原油儲(chǔ)罐內(nèi)腐蝕及防腐措施分析

陳朋

中國石油天然氣股份有限公司冀東油田分公司 河北 唐山 063000

聯(lián)合站原油儲(chǔ)罐內(nèi)防腐極其重要，原油儲(chǔ)罐是存儲(chǔ)和運(yùn)輸原油的關(guān)鍵設(shè)施，儲(chǔ)罐通常由鋼材制成，鋼材容易受到腐蝕的影響。采取合理防腐措施可以防止儲(chǔ)罐壁在與原油接觸時(shí)發(fā)生腐蝕，腐蝕可能導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)的減弱和損壞，從而降低儲(chǔ)罐的壽命和可靠性，腐蝕可以導(dǎo)致儲(chǔ)罐壁的穿孔和裂縫，進(jìn)而引發(fā)泄漏，泄漏會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染和安全風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和人類健康造成嚴(yán)重影響，防腐措施可以減少儲(chǔ)罐發(fā)生故障的風(fēng)險(xiǎn)，降低火災(zāi)、爆炸等事故的可能性，保護(hù)工作人員和設(shè)施的安全[1]。本次研究主要是對(duì)聯(lián)合站內(nèi)原油儲(chǔ)罐內(nèi)腐蝕的原因及防腐措施分別進(jìn)行研究，為保障原油儲(chǔ)罐的使用安全奠定基礎(chǔ)。

1 原油儲(chǔ)罐內(nèi)腐蝕原因分析

1.1 原油成分

原油中常含有硫化氫和其他硫化物，硫化氫是一種強(qiáng)酸性氣體，能與金屬表面發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致腐蝕，原油中可能含有水分，特別是在輸送和存儲(chǔ)過程中，由于溫度和壓力的變化，可能導(dǎo)致水分凝結(jié)，水分能夠加速金屬腐蝕的發(fā)生，特別是在油水界面處。原油中含有氯化物也會(huì)加速金屬腐蝕的過程，氯化物離子在一定條件下能夠形成高度腐蝕性的物質(zhì)，某些原油中可能含有酸性物質(zhì)，如有機(jī)酸等，這些物質(zhì)能夠加速金屬的腐蝕過程，原油中的氧氣也是造成腐蝕的重要因素，氧氣與金屬發(fā)生氧化反應(yīng)。這些腐蝕性成分在原油儲(chǔ)罐內(nèi)與儲(chǔ)罐壁的金屬相互作用，引發(fā)電化學(xué)反應(yīng)，從而導(dǎo)致金屬腐蝕[2]。

1.2 油水界面

在原油儲(chǔ)罐內(nèi)油水界面是腐蝕的高危區(qū)域，因?yàn)橛退缑娓浇臈l件常常促使電化學(xué)腐蝕反應(yīng)的發(fā)生。油水界面處的金屬表面可能會(huì)受到濕潤環(huán)境的影響，特別是當(dāng)儲(chǔ)罐內(nèi)有水分存在時(shí)，濕潤的環(huán)境有利于電化學(xué)腐蝕反應(yīng)的發(fā)生，油和水具有不同的電化學(xué)性質(zhì)，因此在油水界面附近可能會(huì)形成電化學(xué)差異，引發(fā)電池腐蝕，這種電化學(xué)差異可能導(dǎo)致金屬表面的局部腐蝕[3]。油水界面附近可能會(huì)發(fā)生一些特定的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生酸性物質(zhì)或其他腐蝕性物質(zhì)，油水界面附近由于溫度和壓力的變化，可能形成腐蝕的電化學(xué)條件，例如在水蒸發(fā)的情況下，濃縮的鹽類等腐蝕性物質(zhì)可能會(huì)在油水界面處產(chǎn)生。

