大型鋼制常壓儲罐的腐蝕分析與防護(hù)研究

王鑫

摘 要：大型常壓儲罐罐是儲存液體原料的重要設(shè)備之一，在國民生產(chǎn)中有著重要作用。它的安全運行對生產(chǎn)有著重要影響。因此研究儲罐的腐蝕機(jī)理和防腐措施是非常有必要的。本文通過分析常壓罐主要腐蝕部位及腐蝕機(jī)理，提出了合理有效的防腐措施。

關(guān)鍵詞：儲罐；腐蝕；防腐

1 前言

常壓儲罐是油庫、油田和煉油廠等石油石化企業(yè)儲存和輸送原料不可或缺的大型設(shè)備之一。在生產(chǎn)運行中，由于密切接觸內(nèi)外的腐蝕性環(huán)境，儲罐極易發(fā)生不同程度的腐蝕，若設(shè)備某部位腐蝕未被發(fā)現(xiàn)，極易造成儲罐過早失效，生產(chǎn)不能正常進(jìn)行，不僅消耗了寶貴的資源，造成非常大的直接經(jīng)濟(jì)損失，而且還會使得產(chǎn)品質(zhì)量下降，污染惡化周圍環(huán)境，甚至?xí)l(fā)災(zāi)難性事故，威脅工作人員生命安全。例如，2010年7月，大連某煉化企業(yè)油罐區(qū)發(fā)生爆炸和原油泄漏事故，部分原油流入附近海域，至少50平方公里的海域受到污染，直接經(jīng)濟(jì)損失在5億元以上；同年12月，大連某化工企業(yè)的油罐區(qū)失火，3人遇難。因此對大型常壓儲罐的腐蝕分析與防護(hù)研究顯得尤為重要。

2 主要腐蝕部位及腐蝕機(jī)理

2.1 儲罐金屬材料的腐蝕形態(tài)及特征[1]

金屬材料的腐蝕破壞的形貌一般表現(xiàn)為不同的形態(tài)，可分為兩大類：全面腐蝕和局部腐蝕。全面腐蝕是指腐蝕分布在整個金屬表面，可以是均勻的，也可以是不均勻的。這種腐蝕的危害性不大。局部腐蝕是相對全面腐蝕而言，其特點是腐蝕主要集中在金屬表面的某一特定區(qū)域，局部腐蝕又分為點腐蝕、縫隙腐蝕、電偶腐蝕、晶間腐蝕、選擇性腐蝕、應(yīng)力腐蝕、腐蝕疲勞及磨損腐蝕等。此類腐蝕往往是在沒有任何先兆情況下發(fā)生的，目前對期預(yù)測和控制都很困難。因此，局部腐蝕是造成設(shè)備失效的主要原因。

2.2 儲罐外壁

常壓儲罐外壁一般會包裹外保溫層，如果處于干燥環(huán)境中，在涂層的保護(hù)下不易發(fā)生腐蝕。但長時間暴露在外，涂層會被破壞，使得金屬直接與外界環(huán)境接觸，外壁腐蝕主要表現(xiàn)為大氣腐蝕。大氣腐蝕是指環(huán)境溫度下由于空氣中的水氣氧氣以及污染物質(zhì)等的電化學(xué)或者化學(xué)作用而引起的金屬腐蝕。其腐蝕機(jī)理[2]是：潮濕條件下，金屬表面附著水分子，形成連續(xù)的電解質(zhì)薄膜，發(fā)生電化學(xué)腐蝕 ，以及金屬與空氣中的氧、二氧化硫 、硫化氫等物質(zhì)反應(yīng)發(fā)生化學(xué)腐蝕。

2.3 儲罐拱頂內(nèi)部頂板及罐壁上部

由于儲料安全高度的原因，所以該位置從沒有被介質(zhì)浸泡過，以均勻化學(xué)腐蝕為主，同時局部有電化學(xué)腐蝕。這是由于某些輕質(zhì)油品會揮發(fā)出不穩(wěn)定的氣態(tài)烴，其中含有不飽和烴，它能造成化學(xué)腐蝕[3]。這是由于罐內(nèi)原油揮發(fā)出的酸性氣體H2S、HCI，外加通過呼吸閥進(jìn)入罐內(nèi)的水分、氧氣、二氧化碳、二氧化硫等腐蝕氣體在油罐上凝結(jié)成酸性溶液，導(dǎo)致化學(xué)腐蝕的發(fā)生。

由于儲罐收發(fā)作業(yè)頻繁及罐底和罐壁因油砂沖刷防腐層破壞較大，內(nèi)壁防腐層很容易發(fā)生局部脫落以及原始存在的防腐層縫隙，都會造成腐蝕介質(zhì)與內(nèi)壁鋼板直接接觸發(fā)生電化學(xué)腐蝕。其原理是鋼板中的Fe元素電極電位與腐蝕介質(zhì)電極電位存在高低差距，發(fā)生電化學(xué)腐蝕。

