石油儲罐的腐蝕及防護情況

汪士蓮

(中國石化上海石油化工股份有限公司，上海 200540)

石油儲罐的腐蝕及防護情況

汪士蓮

(中國石化上海石油化工股份有限公司，上海 200540)

文章主要就石油儲罐的外部和內部腐蝕的概況、腐蝕機理以及按照GB50393—2008《鋼質石油儲罐防腐工程技術規范》要求采取的防腐措施進行了介紹，特別是對儲罐邊緣板的腐蝕原因、措施及最新進展等進行了較詳細的闡述，還就防腐涂層的質量控制等進行了論述。

油罐腐蝕原因 防護措施 邊緣板防腐 防腐技術管理

常壓儲罐是油品儲運系統主要的儲存設施，在生產中有著極其重要的作用。儲罐設施的運行狀況直接影響儲運系統生產安全運行。由于油品中含有大量的S2－，Cl－、無機鹽、水以及其它腐蝕性介質都會對儲罐內壁造成腐蝕，加上廠區化工大氣以及地處沿海等地理環境對儲罐外壁的腐蝕，因此油罐的腐蝕是影響油罐使用壽命最重要的因素。近年來罐底泄漏、罐頂穿孔和罐內浮頂嚴重腐蝕等情況在各企業都常有發生，隨著煉制油品硫含量的進一步加大，儲罐的腐蝕也將日趨嚴重，采用有效的防腐措施是延長常壓儲罐使用壽命的最重要手段。

1 油罐的腐蝕狀況

油罐的設計壽命一般為20 a，由于油罐作為一個整體，其某一個部位發生腐蝕，油罐的使用壽命都會大幅縮短，嚴重的腐蝕更可以使油罐在一年左右發生腐蝕穿孔。近幾年，隨著企業進口原油特別是進口高硫原油的數量逐年增長，油罐腐蝕有加劇的趨勢。主要是原油罐的腐蝕明顯，石腦油、中間產品罐的腐蝕較重，成品油罐的腐蝕依然不容忽視。另外，部分儲罐邊緣板的腐蝕依然很嚴重，加上浮頂罐浮盤的腐蝕、污油污水罐頂和罐底的腐蝕等，正進一步威脅企業的安全生產。

2 腐蝕原因分析

油罐的腐蝕實質上是化學腐蝕和電化學腐蝕，其中主要是電化學腐蝕，即金屬表面與介質因電化學作用而導致的金屬氧化與破壞。按腐蝕環境又分為氣體腐蝕(包括罐外壁、罐頂板、罐壁板上半部分)、液體腐蝕(油品及油品沉積水對罐壁板及底板的腐蝕)、與土壤接觸的罐底部位的土壤腐蝕和細菌腐蝕。按腐蝕部位主要分為外壁腐蝕和內壁腐蝕。對儲罐的腐蝕種類、腐蝕部位及腐蝕機理等進行正確的分析研究，是找到比較理想、經濟防護措施的正確手段。

2.1 外壁腐蝕［1］

一般情況下外壁的腐蝕較輕，但是沿海地區的石油儲罐的外壁腐蝕相對較重，廣東、海南等地區的油罐腐蝕相對明顯就是證明。另外從油罐的檢修情況來看，外腐蝕的情況應該引起足夠的重視。其原因是電化學腐蝕與化學腐蝕的交叉腐蝕，還有選用涂層的類型不當或者涂料本身的性能比較差等原因。

2.2 罐底板外側的腐蝕［2］

罐底板外側的腐蝕最為嚴重，是特征十分明顯的電化學腐蝕，如某石化企業儲運一車間T-124罐底泄漏，泄漏點在其北側人孔附近的中幅板上。上表面腐蝕狀況不明顯，且通過一般的檢測手段難以發現，從割下來的鋼板發現，多處都是自下而上穿孔，腐蝕坑多而深。其主要原因是:油罐在施工時通常用瀝青砂作為防水墊層，使罐底不與土壤等直接接觸，但是含鹽的地下水還會從毛細管土壤上升到瀝青砂的底面，從瀝青砂中滲透到罐底直接腐蝕，還有罐底的四周雨水或順罐壁流下的水也很容易浸入罐底的周圍造成嚴重的腐蝕，可見罐底的腐蝕比其余部位要嚴重得多。

