某2萬m3潤滑油儲罐底板腐蝕檢測及原因分析與預防

胡 永，韓敬翠，沈建民，周曉彤

1.中海石油寧波大榭石化有限公司，浙江寧波 315812

2.寧波市特種設備檢驗研究院，浙江寧波 315048

3.寧波市勞動安全技術服務公司，浙江寧波 315048

某2萬m3潤滑油儲罐底板腐蝕檢測及原因分析與預防

胡 永1，韓敬翠1，沈建民2，3，周曉彤3

1.中海石油寧波大榭石化有限公司，浙江寧波 315812

2.寧波市特種設備檢驗研究院，浙江寧波 315048

3.寧波市勞動安全技術服務公司，浙江寧波 315048

某企業一臺2萬m3潤滑油儲罐發生腐蝕泄漏，通過資料審查、運行情況調查、漏磁檢測、超聲相控陣C掃描腐蝕檢測、割板驗證等手段確認腐蝕發生在罐底板土壤側；漏磁檢測及超聲相控陣C掃描腐蝕檢測是儲罐底板腐蝕檢測的有效手段，兩種方法結合能實現對罐底板100%面積的腐蝕檢測。罐底板腐蝕穿孔與罐底土壤側存在較多水分、瀝青砂中混雜有較大直徑碎石、罐底防腐未完全按設計要求實施、使用溫度處于土壤腐蝕速率最大的溫度范圍等因素有關。罐底更換工程中，采取使用防水密封材料做成朝罐外8°斜坡的防水檐，改善地基材料環境和底板防腐涂料，以及增加陰極保護等措施，經過2年運行證明措施有效。

儲罐；腐蝕；漏磁檢測；土壤腐蝕；腐蝕檢測；超聲相控陣

大型立式常壓儲罐作為一種大型儲存設備在石化企業、倉儲公司中廣泛使用，由于儲罐底板直接與地基接觸，易產生腐蝕。調查發現，儲罐投用2～3年后，罐體會出現不同程度的腐蝕，據統計約有38%的儲罐出現腐蝕穿孔[1]。儲罐受儲存介質、地基狀況、保溫層進水、防腐質量、所在地天氣等因素影響，易產生各種類型的腐蝕，嚴重影響儲罐使用壽命及裝置安全運行[2-3]。對儲罐底板的腐蝕檢測手段很多，測厚、聲發射、漏磁等均是儲罐底板腐蝕檢測的有效手段[4-6]。

2014年2月5日某企業在日常巡查中發現一臺2萬m3潤滑油儲罐混凝土地基環梁的周邊有油跡。清罐后檢查發現，儲罐底板中部有一直徑25 mm的腐蝕穿孔，為土壤側腐蝕導致的底板穿孔。為了解儲罐底板腐蝕狀況，采用漏磁檢測技術對儲罐底板進行全面掃描，發現儲罐底板地基側腐蝕嚴重，還采用割板驗證、超聲相控陣C掃描等手段進行測試驗證。結果表明：漏磁檢測、超聲相控陣C掃描是儲罐底板腐蝕檢測的有效手段。同時結合儲罐設計、建造資料，分析了儲罐底板的腐蝕原因并給出了可采用的預防措施。

1 儲罐基本情況

儲罐于2009年3月正式投用，至2014年2月發生泄漏僅使用了5年。儲罐基本參數見表1，儲罐地基結構示意如圖1所示。

表1 儲罐基本參數

圖1 儲罐地基結構示意

從圖1可以看出，儲罐地基有憎水珍珠巖層，罐底邊緣板外側易沉陷于珍珠巖層。現場宏觀檢查發現儲罐罐底邊緣板低于混凝土環梁上表面，為避免雨水直接滲入罐底，業主用鍍鋅鐵皮設置了防水檐，能起到一定的防水作用，但防水檐是在投入使用1年后才設置的，在未設置防水檐前，雨水極易進入罐底土壤側，同時現場查看發現防水檐存在破損滲水現象。

2 儲罐底板檢測

2.1 漏磁檢測及割板驗證

采用Floormap VS2儲罐底板漏磁檢測儀以及Handscan手持式漏磁儀對底板進行漏磁檢測，8 mm厚中幅板區域采用電腦自動繪圖記錄模式，14 mm厚邊緣板區域采用手動模式掃查，記錄大于等于20%當量值的缺陷；在自動掃查儀不能接近掃查的區域采用Handscan掃查，采用手動模式，檢出門檻設置為40%。

