原油儲罐底板的腐蝕及陰極保護探討

雷磊

摘要：原油儲罐的內(nèi)部深層電化學(xué)產(chǎn)物腐蝕主要是因為由滯留于罐底的原油沉淀物和沉積水造成的，溶解氫和氧、氯化物物質(zhì)引起的內(nèi)部電化學(xué)產(chǎn)物腐蝕和溶解硫酸鹽以及還原菌等物質(zhì)引起的內(nèi)部電化學(xué)產(chǎn)物腐蝕。同時水中的高和低礦化度物質(zhì)會直接加速其內(nèi)部電化學(xué)產(chǎn)物腐蝕的發(fā)生速率，以及低于高礦化度的原油水與用于儲存原油環(huán)境之間的化學(xué)配伍性會比較差，生成大量的硫酸鋇（鋇）垢，形成的深層污垢下化學(xué)腐蝕，是直接導(dǎo)致原油儲罐內(nèi)部深層電化學(xué)腐蝕發(fā)生的主要直接影響作用因素。本文對原油儲罐底板的腐蝕及陰極保護進行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：原油儲罐底板;腐蝕;陰極保護

引言

大型常壓儲罐是石油石化行業(yè)常用的重要設(shè)備，通常用于儲存石油產(chǎn)品或危險化學(xué)品。目前，我國已建成各類儲罐總庫容約4592×104m3，由于儲存大量具有易燃、易爆特性的原油，所以大型原油儲罐一旦發(fā)生事故，就會造成十分嚴重的環(huán)境污染和經(jīng)濟損失。對原油儲罐進行定期檢驗及時發(fā)現(xiàn)隱患并進行治理是提高儲罐安全運行水平的重要手段。腐蝕是導(dǎo)致鋼制儲罐及其附件損壞的主要原因，因此查找腐蝕部位和測試腐蝕程度是儲罐檢測的主要目的，腐蝕檢測在儲罐檢測中顯得尤為重要。

1儲罐底板腐蝕

儲罐內(nèi)底板通常采用防腐涂層與犧牲陽極陰極保護的聯(lián)合保護方式進行防腐蝕控制。儲罐建設(shè)期間，塊狀犧牲陽極通過焊接或者螺栓連接的方式均勻布置在儲罐底板內(nèi)表面，運行期間對罐底板內(nèi)表面提供陰極保護。當(dāng)罐底板涂層出現(xiàn)問題時，犧牲陽極為罐底板內(nèi)表面提供陰極保護，當(dāng)犧牲陽極的用量設(shè)計不足或是超過犧牲陽極的服役時間時，儲罐底板內(nèi)表面就開始發(fā)生腐蝕，嚴重時會造成腐蝕穿孔，導(dǎo)致介質(zhì)泄漏。

2原油儲罐底板腐蝕的原因

2.1電化學(xué)腐蝕

原油的儲存罐中含有一定量的水分。儲罐中的氣相水在冷凝后也會變成水滴，并沉入儲罐的底部。原油儲罐底部不均勻和液體流動等因素會導(dǎo)致原油儲罐的底部水含量日益增加。通常，原油儲罐具有排水管，但是排水管的中心位置通常比原油儲罐的底部高約300mm，導(dǎo)致原油儲罐底部的積水約300mm?，F(xiàn)在隨著科技的發(fā)展，研究所發(fā)明防腐的涂料，可以將原油儲罐中的水和原油與儲罐底部的鋼板隔開，有效起到防腐的作用。但是，由于使用的時間過久，儲罐底部的水會逐漸滲透到底面的板子上面，涂層的耐蝕性會逐漸降低，從而加速原油儲罐底面板子的腐蝕。水中又含有一定量的氯離子、硫化氫與溶解氧，一旦水在原油儲罐的底面積累過多，大部分底部接觸將引起大規(guī)模的腐蝕，這將影響原油儲罐的使用壽命。

2.2犧牲陽極用量設(shè)計不合理或超期運行

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)底板處于陰極保護欠保護狀態(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)罐底板因陰極保護欠保護出現(xiàn)腐蝕的情況，根據(jù)實際運行觀測，10×104m3容積的儲罐運行時間超過15年后，171塊犧牲陽極基本會消耗完畢，再超期運行，罐底板腐蝕速率加速，會出現(xiàn)多處減薄腐蝕甚至穿孔。

2.3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，金屬表面腐蝕嚴重，分析原因是進行防腐層大修時，質(zhì)量監(jiān)管不到位，表面處理不徹底或是未進行表面處理而直接進行涂敷施工造成的，表面的防腐涂層不能阻止內(nèi)部腐蝕的進一步發(fā)展，造成嚴重的腐蝕現(xiàn)象。

2.4儲罐外邊緣板與基礎(chǔ)承臺密封失效

油罐頻繁的收發(fā)油，罐底外邊緣板會發(fā)生變形，產(chǎn)生邊緣應(yīng)力造成外邊緣板與基礎(chǔ)承臺密封失效，在多雨地區(qū)可能會造成雨水進入到內(nèi)外邊緣板底部，造成罐底板下表面腐蝕，從罐底板底部向上腐蝕穿孔。

