儲(chǔ)油罐及管道外腐蝕機(jī)理分析

莊磊

（中國(guó)石油化工股份有限公司鎮(zhèn)海煉化分公司，浙江 寧波 315899）

儲(chǔ)油罐管道外腐蝕現(xiàn)象相對(duì)較為常見(jiàn)，在對(duì)相關(guān)腐蝕問(wèn)題進(jìn)行處理管控的過(guò)程中，工程師以及相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)結(jié)合精益化、精細(xì)化的現(xiàn)場(chǎng)管理工作，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境、運(yùn)行原理進(jìn)行分析、評(píng)估，以此來(lái)增強(qiáng)設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量，提高設(shè)備的運(yùn)行效率。

1 外腐蝕情況與原因分析

儲(chǔ)油罐以及管道設(shè)施所存在的腐蝕問(wèn)題相對(duì)較為嚴(yán)重，同時(shí)在不同時(shí)節(jié)、不同區(qū)域、不同場(chǎng)所以及不同的濕度、溫度環(huán)境會(huì)給成品油儲(chǔ)油罐以及相應(yīng)的石油管線造成腐蝕影響，具體來(lái)說(shuō)包含以下幾個(gè)方面。

1.1 油罐外腐蝕

油罐外腐蝕現(xiàn)象相對(duì)較為常見(jiàn)，由于油罐外表通常結(jié)合鋼制材料的使用，同時(shí)在油罐的拱頂區(qū)域位置也具備較大的鋼結(jié)構(gòu)面積，相關(guān)區(qū)域位置受到周邊環(huán)境的影響也相對(duì)較大，其表面所涂刷的防腐蝕涂層也會(huì)受到外部不良因素的影響而出現(xiàn)脫落、剝離的現(xiàn)象，比如當(dāng)油罐頂部或周邊積水增加，長(zhǎng)時(shí)間導(dǎo)致腐蝕，再加上油罐周邊大面積涂層風(fēng)力剝離，從而導(dǎo)致油罐外腐蝕影響進(jìn)一步加劇。儲(chǔ)油罐罐底周邊的腐蝕現(xiàn)象也相對(duì)較為常見(jiàn)，油罐底鋼板是整個(gè)儲(chǔ)罐的受力部位，在儲(chǔ)油過(guò)程中由于受到油品壓力的影響，其內(nèi)部的結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)不均勻沉降的現(xiàn)象，久而久之會(huì)導(dǎo)致罐底與混凝土基座之間產(chǎn)生相應(yīng)的溝槽，而溝槽在受到熱脹冷縮的影響下會(huì)給周邊積水提供匯集場(chǎng)地，最終造成嚴(yán)重的腐蝕。通過(guò)數(shù)據(jù)調(diào)研分析可以看出，儲(chǔ)油罐底所出現(xiàn)的腐蝕現(xiàn)象相對(duì)較為嚴(yán)重，而罐底的積水主要來(lái)自于罐壁垂直流下的雨水，導(dǎo)致其底部的鋼板以及涂層長(zhǎng)期浸泡在水中，并且由于底部存在相應(yīng)的溝槽，使得內(nèi)部的積水很難蒸發(fā)出，最終給細(xì)菌以及植物的生長(zhǎng)提供了外在條件，加劇了罐底的腐蝕。其次，出現(xiàn)罐身大面積涂層風(fēng)力剝離的現(xiàn)象也相對(duì)較為常見(jiàn)，在季風(fēng)季節(jié)，受到風(fēng)力的影響，涂在罐身的防腐涂層也會(huì)受到相應(yīng)的剝離影響，最終給罐身的防腐性能造成較大的影響。除此之外，在油罐罐頂部位出現(xiàn)積水的現(xiàn)象也相對(duì)較為常見(jiàn)，一般情況下，罐頂積水腐蝕主要集中于罐頂周邊相對(duì)較為低洼的位置，常伴有鋼鐵生銹，由于鋼板受到風(fēng)吹日曬，在積水的共同作用下出現(xiàn)開(kāi)裂的狀況，再加上罐頂周邊的低洼處堆積有大量的積水，使得鋼表面出現(xiàn)嚴(yán)重的電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象。