2.4 儲罐底板防腐層

儲罐底板主要為化學(xué)腐蝕，這是由于罐底的中心低而邊緣高，形成凹陷令罐底沉積的水無法徹底排除，在罐底凹陷產(chǎn)生水相部分。加上原油中的無機(jī)鹽、有機(jī)酸、硫化物等物質(zhì)溶解在水中產(chǎn)生了大量的富氧離子，形成較強的電解質(zhì)溶液，罐底板防腐層一旦破壞就會使金屬處于電解質(zhì)的環(huán)境中，導(dǎo)致化學(xué)腐蝕及電化學(xué)腐蝕[4]。

3 防腐措施

針對上述腐蝕情況，可采用以下防護(hù)措施。

3.1 儲罐外壁防腐措施

常壓罐外壁通常采用涂料防腐。根據(jù)規(guī)范要求[3]油罐外壁涂層應(yīng)有較長的使用年限，宜選用防銹性好的底漆，屏蔽性佳的中涂漆和保光保色性好、耐候性佳、易覆涂和維修的面漆。涂料應(yīng)選用具有良好的抵抗日照和氣候變化的能力的材料，還應(yīng)盡量選用利于減少儲料蒸發(fā)損耗的涂料。外壁防護(hù)涂料具備耐大氣腐蝕、大氣老化和保持良好外觀為主，底漆多采用環(huán)氧富鋅、環(huán)氧云鐵類，面漆多為脂肪族聚氨酯、丙烯酸和氯化橡膠類。近年來，太陽能熱反射面漆等功能性涂料也開始得到更多應(yīng)用。

3.2 儲罐內(nèi)壁防腐措施

儲罐內(nèi)壁存在以下的腐蝕類型：濃度液差腐蝕，主要發(fā)生在儲罐內(nèi)壁液面以下，由于氧的濃度差造成原電池腐蝕，即為電化學(xué)腐蝕，這是一種最主要的、危害性最大的腐蝕，主要發(fā)生在罐底、罐壁和罐頂，油品中含有的水、鹽等是造成電化學(xué)腐蝕的主要原因。

（1）涂層保護(hù)

為了避免腐蝕性介質(zhì)與油罐直接接觸，罐壁底油層以下以及罐底板一般采用耐油、耐腐蝕、防水、附著性能優(yōu)異的涂料作表面涂層保護(hù)。原油進(jìn)罐后會產(chǎn)生靜電積聚，為防止火災(zāi)爆炸的發(fā)生，油罐內(nèi)壁應(yīng)使用導(dǎo)靜電防腐涂料。導(dǎo)靜電防腐蝕涂料是集耐水、耐油、導(dǎo)靜電為一體的雙組份常溫固化涂料。該涂料具有固化溫度低、附著力強、耐水、耐酸、耐堿、耐油性能優(yōu)異及良好的導(dǎo)靜性等特點，長期使用導(dǎo)靜電助劑無滲出，涂層性能穩(wěn)定，無脫落起泡等現(xiàn)象，且對儲料無任何污染。

（2）電化學(xué)保護(hù)

犧牲陽極保護(hù)法是用電極電勢比被保護(hù)金屬更低的金屬或合金做陽極，固定在被保護(hù)金屬上，形成腐蝕電池，被保護(hù)金屬作為陰極而得到保護(hù)。這是一種長效防腐蝕措施。犧牲陽極保護(hù)法一般常用的材料有鋁、鋅及其合金。可以在罐底板和底層壁板安裝鋁基合金陽極，使罐底和底層壁板得到保護(hù)。

4 結(jié)語

（1）影響儲罐腐蝕的因素很多，原因也有所差異，要對不同儲料的儲罐的不同部位進(jìn)行合理分析并找出主要影響因素，從而才能進(jìn)行有效的防護(hù)。

（2）重質(zhì)油罐首選耐耐硫、高溫、耐水性能較好的內(nèi)防腐涂料。

（3）對于有瀝青砂層的油罐底板外側(cè)可不采用防腐處理[5]。一般底板外側(cè)腐蝕較輕，對于渣油罐等高溫油罐罐底邊緣板宜采用柔性好的防水材料作滲水處理。

（4）石腦油外浮頂罐內(nèi)壁優(yōu)先選用耐磨、耐水的聚氨酯漆，應(yīng)用在內(nèi)浮頂罐的涂料也應(yīng)該具備耐磨性。

（5）內(nèi)（外）浮頂罐密封宜采用浸液密封方式。

參考文獻(xiàn)

[1] 張志宇，段林峰.化工腐蝕與防護(hù)[M].北京.化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

[2] 周在金，杲志強，于匯軍.儲油罐腐蝕分析與防護(hù)[J].山東化工.2013，42（7）：161—162，166.

[3] 王志強.鋼制原油儲罐的腐蝕分析及防護(hù)措施[J].腐蝕防護(hù).2008，10（5）：60—61.

[4] SY0007—1999《鋼制管道及儲罐腐蝕控制工程設(shè)計規(guī)范》..

[5] 韓建宇.高含硫原油儲罐腐蝕及防護(hù)[J].石油化工.2003，32（增刊）：718—720.