3原油儲罐施工驗收的具體要求

在儲罐防腐蝕施工設(shè)計中，要選擇專業(yè)的施工團隊，除了要嚴格按照施工標準規(guī)范進行涂刷之外，還應(yīng)該采用防腐蝕材料，在油罐底部上焊接安裝的墊板以及立柱墊板，受焊接質(zhì)量影響會出現(xiàn)焊縫腐蝕，一定要加強防腐蝕材料的涂刷，確保質(zhì)量體系達到預(yù)期要求。在防腐蝕工程施工之前，還需要針對防腐材料的特點和施工要求進行合理控制制定完善的施工管理方案，并且要保證防腐材料的質(zhì)量符合預(yù)期要求，禁止不合格的材料進場。手工除銹和表層涂裝處理時，要嚴格按照規(guī)范標準進行施工，如果涉及到涂裝干燥等具有明確技術(shù)要求的，必須要畫出涂漆區(qū)、火災(zāi)危險區(qū)以及電氣防爆區(qū)。對施工現(xiàn)場的環(huán)境溫度和濕度嚴格控制，保證防腐蝕材料的性質(zhì)不發(fā)生改變。在防腐蝕施工的過程中，各道工序之間都需要進行嚴格的質(zhì)量檢查，只有上一道檢查合格之后才能進行下一道施工，最后一道施工工序完畢后要進行全面驗收，對于不合格的施工環(huán)節(jié)及時修改，確保防腐蝕設(shè)計的整體效果。在檢查驗收過程中需要等待全部防腐蝕，涂刷表面干燥后對膜的厚度進行測定，保證涂層膜厚與技術(shù)標準的要求相一致，而在涂料涂層厚度檢測時，需要以每10m2為一個測量單元，盡量保證選取三處基準表面，而每一處基準表面需要測量5點。在防腐涂層施工中，要積極加強涂刷質(zhì)量的控制，確保涂刷表面，不出現(xiàn)剝落、起泡、裂紋、流掛等影響防護性能的質(zhì)量問題。在全部防腐工程施工完畢后，要嚴格按照涂料的說明書進行施工養(yǎng)護。

4原油儲罐底板的陰極保護技術(shù)及措施探討

4.1陰極保護技術(shù)

鋼質(zhì)成型石油燃料貯存罐大部分材料是在使用運行10～20年后，發(fā)生涂層泄漏等安全質(zhì)量問題的，即便石油貯存罐材料中的某些金屬已經(jīng)完全具備了良好的涂層覆蓋腐蝕性能，這些泄漏情況也是完全無一例外。因此，需要對陰極覆蓋層中某些陰極缺陷大的部位同時提供一個附加的內(nèi)部陰極保護層和電流，使其內(nèi)部能夠及時得到陽極保護。將外加陰極電流保護法再細分為陰極外加永磁電流陰極保護法的方法和陰極犧牲式外加陰極電流保護法。

4.2犧牲陽極保護

與其他金屬外加高壓電流陰極保護方式相比，犧牲陽極電流保護時需要能夠定期提供的陰極保護外加電流也比較少，對在罐體環(huán)境中的其他金屬有效陰極保護時外加電壓也相對偏低，并且還可能需要定期對其進行電壓更換。一般在穩(wěn)壓電阻很大、功率很小的場合中才能使用。罐內(nèi)水箱保護一般可以采用鋅鐵鋁體復(fù)合體系陰極，罐外水箱底板上的保護大部分均可以應(yīng)用新型鐵質(zhì)鋁鋅體復(fù)合體系和新型鋁質(zhì)鋅鐵鎂體復(fù)合體系陰極。

4.3防腐措施分析

首先是把底板的厚度加大，用10mm厚度的板來替代之前8mm厚度的板，減輕腐蝕帶來的影響。其次，原油儲存罐的防腐涂層要起到一定防腐的作用，避免了腐蝕的電池中兩極性之間產(chǎn)生的腐蝕性電流。然而，防腐的涂層通常具有諸如腐蝕和退化的問題，并且有時在工作中仍然存在一些針孔的現(xiàn)象，影響到整個防護的效果。防腐層失效的位置很容易使金屬部分位置腐蝕，從而進一步加快了原油儲存罐的底部金屬退化的速度。因此，原油儲罐的底部僅使用一次防腐涂層進行防腐并不理想。同時，如果僅使用單一陰極的保護與措施，則會增加能量耗損并增加成本。因此，我們通常在原油儲罐底部采用陰極保護和防腐涂層保護相結(jié)合的方法。在腐蝕層損壞最嚴重的地方采取陰極保護措施。該方法效果最好，成本最合理。

結(jié)束語

對于陰極的維持通常大致可以劃分為兩種：陽極的犧牲和陰極的犧牲;第二個是對電流的保護，應(yīng)用了犧牲陽極系統(tǒng)，這一個系統(tǒng)和其他采用了傳統(tǒng)犧牲陽極的輔助式陽極系統(tǒng)相比，犧牲陽極的系統(tǒng)更加可靠、電流分散均勻、安裝簡易、耐用性能高等優(yōu)勢。

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