金屬油罐腐蝕與防護措施

尹棟才

(中原油田采油六廠橋口聯合站,山東菏澤 274515)

金屬油罐腐蝕與防護措施

尹棟才

(中原油田采油六廠橋口聯合站,山東菏澤 274515)

油罐腐蝕嚴重威脅著油田安全生產,通過對中原油田采油六廠聯合站儲油罐腐蝕現狀進行調查,對油罐的各種腐蝕原因進行分析。針對腐蝕原因,提出油罐防護措施。

油罐;腐蝕;機理;防護措施

1 前言

隨著石油工業的發展,設備腐蝕問題日益嚴重,原油儲罐的防腐工作非常重要。由于開采出的原油含有各種腐蝕性的硫化氫等腐蝕性介質,加上中原油田采出水礦化度高,大量MgCl2、CaCl2水解生產具有腐蝕性的HCl,這些腐蝕性介質將引起儲油罐的腐蝕。腐蝕不僅加劇設備的損壞、污染油品,一旦發生罐腐蝕穿孔,嚴重時還會引起原油跑損,增加火災、爆炸的危險性,危及安全生產。

2 儲罐腐蝕情況調查

中原油田采油六廠橋口聯1號3 000 m3儲油罐,罐高13.41 m,建于1990年,罐內采用防腐涂料、玻璃鋼內襯及犧牲陽極防腐措施。2008年,儲罐底部輕微滲漏,停用進行維修。通過檢測發現,罐底玻璃鋼內襯破裂鼓包,與罐底部剝離,金屬表面出現銹蝕,腐蝕總面積為6.5m2,蝕坑沿焊縫深達6.7 mm,最大腐蝕處有1條3×6 mm蝕眼,陽極塊已消耗完,罐底板下瀝青砂墊層松動滲水,邊緣板防腐層出現輕微鼓包現象。

3 腐蝕原因分析

該油罐的腐蝕主要發生在罐底板及油罐最底部的一層圈板沉降水部位。滯留在罐底的沉積水是引起油罐腐蝕的主要原因。

3.1 罐底上表面的腐蝕

罐底上表面的腐蝕主要表現為:①電化學腐蝕。由于油罐底部含油污水礦化度很高,含大量Cl-及硫酸鹽還原菌(SRB)、H2S、CO2等腐蝕性物質形成了電解質溶液,使腐蝕加劇,當采用加熱爐循環加熱或盤管加熱時,溫度的因素及盤管支架焊接時形成的點偶因素都將加劇儲罐的腐蝕。②局部破損點加速油罐腐蝕。罐底板使用的導靜電涂料出現局部破損時,暴露于腐蝕性介質中的金屬成為陰極,其他部分成為陽極,形成了大陰極、小陽極的腐蝕電池形態,其電化學腐蝕程度相當嚴重,在短時間內就會使罐底板發生腐蝕穿孔。

3.2 罐底下表面的腐蝕

罐底下表面腐蝕原因主要有以下幾種:①土壤腐蝕:儲罐基礎以砂層和瀝青砂為主,罐底板坐在瀝青砂面上。由于罐滿載和空載交替,冬夏季溫度及地下水的影響,使得瀝青砂層出現斷裂縫,致使地下水接觸罐的地板造成腐蝕。當油罐的溫度較高時,使地下水蒸發,造成鹽分濃度增加,加速了罐下表面的腐蝕。②氧濃差電池腐蝕:罐底板與砂基礎接觸不良,空載時接觸不良;再有罐周和罐中心部位的透氣性差別,也會引起氧濃差電池,這時中心部位成為陽極而被腐蝕。

4 腐蝕機理分析

原油罐底板發生腐蝕的根本原因是罐底積水,金屬Fe發生如下反應:

鋼材在H2S的水溶液中發生電化學反應:

鋼材在H2S的水溶液中,由于陽極反應生產FeS,引起一般腐蝕,陰極反應生產氫向鋼鐵中滲透并擴散,引起氫脆、氫鼓包,并且生成的氫還會滲透涂料,在金屬表面產生氣泡而導致涂料發生剝離,同時也是發生硫化物應力腐蝕的主要原因。

硫化物的溶解反應為:

溶解的Fe2+還會發生水解,生成氫離子:

另外罐底水中含有大量MgCl2、CaCl2等鹽分容易受熱水解,在原油罐頻繁加溫操作的情況下,生產具有腐蝕性的HCl。從而加速了罐底的腐蝕,反應式為:

上述腐蝕周而復始地發生,從而罐底腐蝕就不間斷地進行。

5 防護措施

5.1 施工質量的保護

嚴格確保油罐施工質量,特別是要使罐基礎高度達到防水要求,罐底的水平度在規定范圍內,防止因油罐收發油產生的應力導致罐的疲勞破損。

5.2 涂料涂裝保護

在罐底板的上下表面涂裝之前,應先清除表面的油污、泥沙、水分等雜質,并保持金屬表面干燥清潔,采用噴砂除銹。腐蝕性強的原油儲罐可以采用玻璃鋼內襯防腐。

5.3 陰極保護

陰極保護有外加電源陰極保護和犧牲陽極保護,由于外加電流陰極保護,投資費用高,需要經常維護,對周圍建筑有干擾,建議不采用;目前主要采用鋁合金材料制成的犧牲陽極保護,使陽極材料不斷消耗,釋放出電流供給被保護油罐,并對整個罐區實行區域性陰極保護。

6 結束語

加強油罐腐蝕的防護,已經越來越緊迫和重要。采取防腐涂料加陰極保護等防護措施,可以有效的減緩油罐的腐蝕,確保原油儲罐的安全、穩定運行,降低維修費用,實現最佳效益。

[1］倪建樂.立式圓柱形油罐基礎現狀和罐底板壽命[J].油氣儲運,1994,(5):48-50;63.

[2］李春娟.原油罐的腐蝕與防護[J].石油化工腐蝕與防護,1999,16,(03):32-33.

[3］魏寶明.金屬腐蝕理論及應用[M].北京:化學工業出版社,2007.15-24.

[4］紀云嶺,張敬武,張 麗.油田腐蝕與防護技術[M].北京:石油工業出版社,2006.

TQ052.9

B

1003-3467(2010)18-0051-02

2010-08-21

尹棟才(1979-),男,主要從事油氣集輸及油田水處理工作研究,電話:13854062447。