還有罐底的氧濃差電池腐蝕，在罐底板下面，氧濃差主要表現在罐底板與砂基礎接觸不良，如滿載和空載比較，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，該中心部位成為陽極而被腐蝕(見圖1)。

圖1 罐底下表面腐蝕穿孔

2.3 邊緣板的腐蝕

據有關調查資料分析，在油罐腐蝕中，底板腐蝕占80%;在底板腐蝕中，底板下面的腐蝕占50%;在底板下的腐蝕中，發生在邊緣板下面的腐蝕占60%，可見罐底邊緣板腐蝕是油罐失效的一個主要原因。事實上，該調查統計數與實際發生數相比還是偏低的。因此，加強對油罐底部邊緣板的防護，選擇合適的防水材料和設計可行的施工方案，對于提高油罐的使用壽命，減少腐蝕事故發生率是至關重要的。

油罐底部邊緣板的腐蝕多數為層狀均勻腐蝕，沿底板半徑方向向中心逐步發展成局部腐蝕，再向里呈點蝕。邊緣板下的銹蝕深度，從外周邊向里大多為300～500 mm。熱油罐的銹蝕則比常溫油罐明顯，前者的銹蝕率大體上比后者高一倍。罐底邊緣板外側的形態主要為均勻腐蝕減薄，嚴重的如千層餅狀腐蝕原因如下:儲罐底板與混凝土基礎接觸部位，長期使用后會由于液位的不斷波動造成罐底板變形并與罐底基礎脫開，罐底邊緣板向上翹起，雨水、雪水及腐蝕性氣體會侵入罐底板與基礎的縫隙，從而發生電化學腐蝕。

另外，由于圈梁的阻隔，邊緣板部位是陰極保護的盲區，同時由于儲罐儲存油品后，邊緣板微上翹，雨水很容易流進邊緣板與基礎的縫隙中，若采用的是無機富鋅涂料，將導致涂料成分中的鋅的犧牲陽極作用過早失效而失去保護。另一方面，水在縫隙中的滯留，將導致縫隙腐蝕。

2.4 內壁腐蝕［3］

油罐內壁由于儲存的油品含有硫化氫、有機、無機鹽等腐蝕性化學物質，其腐蝕狀況具有多樣性、隱蔽性和快速性，一旦發生腐蝕穿孔，造成的危害就更大。各種儲罐的腐蝕情況也不盡相同，原油采用固定頂罐儲存時，其腐蝕最重的部位為罐底板和與底板“T”型相交的第一、二圈板，罐頂次之，罐壁最輕;采用浮頂罐儲存時，腐蝕最重部位與固定頂罐相同，其次為儲罐裸露于大氣部分及浸入液相最上面的幾層圈板，這在沿海及工業廢氣密集地區更為明顯。汽油常采用內浮頂罐和浮頂罐儲存。柴油和煤油采用3種儲罐的都有，它們的腐蝕主要為罐底、罐頂和壁板氣液界面處靠近液面。

2.4.1 罐底腐蝕

罐底腐蝕最嚴重的是原油儲罐。腐蝕的部位包括罐底及罐壁底部1 m以下，因為這一部分主要與油析水相接觸。油析水是一種電解質水溶液，同時原油中存在的硫化物、氯化物等又增加了水溶液的導電率，加快了腐蝕的進程。其腐蝕機理是:

氯離子的存在又能使腐蝕產物分解并向深處進行，從而形成點蝕和坑蝕。同時原油中的沉積物如泥沙等沉積在邊緣板和幅板的焊接縫隙處以及凹陷處，在電解質的作用下也易形成嚴重的縫隙腐蝕。因此，在罐底就形成了嚴重的均勻腐蝕和局部腐蝕坑。