1.3 沉積物

原油儲(chǔ)罐內(nèi)的沉積物是導(dǎo)致腐蝕的一個(gè)重要原因，沉積物可以形成在儲(chǔ)罐內(nèi)壁和底部，與原油接觸并影響金屬表面。沉積物中可能含有水分，特別是當(dāng)儲(chǔ)罐內(nèi)有潮濕的條件時(shí)，沉積物會(huì)吸收水分，這樣的濕潤環(huán)境有利于電化學(xué)腐蝕的發(fā)生，沉積物可以在金屬表面形成小區(qū)域，形成電池腐蝕，沉積物可能在金屬表面形成不均勻的層，導(dǎo)致電化學(xué)反應(yīng)差異，沉積物中可能含有一些腐蝕性成分，如硫化物、氯化物等，這些物質(zhì)可以與金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，沉積物在油水界面附近形成的凹凸不平的表面有利于形成濕潤環(huán)境，腐蝕產(chǎn)物也可能會(huì)沉積在儲(chǔ)罐內(nèi)壁上，這些產(chǎn)物可能比金屬更易腐蝕，形成局部腐蝕，促進(jìn)腐蝕的發(fā)生。

1.4 機(jī)械損傷

在原油儲(chǔ)罐內(nèi)，機(jī)械損傷可能是由于儲(chǔ)罐內(nèi)部或外部的機(jī)械作用引起的，在儲(chǔ)罐內(nèi)部操作或維護(hù)過程中，如發(fā)生儲(chǔ)罐內(nèi)部的金屬表面受到撞擊和碰撞，會(huì)造成涂層破損或金屬暴露，將得到金屬表面暴露在原油中，類似于撞擊、機(jī)械刮擦可能導(dǎo)致儲(chǔ)罐內(nèi)部金屬表面的涂層破損或金屬裸露，增加了腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)[4]。沉積物和顆粒物的積累可能會(huì)在儲(chǔ)罐壁上形成局部腐蝕的焦點(diǎn)，尤其是當(dāng)這些顆粒物中含有腐蝕性成分時(shí)，長(zhǎng)期受到機(jī)械振動(dòng)、應(yīng)力和變形可能會(huì)引起金屬疲勞，疲勞的金屬容易形成裂紋，這些裂紋又可能成為腐蝕的起始點(diǎn)，儲(chǔ)罐內(nèi)部的壓力變化、儲(chǔ)罐擴(kuò)張或收縮等因素可能導(dǎo)致金屬表面受到拉伸和壓縮，這可能導(dǎo)致涂層開裂或金屬裸露。

1.5 溫度壓力

原油儲(chǔ)罐內(nèi)部可能會(huì)受到高溫影響，尤其是在炎熱的氣候或儲(chǔ)罐附近有熱源的情況下，高溫條件可能加速腐蝕反應(yīng)的發(fā)生，特別是對(duì)一些腐蝕性成分敏感的金屬，在儲(chǔ)罐內(nèi)部，可能存在溫度梯度，即不同位置溫度不同，這樣的溫度差異可能導(dǎo)致電化學(xué)反應(yīng)差異，形成電池腐蝕。儲(chǔ)罐內(nèi)部可能由于原油注入、排放或溫度變化等因素，導(dǎo)致壓力的變化，這些壓力變化可能影響腐蝕反應(yīng)的速率，溫度和壓力的變化可能引起金屬應(yīng)力的變化，導(dǎo)致金屬表面的局部拉伸或壓縮，從而影響涂層的完整性或金屬表面的裸露，增加了腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)[5]。

1.6 電化學(xué)反應(yīng)

原油中含有多種腐蝕性成分，與儲(chǔ)罐內(nèi)金屬壁發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致腐蝕。原油中的酸性物質(zhì)，如有機(jī)酸和硫化氫等，可以與金屬發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，形成酸性環(huán)境，原油中含有氧氣，與金屬發(fā)生氧化還原反應(yīng)，形成氧化物或氫氧化物，促使金屬腐蝕。儲(chǔ)罐內(nèi)可能存在局部腐蝕點(diǎn)，形成非均勻電化學(xué)環(huán)境，導(dǎo)致電池腐蝕的發(fā)生，如果儲(chǔ)罐內(nèi)存在空氣和水，形成濕潤環(huán)境，這也會(huì)加速電化學(xué)腐蝕反應(yīng)，儲(chǔ)罐內(nèi)可能存在不同材質(zhì)的金屬，形成金屬異質(zhì)性，導(dǎo)致電池腐蝕，加速金屬的腐蝕過程。