1.2 輸油管線腐蝕情況

輸油管線出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象也相對(duì)較為常見(jiàn)，石油管線腐蝕主要表現(xiàn)在支撐底座腐蝕，同時(shí)相應(yīng)的腐蝕部位通常在管線下表面以及上表面，并且管線在運(yùn)作過(guò)程中受到機(jī)械震動(dòng)的影響，再加上風(fēng)力的作用也會(huì)導(dǎo)致涂層剝落。一般情況下，鋼支撐底座受到腐蝕的現(xiàn)象相對(duì)較為常見(jiàn)，在輸油過(guò)程中，由于管線上具備分布不均的壓力情況，而為了避免壓力過(guò)于集中，保證運(yùn)輸線安全常需要設(shè)置較為密集的鋼支撐底座，鋼底座與混凝土承臺(tái)連接在一起，在完成對(duì)鋼底座的設(shè)立之后，也需要對(duì)其進(jìn)行防腐處理，通常結(jié)合白色涂層，將鋼底座與外部的空氣、水分進(jìn)行有效隔絕，但是若相關(guān)區(qū)域存在積水的現(xiàn)象也會(huì)導(dǎo)致腐蝕現(xiàn)象加劇。一般情況下，鋼底座與混凝土承臺(tái)積水是由于在輸油管線輸油過(guò)程中出現(xiàn)機(jī)械震動(dòng)，使得相關(guān)區(qū)域存在低洼而導(dǎo)致的，而管線下邊面出現(xiàn)的腐蝕現(xiàn)象側(cè)重體現(xiàn)在白色涂層脫落翹起的情況，從而使得涂層脫落的區(qū)域位置出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，而出現(xiàn)這一現(xiàn)象的根本原因在于管線下邊面相對(duì)較為潮濕，管線兩側(cè)不易聚集或匯聚過(guò)多的水分，但是在管線下部位受到應(yīng)力的影響卻容易聚集雨水，相關(guān)區(qū)域位置在冬季氣溫相對(duì)較低的情況下會(huì)凝結(jié)成冰，并且受到熱脹冷縮的影響使得白色涂層開(kāi)裂。此外，管線上表面也經(jīng)常出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，其體現(xiàn)在白色涂層龜裂，并且伴隨有褐色鐵銹，出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因在于當(dāng)管道涂層受到大氣環(huán)境的影響而出現(xiàn)粉化龜裂的現(xiàn)象，最終雨水、大氣通過(guò)龜裂部分接觸的管線鋼表面，從而產(chǎn)生相應(yīng)的化學(xué)腐蝕現(xiàn)象。

2 外腐蝕過(guò)程的機(jī)理分析

管道外腐蝕以及油罐外腐蝕通常伴隨著不同程度的化學(xué)反應(yīng)，在此過(guò)程中，工程師以及相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)通過(guò)精細(xì)化的現(xiàn)場(chǎng)管控，增強(qiáng)設(shè)備的使用性能，相關(guān)機(jī)理如下。

通過(guò)對(duì)當(dāng)前油罐以及輸油管線所產(chǎn)生的外腐蝕現(xiàn)象進(jìn)行分析評(píng)估可以看出，由于油罐以及輸油管線具備較多的鋼制材料，在初期工程項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中需要對(duì)油罐表面以及輸油管線管身涂抹相應(yīng)的防腐蝕涂層，但是在出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象之后，一般伴隨有機(jī)涂層龜裂或翹起的狀況，導(dǎo)致鋼表面直接與大氣環(huán)境接觸，最終出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。此外，在該過(guò)程中若出現(xiàn)有機(jī)涂層失效，導(dǎo)致涂層與鋼表面的結(jié)合力降低也會(huì)出現(xiàn)涂層脫落，出現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)腐蝕的現(xiàn)象?？傊谕飧g過(guò)程中，通常是鋼材與水氣直接接觸而發(fā)生相應(yīng)的電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象，最終生成鐵銹。