2.4.2 罐頂腐蝕

從油罐的檢修情況來看，拱頂罐、中間油品罐(渣油及重油罐等)的氣相部分對罐頂腐蝕的最為嚴重。因為氣相中的介質是油品揮發出來的，隨油品帶來的有二氧化硫和硫化氫等多種腐蝕性氣體。當油罐進油、轉油時，油罐內吸入潮濕的含有大量氧氣的空氣，加上罐頂板上還存在的凝結水，這樣空氣、油氣中的硫化物、水三者共同作用，在罐頂就構成了電化學腐蝕。整個反應主要依靠氧的去極化作用，因為在薄的液膜條件下氧的擴散比全浸狀態下更為容易，因此罐頂的腐蝕要比全浸油的罐底更快。如果金屬結構受到影響(如焊接的熱影響等)或金屬與金屬之間存在縫隙時，設備將會很快就產生腐蝕。有的儲罐頂部腐蝕嚴重時甚至發生人掉入罐內的事故。

2.4.3 罐內浮頂腐蝕

罐內浮頂腐蝕主要發生在石腦油罐和汽油儲罐的浮頂下表面，特別是石腦油儲罐，罐內壁特別是內浮頂下表面腐蝕非常嚴重，應該引起重視。

3 油罐的腐蝕防護措施［3］

油罐的腐蝕防護可以通過在不同部位選擇不同材質(如高強度鋼、不銹鋼等)來解決腐蝕問題。但由于投資成本等原因，近幾年來，大部分油罐防腐都采用噴金屬、陰極保護和導靜電防腐涂料等技術來緩解油罐的腐蝕。其中，涂料防腐蝕是油罐防腐的主要手段之一，也是近幾年的熱點手段。2008年GB50393—2008《鋼質石油儲罐防腐工程技術規范》國家標準頒布后，又對涂料防腐蝕進行了改進和規范，進一步明確了儲罐的腐蝕防護措施。

油罐的防腐蝕根據GB50393—2008《鋼制石油儲罐防腐工程技術規范》要求，防腐蝕涂層表面電阻率應為108～1011Ω。防腐蝕涂層應具有耐溫性和耐酸堿腐蝕性能;防腐蝕材料本身對油品無污染;防腐蝕層應有良好的附著力;滿足工藝條件的要求;一旦防腐蝕層破損，不能成為腐蝕發生的陰極，加快腐蝕的速度。油罐的防腐蝕方法主要有:防腐蝕涂層;噴鋁+抗靜電封閉涂層;陰極保護;聚脲防腐蝕襯里等。

3.1 罐頂及罐壁表面的防護措施

根據GB50393－2008《鋼制石油儲罐防腐蝕工程技術規范》4.1.6要求，罐頂及罐壁的外防腐可以選用下面體系:

兩道環氧富鋅底漆+一道氯化橡膠中間漆+兩道氯化橡膠面漆。

兩道環氧富鋅底漆+一道環氧云鐵防銹中間漆+二道氯磺化聚乙烯面漆。

選用性能良好的丙烯酸聚胺酯或者氟碳漆效果更好。

3.2 儲罐底板和壁板內表面的防護

儲罐采用涂層保護時應根據不同儲存介質采取不同的防腐涂層體系。不同的油品介質其腐蝕性不同，同一儲罐的不同部位其腐蝕程度也不相同，因此，對儲罐內防腐蝕涂層的耐蝕性要求有所不同;儲存介質溫度不同時涂層的耐溫性要求也不同。所以應根據具體情況具體分析，合理地選擇防護方案。