2 原油儲(chǔ)罐內(nèi)防腐措施研究

2.1 防腐涂層

聯(lián)合站原油儲(chǔ)罐內(nèi)的防腐涂層是非常重要的，它可以保護(hù)儲(chǔ)罐壁的金屬免受原油中的腐蝕性成分和環(huán)境影響，延長(zhǎng)儲(chǔ)罐的使用壽命，并確保儲(chǔ)罐的安全運(yùn)行。根據(jù)儲(chǔ)罐內(nèi)的原油成分和操作環(huán)境，選擇適合的防腐涂層材料，不同類型的原油和操作條件可能需要不同種類的涂層來保護(hù)儲(chǔ)罐壁，常見的防腐涂層類型相對(duì)較多，環(huán)氧涂層是一種常見的防腐涂層，它具有優(yōu)異的耐腐蝕性能和附著力，環(huán)氧涂層能夠有效隔離金屬表面和原油之間的接觸，防止腐蝕的發(fā)生，酚醛涂層是一種耐高溫、耐化學(xué)腐蝕的涂層材料，適用于一些高溫高壓的原油儲(chǔ)罐，聚氨酯涂層具有優(yōu)良的耐候性和耐腐蝕性能，能夠在各種環(huán)境條件下保護(hù)金屬表面，聚酯涂層具有優(yōu)異的耐腐蝕性能和耐化學(xué)性，常用于儲(chǔ)罐內(nèi)部的防腐保護(hù)，非晶氧化硅涂層可以形成均勻的薄膜，提供優(yōu)異的耐腐蝕保護(hù)，聚乙烯涂層是一種簡(jiǎn)單且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的防腐涂層，適用于一些不要求高耐腐蝕性能的儲(chǔ)罐。確保防腐涂層均勻涂覆在儲(chǔ)罐內(nèi)壁上，避免漏涂和空隙，以保證涂層的完整性和有效性，由于儲(chǔ)罐內(nèi)可能存在溫度和壓力變化，選擇耐高溫和耐壓涂層，以確保涂層在各種條件下都能正常工作。在涂層施工過程中，要進(jìn)行質(zhì)量控制，確保涂層符合相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，以保證涂層的質(zhì)量和耐久性，在進(jìn)行涂層施工之前，對(duì)儲(chǔ)罐表面進(jìn)行檢查，確保表面光潔、干燥和無油污等雜質(zhì)，必要時(shí)進(jìn)行打磨、清潔和除銹處理，確保涂層的附著力，嚴(yán)格控制施工工藝，確保涂層的厚度均勻、無氣泡和流掛現(xiàn)象。采用適當(dāng)?shù)耐垦b技術(shù)和設(shè)備，保證涂層施工質(zhì)量，派遣專業(yè)監(jiān)督員在施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)督，確保施工符合標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，監(jiān)督員要及時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正施工過程中的問題，避免涂層施工質(zhì)量不合格，對(duì)涂層進(jìn)行厚度測(cè)量，確保涂層的厚度滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，過厚或過薄的涂層都可能影響涂層的效果和耐久性。

2.2 陰極保護(hù)