2.1 有機(jī)涂層失效

有機(jī)涂層在使用過(guò)程中長(zhǎng)時(shí)間受到外部水環(huán)境、光照環(huán)境的影響，由于其物理特性在特定的環(huán)境下存在相應(yīng)的差異，從而容易出現(xiàn)粉化龜裂的現(xiàn)象，最終導(dǎo)致涂層與鋼板出現(xiàn)脫落剝離的現(xiàn)象。除此之外，有機(jī)涂層與鋼材也存在不同的熱脹系數(shù)，在溫差變化過(guò)大的情況下也容易導(dǎo)致有機(jī)涂層受到應(yīng)力的影響而出現(xiàn)龜裂的現(xiàn)象，最終導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)裸露在外。

由于施工質(zhì)量不合格，受到冰凍以及外在自然因素的影響也會(huì)導(dǎo)致有機(jī)涂層脫落或翹起，通過(guò)分析可得出，輸油管線以及油罐外表有機(jī)涂層存在失效的現(xiàn)象一方面是由于熱脹冷縮應(yīng)力的影響，而另一方面是由于外部環(huán)境如大風(fēng)、高溫、陽(yáng)光直射，使得有機(jī)涂層的理化特性發(fā)生了變化，最終出現(xiàn)涂層龜裂脫落的現(xiàn)象，無(wú)論是哪一種有機(jī)涂層失效的情況均會(huì)導(dǎo)致大氣中的水進(jìn)入到涂層與鋼表面之間最終產(chǎn)生相應(yīng)的水膜，久而久之也會(huì)導(dǎo)致有機(jī)涂層的脫落面積進(jìn)一步擴(kuò)大，使得腐蝕影響進(jìn)一步加劇。此外，當(dāng)油罐或輸油管線受到外部機(jī)械震動(dòng)或風(fēng)力影響的情況下也會(huì)導(dǎo)致涂層與鋼結(jié)構(gòu)之間的結(jié)合力降低，最終使得腐蝕現(xiàn)象進(jìn)一步加劇。

2.2 鋼表面大氣腐蝕原理

當(dāng)有機(jī)涂層脫落或出現(xiàn)龜裂現(xiàn)象之后，大氣中的水分便會(huì)與結(jié)構(gòu)中的鋼材發(fā)生相應(yīng)的接觸反應(yīng)，形成水膜，在水膜中有氫離子、氫氧根離子，從而形成相應(yīng)的電解溶液，使得鋼材發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象，一般情況下，鋼材將作為陽(yáng)極轉(zhuǎn)換為鐵離子和電子，而在陰極部位則是由氧氣、水與鐵離子反應(yīng)，最終生成相應(yīng)的氫氧根，而總反應(yīng)為鐵與氧氣水接觸最終生成氫氧化鐵，最后相關(guān)物質(zhì)經(jīng)過(guò)脫水處理形成鐵銹，而鐵銹具備不穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)以及物理性質(zhì)，會(huì)出現(xiàn)脫落的現(xiàn)象，最終使得鋼材表面腐蝕程度進(jìn)一步加劇。除此之外，在涂層與鋼表面之間所形成的水膜也會(huì)不斷地吸收空氣中的二氧化硫以及氨氣，最終給鋼表面造成相應(yīng)的堿性腐蝕或酸性腐蝕，久而久之會(huì)導(dǎo)致相關(guān)鋼制材料的輸油管線或油罐工作壓力進(jìn)一步增大，最終出現(xiàn)設(shè)備失效的情況，造成嚴(yán)重的安全事故。

