抗堿性能好，具有較高的耐溫性。

2.2污水處理罐外防腐措施

對罐頂表面涂具有耐酸、耐水、抗?jié)B、抗老化防銹底漆和面漆，而對有保溫結(jié)構(gòu)的罐壁則需在罐的上、中部鋼板表面涂刷防銹涂料，并將保溫層外鐵皮密封，防止雨水進(jìn)入。對罐壁底部防腐時，在罐壁和邊緣板上澆熱石油瀝青進(jìn)行防護(hù)。如果罐基礎(chǔ)比周圍地面低，還應(yīng)設(shè)集水槽，及時將雨水通過排水溝排走，保持干燥環(huán)境。

2.3采取陰極保護(hù)措施

涂料防護(hù)是用涂層將金屬與介質(zhì)隔開，起到保護(hù)金屬的作用。但由于涂層本身有孔，老化后又出現(xiàn)龜裂、剝離等現(xiàn)象，再加上施工不良，產(chǎn)生針孔，裸漏的金屬成為陽極.涂層形成陰極而產(chǎn)生局部腐蝕電池，進(jìn)而使涂層受到更嚴(yán)重的破壞。因此采取單獨的涂料保護(hù)，其防護(hù)效果并不十分理想，應(yīng)加強污水處理罐的陰極保護(hù)工作，采取涂層與陰極保護(hù)聯(lián)合防護(hù)，使裸漏的金屬獲得集中的電流保護(hù)，彌補涂層防護(hù)的不足，從而延長污水處理罐防護(hù)層及儲罐的使用壽命。

3 結(jié)束語

綜上所述，污水處理罐在長期使用過程中，受到諸多因素的影響，容易出現(xiàn)腐蝕問題，不但縮短了污水罐的使用年限，而且增加了污水罐的損壞率，使其無法對污水進(jìn)行有效的儲存。因此，相關(guān)企業(yè)要有計劃的對罐體腐蝕情況進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時采取處理措施。由于罐體不同部位，腐蝕機理不同，所以，采用的防腐措施也有所差別。相關(guān)企業(yè)需要根據(jù)其腐蝕機理，有針對性的選用防腐措施，有效降低罐體腐蝕發(fā)生的幾率，從而最大限度的延長其使用壽命。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉成根.含硫污水罐的腐蝕與防護(hù)及安全運行[J].石油化工設(shè)備技術(shù)，2004，25（6）：37-39

[2]孫麗麗. 污水罐腐蝕原因分析及防腐建議[J]. 石油化工設(shè)備技術(shù)， 2014， 05：37-39+6.

[3]王巍，牟義慧.煉油廠污水管道內(nèi)壁防腐方案分析與選擇[J].管道技術(shù)與設(shè)備，2007（3）：36-38

[4]李冬如. 大型常壓儲罐內(nèi)表面腐蝕成因分析[J]. 廣東化工， 2014， 8， 125-126.

[5]汪士蓮. 石油儲罐的腐蝕及防護(hù)情況[J]. 石油化工腐蝕與防護(hù)， 2011， 28（4）：12-16.

作者簡介：

岳云雪（1978-）女，遼寧錦州人，工程師，從事設(shè)備管理工作。