3.2.1 原油儲罐的內防腐蝕

原油罐內部腐蝕比較復雜，油罐水相部位即罐底板內表面和1.5 m以下的壁板的腐蝕為嚴重的電化學腐蝕，所以儲罐內部腐蝕程度以罐底內表面和底板“T”形相交的第一、二圈板最為嚴重。原油儲罐底板內表面的面漆要求具有耐酸堿、耐鹽水、耐硫化物和耐油等特性，它與罐底沉積水中復雜的化學成分有關。由于沉降水是強腐蝕滲透性介質，所以采用的底漆為附著力強的環氧類防腐蝕漆，中間采用耐滲透性強的含玻璃鱗片或云母的環氧后漿涂料，防止腐蝕性離子滲透穿過涂層，采用耐油和酸堿鹽與具有耐溫性的面漆配套體系較合理。防腐蝕涂層的厚度應在300 μm以上才能達到與陰極保護相配套的長效防腐蝕效果。

3.2.2 汽油罐的內防腐蝕

汽油罐的內部腐蝕情況是罐底板由于少量水從汽油中析出，因此罐底板內表面的腐蝕比儲罐其他部位要嚴重，特別是氣相腐蝕較重。罐頂和罐底采用絕緣性防腐蝕涂料，罐內壁3 m以下壁板和油氣界面以下3 m部位采用導靜電防腐蝕涂料，目前具體的配套措施為罐底板和氣相部位采用環氧富鋅底漆和環氧防腐面漆，涂層厚度為200 μm，罐壁部位采用環氧富鋅底漆和導靜電防腐蝕涂料配套體系，涂層厚度為200 μm。

3.2.3 柴油罐的內防腐蝕

柴油罐的防腐蝕主要考慮罐底和罐頂部位。以導靜電防腐蝕涂料作為面漆，以環氧富鋅涂料作為底層來解決柴油罐的罐底和罐壁的腐蝕。罐頂部位采用絕緣型防腐蝕涂料體系，其中底漆為環氧富鋅涂料，面漆為環氧絕緣型防腐蝕涂料或聚氨酯絕緣型防腐蝕涂料，涂層厚度為200 μm。

3.2.4 石腦油儲罐的內防腐

中國石化上海石油化工股份有限公司(以下簡稱“上海石化”)儲運的石腦油中有相當數量的硫化氫和水，其對罐體產生電化學腐蝕。于是在罐底和罐壁采用導靜電防腐蝕涂料，底漆為環氧富鋅，厚度為80 μm，面漆為本征型或添加型淺色導靜電防腐蝕涂料，涂層厚度為250 μm;而罐頂的腐蝕為很強的電化學腐蝕，應采用環氧富鋅涂料，面漆為環氧或聚氨酯類防腐蝕涂料，涂層厚度為250 μm。

3.2.5 中間產品罐的內防腐蝕

中間產品罐包括中間罐和調和罐，其中中間罐腐蝕比較嚴重，主要由于中間罐的腐蝕介質成分復雜、腐蝕性成分含量高，且溫度高，因此防腐蝕要求高。目前上海石化采用的中間罐的防腐蝕體系(包括罐底和罐壁)是采用防銹性能好、耐熱性優良的涂料為底漆，防腐性能好耐熱性優良的導靜電防腐蝕涂料為面漆，涂層厚度250 μm，具體的配套體系為酚醛改性環氧樹脂作為涂料的基體，作為底漆和面漆的涂料基體也可以為噴金屬涂層。用耐熱導靜電防腐蝕涂料為金屬涂層的封孔涂料，其中，金屬涂層的厚度180 μm，封孔涂層的厚度為60 μm，罐頂內表面所用涂料為絕緣型防腐蝕涂料，只是溫度稍高。因此，中間產品罐的防腐蝕體系為環氧富鋅，面漆應該是環氧類絕緣型防腐蝕涂料。對于調合罐來說，溫度基本為常溫，油相用導靜電防腐蝕體系，底漆為環氧富鋅體系，面漆為導靜電防腐蝕涂料，可以是本征型也可添加型導靜電防腐蝕涂料，涂層厚度200 μm，可以是聚苯胺、改性環氧、聚氨酯，還可以是環氧和聚氨酯添加型淺色導靜電防腐涂料。