3 對(duì)策與建議

要想實(shí)現(xiàn)對(duì)儲(chǔ)油罐以及運(yùn)輸管線防腐蝕管控，結(jié)合定向化、精細(xì)化的防腐處理是必不可少的，在該過(guò)程中，工程師以及相關(guān)設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)采取頂層設(shè)計(jì)，對(duì)當(dāng)前儲(chǔ)油罐以及管道外腐蝕的機(jī)理進(jìn)行分析評(píng)估，重點(diǎn)管控電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象，增強(qiáng)防腐蝕涂層與管道之間的結(jié)合力，以此能達(dá)到防腐管控效果。同時(shí)，施工單位也需要提高工程項(xiàng)目施工建設(shè)品質(zhì)，增強(qiáng)防腐管控效果。

3.1 管控有機(jī)涂層施工質(zhì)量

通過(guò)對(duì)上文的分析評(píng)估可以看出，在相關(guān)材料表面涂抹相應(yīng)的有機(jī)涂層會(huì)增強(qiáng)油罐以及石油管線的使用壽命，同時(shí)相關(guān)有機(jī)涂層涂抹質(zhì)量的高低也會(huì)影響防腐使用壽命，而要想控制有機(jī)涂層施工品質(zhì)則需要最大限度地增強(qiáng)有機(jī)涂層與鋼材表面所產(chǎn)生的結(jié)合力，如果兩者具備良好的結(jié)合力，則鋼表面與有機(jī)涂層之間便不會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的水膜，進(jìn)而也不會(huì)發(fā)生相應(yīng)的電化學(xué)反應(yīng)現(xiàn)象。通過(guò)化學(xué)反應(yīng)式可以看出，只有電解液連通之后陰陽(yáng)極之間才有可能發(fā)生相應(yīng)的電化學(xué)反應(yīng)，如果有機(jī)涂層和鋼結(jié)構(gòu)具備良好的結(jié)合力則不會(huì)發(fā)生電解液連通的現(xiàn)象，如果兩者之間存在相應(yīng)的結(jié)合力差，最終會(huì)導(dǎo)致電解液連通形成化學(xué)電池引發(fā)化學(xué)反應(yīng)。

而要想控制有機(jī)涂層與鋼材表面的結(jié)合力，則需要采取對(duì)鋼表面預(yù)先處理，通過(guò)數(shù)據(jù)分析可以看出，將近約60%以上的防腐涂層質(zhì)量缺陷與表面除銹情況存在相應(yīng)的關(guān)聯(lián)，在油庫(kù)施工建設(shè)活動(dòng)中，施工方需要對(duì)鋼制儲(chǔ)油罐以及輸油管線進(jìn)行定向化處理，在施工建設(shè)前期，企業(yè)需要對(duì)施工單位的資質(zhì)進(jìn)行審核、審查，確保施工單位具備相應(yīng)的施工技術(shù)，保證施工作業(yè)能夠正常穩(wěn)定地進(jìn)行。如果對(duì)施工單位資質(zhì)審核不嚴(yán)格則很難保證施工質(zhì)量得到提升，同時(shí)施工方、項(xiàng)目方也需要及時(shí)引入專業(yè)化的防腐管理人員，對(duì)整個(gè)工程項(xiàng)目的防腐性能進(jìn)行評(píng)估評(píng)判，做好相應(yīng)的防護(hù)驗(yàn)收，在后續(xù)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)表面涂刷有機(jī)防腐涂層的過(guò)程中，企業(yè)需要積極應(yīng)邀第三方機(jī)構(gòu)以及工作人員通過(guò)專業(yè)設(shè)備對(duì)管線的防腐蝕性能進(jìn)行檢測(cè)，保證有機(jī)涂層施工建設(shè)質(zhì)量和效率能夠得到有效提升，在對(duì)相關(guān)設(shè)備表面進(jìn)行處理管控的過(guò)程中，需要將鋼鐵表面的氧化物事先處理干凈才能夠涂抹相應(yīng)的防腐涂層，同時(shí)還需要確保整體表面的粗糙度能夠滿足相應(yīng)的要求以此來(lái)增大防腐涂層與鋼材的接觸面積，進(jìn)而增加兩者的結(jié)合力。而在對(duì)有機(jī)涂層進(jìn)行驗(yàn)收管理的過(guò)程中，也需要確保涂層完好完整，如果發(fā)現(xiàn)不合格的有機(jī)涂層，則需要進(jìn)行整改，在完成整改之后再驗(yàn)收，確保涂層合格。