在儲(chǔ)罐內(nèi)部設(shè)計(jì)并安裝陰極保護(hù)系統(tǒng)，這涉及到合適的電流源、陰極材料的選擇，以及電流分布和密度的計(jì)算，系統(tǒng)設(shè)計(jì)要考慮儲(chǔ)罐的尺寸、結(jié)構(gòu)和金屬壁的特性，首先需要對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)行腐蝕評(píng)估，了解儲(chǔ)罐內(nèi)部和外部金屬壁的腐蝕情況和腐蝕速率，這可以通過定期的檢查和測(cè)試獲得，腐蝕評(píng)估的結(jié)果將指導(dǎo)陰極保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，根據(jù)儲(chǔ)罐的具體情況，選擇合適的陰極保護(hù)系統(tǒng)類型，主要有兩種類型，外部陰極保護(hù)和內(nèi)部陰極保護(hù)，外部陰極保護(hù)是將陰極材料直接安裝在儲(chǔ)罐外壁上，內(nèi)部陰極保護(hù)是將陰極材料安裝在儲(chǔ)罐內(nèi)部。選擇適合的陰極材料，常見的陰極材料包括鋁、鋅、鎂等，這些材料在電化學(xué)上更容易氧化，從而形成陰極，保護(hù)儲(chǔ)罐內(nèi)的金屬表面，鎂是一種常用的陰極材料，具有良好的陰極保護(hù)性能，它的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格相對(duì)低廉，且在電化學(xué)上更容易被氧化，形成陰極，從而保護(hù)儲(chǔ)罐的金屬表面，鋅同樣具有良好的陰極保護(hù)性能，它也相對(duì)便宜且易于加工，可以被用于不同類型的儲(chǔ)罐，鋁是一種高效的陰極材料，具有較高的陰極保護(hù)效率，它對(duì)于一些需要較高防腐保護(hù)水平的儲(chǔ)罐尤為適用。確保陰極保護(hù)系統(tǒng)供應(yīng)足夠的電流，使得陰極保護(hù)正常工作，需要進(jìn)行電流密度的計(jì)算，以確保涂層和金屬表面得到均勻的保護(hù)。建立陰極保護(hù)系統(tǒng)的監(jiān)控措施，定期檢查電流供應(yīng)、陰極材料的狀況以及陰極保護(hù)效果，及時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)和更換陰極材料。

2.3 維護(hù)檢查

建立定期檢查計(jì)劃，對(duì)原油儲(chǔ)罐內(nèi)的防腐措施進(jìn)行檢查，檢查的頻率可以根據(jù)儲(chǔ)罐的使用情況和環(huán)境條件而定，通常是每年或每半年進(jìn)行一次，對(duì)儲(chǔ)罐的外表進(jìn)行視覺檢查，觀察是否有涂層脫落、龜裂、起泡等現(xiàn)象，同時(shí)檢查儲(chǔ)罐的金屬表面是否有生銹或腐蝕的跡象。定期對(duì)涂層厚度進(jìn)行測(cè)量，確保涂層的厚度在設(shè)計(jì)要求范圍內(nèi)，過厚或過薄的涂層都可能影響防腐效果，檢查涂層是否有漏涂或未涂覆到位的情況，漏涂可能導(dǎo)致金屬表面暴露，增加腐蝕風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)陰極保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行電位測(cè)量，確保陰極保護(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，根據(jù)電位測(cè)量結(jié)果，調(diào)整陰極保護(hù)系統(tǒng)的工作狀態(tài)。及時(shí)修復(fù)涂層損傷和腐蝕點(diǎn)，確保涂層和陰極保護(hù)系統(tǒng)的完整性，同時(shí)進(jìn)行必要的維護(hù)工作，保持防腐措施的有效性，對(duì)維護(hù)檢查的結(jié)果進(jìn)行記錄，建立儲(chǔ)罐防腐措施的維護(hù)檔案，記錄涂層和陰極保護(hù)系統(tǒng)的檢查結(jié)果和維護(hù)措施，便于后續(xù)追蹤和管理。

2.4 控制溫度濕度

原油儲(chǔ)罐內(nèi)的溫度會(huì)受到外界環(huán)境和儲(chǔ)存液體的影響，高溫環(huán)境可能加速腐蝕過程，因此需要采取措施降低儲(chǔ)罐內(nèi)部的溫度，常見的溫度控制措施包括使用遮陽板或保溫材料來降低外界熱輻射，同時(shí)可以通過通風(fēng)或冷卻系統(tǒng)來控制儲(chǔ)罐內(nèi)部的溫度。高濕度環(huán)境可能導(dǎo)致儲(chǔ)罐內(nèi)的水分含量增加，控制儲(chǔ)罐內(nèi)部的濕度是重要的防腐措施之一，可以使用除濕設(shè)備或通風(fēng)系統(tǒng)來控制儲(chǔ)罐內(nèi)部的濕度，保持濕度在合適的范圍內(nèi)，建立溫度和濕度的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)儲(chǔ)罐內(nèi)部的溫濕度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以提供及時(shí)的數(shù)據(jù)，幫助運(yùn)營人員了解儲(chǔ)罐內(nèi)部的環(huán)境條件，并做出相應(yīng)的調(diào)整和控制。