3.2.6 污油、污水罐的內防腐蝕

污油罐是用來儲存收集污油，這些污油水含量大，比原油罐的含水還要高，因此電化學腐蝕是污油罐的水相部位的主要腐蝕形式，因此上海石化目前對于水相部位的腐蝕采用犧牲陽極的陰極保護與絕緣型防腐蝕涂層相結合的保護方法，能夠很好地解決這部位的腐蝕問題。對于油相部位采用絕緣型防腐蝕涂料體系，底漆用環氧富鋅，面漆可以為本征型也為可添加型的導靜電防腐蝕涂料，涂料厚度200 μm，對于罐頂內壁的防腐蝕采用環氧富鋅為底漆，環氧絕緣型防腐蝕涂料為面漆，涂層厚度250 μm。

3.3 儲罐邊緣板的防護措施

早在2002年就有企業開始采用(CTPU)解決邊緣板的腐蝕問題，效果明顯，其第二代CTPU在原有CTPU防護技術及材料發明的基礎上不斷創新與改進，目前已研制出第二代儲罐邊緣板專用CTPU工藝及材料;將多組分的現場配制的第一代產品，在工廠內復合配制成單一組分，形成即開即用、施工便捷的第二代CTPU產品，它是以異氰酸酯、聚醚多元醇為主要原料，配以各種助劑經加成聚合反應制成，通過聚氨酯預聚體中的－NCO端基與空氣中的濕氣接觸后進行的化學反應，在邊緣板表面形成高彈、堅韌、柔軟和無接縫的CTPU防腐防水厚膜，從而改進了第一代CTPU多組分材料在施工中帶來的工藝復雜、操作難度高、施工周期長等缺陷。具體施工工序見圖2。它的主要特點是:(1)即開即用、施工便捷;(2)較好彈性;(3)防水效果好;(4)黏接性好;(5)耐候性好;(6)使用壽命長。為采取CTPU防腐施工后的效果圖見圖3。

圖3 采用邊緣版CTPU防腐后的效果

3.4 石油儲罐的底板外表面的防護措施

新建儲罐依據儲罐直徑的大小可以采用犧牲陽極的保護措施和外加電源的保護措施。對于30 000 m3以下的儲罐采用犧牲陽極，對于30 000 m3以上的儲罐采用外加電源的陰極保護措施。可以采用金屬氧化物陽極也可以采用柔性陽極，其中第二代柔性陽極兼顧的金屬氧化物陽極和第一代柔性陽極的優點［4，5］，使用效果更理想。對于已建儲罐采用外加電源的陰極保護措施和局部補充犧牲陽極的保護措施，也可以采用區域性保護措施，保護范圍廣、效果好。

4 防腐蝕技術管理［6，7］

4.1 選擇合適的防腐蝕涂料和配套體系

防腐蝕涂料和配套體系中涂層的底層為防銹層、中間為隔離層阻止介質與底層接觸，面層為防腐蝕層。

選擇合適的配套體系和涂料對防腐蝕質量至關重要，因此，對防腐蝕涂料的主要技術要求是:

(1)面層要求:耐腐蝕性能好。防腐蝕涂料的固化涂層對它所接觸的腐蝕介質(如水、酸、堿及氣體等)在物理性質和化學性質方面均有良好的穩定性。不被腐蝕介質溶脹、溶解、分解或與其發生化學反應。

(2)中間層要求:透氣性和滲水性小。從本質上講，鋼鐵的腐蝕是由于氧和水以相當大的速度穿透涂層到達金屬界面上而形成的，為此，應選擇透氣性小且屏蔽作用好的涂料。

(3)底層要求:附著力良好。防腐蝕涂層能否發揮出好的效果，附著力是關鍵因素，如果涂層對基體的附著力很強，就可阻止水、氧沿金屬/涂層界面擴散，則很難發生腐蝕。

4.2 表面處理質量控制

儲罐基體表面預處理采用噴砂除銹，噴砂除銹質量應達到GB8923—88《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和除銹等級》Sa2.5級或更高等級。儲罐基體金屬表面經處理后粗糙度應符合GB50393—2008《鋼質石油儲罐防腐蝕工程技術規范》中5.2.8的要求，“采用涂料涂裝時，錨紋深度應為40～80 μm，有機富鋅涂料錨紋深度應為40～60 μm，無機富鋅涂料錨紋深度應為60～80 μm。”