3.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化，防積水

通過(guò)實(shí)地調(diào)研分析可以得出，有機(jī)涂層脫落與積水浸泡存在較大的關(guān)聯(lián)，并且也進(jìn)一步加劇了鋼表面腐蝕，而積水浸泡主要出現(xiàn)在儲(chǔ)油罐罐底周邊區(qū)域以及輸油管支撐底座等部位，因此排除積水，實(shí)現(xiàn)對(duì)積水有效防范處理對(duì)于提高防腐性能具備較大的現(xiàn)實(shí)意義。在此過(guò)程中，設(shè)計(jì)師需要優(yōu)化結(jié)構(gòu)來(lái)防止油罐頂部、底部以及輸油管線底座出現(xiàn)相應(yīng)的積水現(xiàn)象，一般情況下需要對(duì)油罐頂部周邊設(shè)置截水溝，實(shí)現(xiàn)對(duì)罐頂?shù)呐潘芸?，以此?lái)減弱雨水垂直向下對(duì)罐壁有機(jī)涂層所造成的腐蝕影響；而另一方面，工程師以及相關(guān)設(shè)計(jì)人員也需要對(duì)罐底鋼板周邊設(shè)置相應(yīng)的保護(hù)傘，減少底鋼板臺(tái)階處所堆積的雨水，此外，在特別潮濕的部位還應(yīng)當(dāng)設(shè)置相應(yīng)的引水裝置，將雨水導(dǎo)入到地表，避免管線底部在冬季出現(xiàn)結(jié)冰凍結(jié)的狀況。

3.3 熱噴涂技術(shù)防腐

熱噴涂技術(shù)主要利用熱源，將涂料進(jìn)行加熱直至熔融或半熔狀態(tài)，之后再結(jié)合高速氣流將其進(jìn)行霧化處理，再將相應(yīng)的霧化原料噴射到鋼制零件表層，以此來(lái)構(gòu)建起相應(yīng)的防腐蝕涂層，最終達(dá)到防腐耐磨的管控效果。熱噴涂技術(shù)具備較為高效的應(yīng)用特征，同時(shí)相關(guān)技術(shù)設(shè)備簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，具備良好的柔韌性，能夠廣泛應(yīng)用到工程項(xiàng)目防腐管控的各個(gè)方面，近幾年來(lái)熱噴涂技術(shù)也取得了較大的發(fā)展，能夠?qū)Σ煌螤畹匿撝平Y(jié)構(gòu)材料實(shí)施防腐管控，此類技術(shù)相比較于傳統(tǒng)涂層技術(shù)能夠節(jié)約原材料，同時(shí)還能夠確保涂層與鋼表面形成良好的結(jié)合力，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的有效保護(hù)。

4 結(jié)語(yǔ)

在對(duì)儲(chǔ)油罐以及管道外部腐蝕現(xiàn)象進(jìn)行管控的過(guò)程中，工程師以及相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)開(kāi)展頂層設(shè)計(jì)，優(yōu)化各項(xiàng)防腐管控工作，提高設(shè)備的運(yùn)行效率，結(jié)合精益化、精細(xì)化的管理思想，加大對(duì)管道工程以及儲(chǔ)油罐工程的防腐管控力度，強(qiáng)化質(zhì)量檢驗(yàn)，制定明確的管控標(biāo)準(zhǔn)，以此來(lái)提高設(shè)備的運(yùn)行質(zhì)量和效率。