2.5 防止機(jī)械損傷

確保儲(chǔ)罐的安全操作，避免機(jī)械損傷的發(fā)生，操作人員應(yīng)嚴(yán)格遵守相關(guān)的操作規(guī)程，避免使用尖銳、硬物撞擊或刮擦儲(chǔ)罐表面，避免儲(chǔ)罐與其他設(shè)備或結(jié)構(gòu)發(fā)生碰撞，在設(shè)計(jì)儲(chǔ)罐的位置和周圍環(huán)境時(shí)，要考慮到可能的碰撞風(fēng)險(xiǎn)，并采取相應(yīng)的防護(hù)措施，防止重物或機(jī)械設(shè)備對(duì)儲(chǔ)罐施加不必要的外部荷載，在儲(chǔ)罐周圍設(shè)置防護(hù)欄桿或隔離帶，防止人員或設(shè)備不慎靠近儲(chǔ)罐，在儲(chǔ)罐的易受機(jī)械損傷的區(qū)域，如進(jìn)出口口部、橫截面收口等，可以采用抗磨損涂層或增強(qiáng)材料進(jìn)行保護(hù)。

2.6 強(qiáng)化儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)合理性

選擇合適的材料是儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，需要考慮原油的化學(xué)性質(zhì)、溫度、壓力等因素，以及儲(chǔ)罐的尺寸和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，選用耐腐蝕性能優(yōu)良的材料，如碳鋼、不銹鋼或特殊合金，能夠有效降低腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。合理設(shè)計(jì)儲(chǔ)罐的結(jié)構(gòu)，確保其能夠承受預(yù)期的液體壓力和外部荷載，充分考慮結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、穩(wěn)定性和抗震性能，確保儲(chǔ)罐的安全運(yùn)行，儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)要考慮所處的環(huán)境條件，包括溫度、濕度、風(fēng)載和地震等因素，采取相應(yīng)的措施，確保儲(chǔ)罐在各種環(huán)境條件下都能正常運(yùn)行和防腐。在儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)時(shí)要考慮維護(hù)和檢修的便利性，合理布置入口和出口，設(shè)計(jì)方便的檢查孔和維修通道，方便運(yùn)營人員進(jìn)行日常維護(hù)和檢查。對(duì)儲(chǔ)罐內(nèi)部金屬表面的腐蝕情況進(jìn)行評(píng)估，可以使用非破壞性檢測(cè)技術(shù)來檢測(cè)金屬壁的厚度和腐蝕程度，根據(jù)腐蝕評(píng)估的結(jié)果，將儲(chǔ)罐劃分為不同的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，對(duì)于腐蝕嚴(yán)重的儲(chǔ)罐，需要采取更加嚴(yán)格和緊急的防腐措施，通過對(duì)儲(chǔ)罐內(nèi)部和外部金屬表面的厚度測(cè)量，計(jì)算腐蝕率，腐蝕率計(jì)算可以評(píng)估腐蝕的程度和速率，幫助判斷防腐措施的有效性。

3 結(jié)論

綜上所述，原油儲(chǔ)罐屬于聯(lián)合站內(nèi)的重要設(shè)備，但是受到多種因素的聯(lián)合影響，導(dǎo)致原油儲(chǔ)罐內(nèi)腐蝕問題出現(xiàn)的概率相對(duì)較高，如果其內(nèi)腐蝕問題相對(duì)較為嚴(yán)重，不但會(huì)影響其使用安全，還將會(huì)導(dǎo)致其使用壽命嚴(yán)重降低，需要根據(jù)腐蝕問題出現(xiàn)的原因，采取多種類型的防腐措施，降低其腐蝕速率，保障聯(lián)合站內(nèi)原油儲(chǔ)罐長(zhǎng)期處于安全可靠狀態(tài)。