4.3 加強對涂裝質量控制和過程驗收

施工過程的質量檢查是防腐蝕工程檢查重點，施工時必須嚴格按照施工方案進行，施工質量直接決定涂裝質量的優劣，必須加強施工過程的質量檢查與控制。目前涂裝質量檢查和驗收執行《石油化工設備和管道涂料防腐蝕技術規范》SH3022—1999標準中的相應條款，需特別注意以下幾個方面的要求:

(1)對施工環境的要求:施工環境溫度宜為5～38℃，相對濕度小于85%，被涂覆表面溫度至少應比露點溫度高3℃。遇見雨、雪、霧、風沙等天氣應停止露天涂裝施工;

(2)過程驗收:每道工序結束后，必須三方質檢人員共同檢查，驗收合格后方可進行下一道工序施工，并做好隱蔽工序驗收簽證記錄;

(3)過程質量控制:涂裝施工中應隨時檢查涂層道數及涂刷質量，底、中、面漆涂覆均勻，面漆顏色符合要求，每道涂層完成后進行外觀檢查，要求涂層附著牢靠，外觀色澤均勻、光滑平整，無漏刷、氣泡、針孔、流掛、氣泡、裂紋、露底和起皺等缺陷。

5 結論

油罐的防腐蝕要全面考慮，對不同的儲罐采用不同的防腐蝕措施，選用措施和材料要合理準確，并在施工環節把握質量，最終達到理想的防腐蝕效果，產生良好的經濟效益。

［1］王菁輝.油罐外部腐蝕與防護技術［J］.石油化工腐蝕與防護，2005，23(6):35-37.

［2］王菁輝.再談儲油罐內壁的涂料防護［J］.腐蝕與防護，2005(11):28-30.

［3］王菁輝.大型油罐的腐蝕與防護［J］.煉油技術與工程，2005，35(1):18-21.

［4］過夢飛.大型鋼質原油儲罐的防腐蝕設計［J］.石油化工腐蝕與防護，2001，18(5):52-55.

［5］范亞卓，鞠鶴，蔡天曉，等.柔性陽極在大型儲油罐底上的應用［J］.石油化工腐蝕與防護，2010，27(4):48-50.

［6］談平慶，謝水海，梅冬勇.大型原油儲罐綜合防腐蝕技術［J］.石油化工腐蝕與防護 ，2005，22(2):31-34.

［7］洪明東.地面鋼質原油儲罐的腐蝕與防護［J］.石油化工腐蝕與防護，2008，25(3):23-26.

Corrosion of Oil Storage Tanks and Protection

Wang Shilian
SINOPEC Shanghai Petrochemical Co.，Ltd.(Shanghai 200540)

The internal corrosion of oil tanks is mainly the corrosion on tank bottom plates，the corrosion on tank head and the corrosion of gas－ liquid interface.The anti－corrosion coating system for the internal wall of oil tanks，the cathodic protection for the external wall of tank bottom plates and insulation corrosion protection system of light oil tanks are introduced.The anti－corrosion requirements of different parts of oil tanks specified in China national standards GB50393－2008"Technical Specifications on Anticorrosion Engineering of Steel Oil Tanks"are described including application of heat－ reflection coatings on rim plates.

corrosion of oil tank，anti－corrosion coating，rim plate，CTPU，cathodic protection

TE985.7

A

1007－015X(2011)04－0012－05

2011－04－ 10;

2011－07－29。

汪士蓮，女，工程師，上海第二工業大學畢業，在中國石化上海石油化工股份有限公司儲運部從事儲運設備管理工作。E-mail:wsl_01@126.com