圖2為罐底中幅板漏磁掃描結果，中幅板上有2處缺陷當量值大于80%、1處當量值介于70%～79%、2處當量值介于60%～69%、3處當量值介于50%～59%及幾十處當量值介于40%～49%，而當量值介于20%～39%的缺陷有幾萬個。邊緣板厚度14 mm，當量值介于20%～30%的點有9處。越靠近儲罐中心腐蝕點越密集，東北側至南側約半個儲罐腐蝕點相對更密集，靠近中幅板搭接焊縫附近腐蝕點也較多。

圖2 儲罐底板漏磁掃描結果

圖3為泄漏點所在中幅板漏磁掃查結果，紅色點為穿孔所在位置，圖4為穿孔部位割板后照片，圖3中方框所選區域當量值為40%～69%，圖5為該部位割板實物照片，從照片上可看出，底板腐蝕嚴重，底部防腐漆局部剝落，用工具測量腐蝕坑最大深度為5.1 mm（64%）與漏磁檢測結果較接近。對當量值為33%和39%的兩部位也進行割板驗證，割除后發現下表面確實存在腐蝕，見圖6，實測腐蝕深度在30%～40%之間，這表明漏磁檢測結果可信，漏磁檢測技術是儲罐底板腐蝕全面掃描檢測的有效手段。割板后發現土壤側防腐層為紅丹漆，與設計要求的環氧煤瀝青涂層不一致。

圖3 穿孔所在中幅板漏磁掃查結果/mm

圖4 穿孔部位割板（土壤側）照片

圖5 當量值40%～69%部位的割板驗證照片

圖6 當量值33%和39%割板驗證照片

2.2 超聲相控陣C掃描補充掃查及割板驗證

漏磁檢測基本能覆蓋整個罐底板，但因儀器結構原因，靠近底板搭接焊縫50 mm范圍為漏磁檢測盲區無法掃查。缺陷位于上表面可采用目視方法對漏磁盲區進行補充檢查，但當腐蝕缺陷位于底板下表面時目視檢測失效，尤其是腐蝕較嚴重的土壤側，其腐蝕形狀不規則，常規超聲測厚儀經常出現無反射波、讀不出數據的現象，需要一種有效的補充檢測手段來確認盲區底板腐蝕狀況，超聲相控陣C掃描腐蝕檢測則是一種有效的盲區補充檢測手段。這種方法在檢測過程中可直接通過圖像識別其是否存在明顯偏離底波的異常缺陷，可直觀、有效、可靠地進行檢測，判斷也較方便。

相比常規超聲直探頭檢測，超聲相控陣探頭內置幾十個小晶片，對不規則反射面的回波接收識別能力要遠強于直探頭。圖7為超聲相控陣C掃描搭接焊縫邊緣底板，判斷其存在較大面積腐蝕后，割板進行驗證的照片。

圖7 搭接焊縫邊緣底板土壤側腐蝕照片

圖7顯示：搭接焊縫附近底板土壤側的確存在較嚴重腐蝕，表明超聲相控陣C掃描能有效檢出漏磁檢測盲區部位的底板土壤側腐蝕。

現場檢測通常是在未去除油漆時進行，由于油漆部位的反射干擾，一般會存在3～4 mm深盲區，如果底板腐蝕嚴重，僅剩余3～4 mm時，應注意加強檢測中的識別，避免有效信號被油漆信號淹沒。此時應采取打磨去除檢測部位油漆的方法，來減少相控陣上表面盲區。

3 腐蝕原因分析

根據儲罐設計建造資料、運行記錄、漏磁檢測、超聲相控陣檢測、割板驗證等情況，可確認儲罐底板腐蝕與以下因素有關：

（1）設計為高溫儲罐，設計溫度100℃，設計操作溫度為90℃，設計時從隔熱、防水角度考慮罐底下表面敷設了一層憎水珍珠巖；但實際使用溫度為40～80℃，未達到設計使用溫度，在40～80℃大氣腐蝕速率、土壤腐蝕速率較快[7-8]，雖然是憎水珍珠巖，但由于儲罐的空載和滿載會造成罐底板的起伏變形，在底板和基礎之間形成了很多通道和空間，水分進入罐底土壤側不可避免且不易流失，在罐底土壤側形成電化學腐蝕環境。邊緣比中心腐蝕少，主要是因為邊緣的水更容易干，一旦水氣進入罐底板中心部位，短時間內很難干，導致腐蝕更嚴重。

（2）灌底板土壤側未按設計要求涂覆環氧煤瀝青涂料，而是涂覆了紅丹漆，實測底板土壤側防腐層厚度為101～120 μ m，未達到設計要求的250 μm，且紅丹漆易在水環境下剝離、脫落，加速底板腐蝕。檢測中發現中幅板搭接焊縫附近缺陷較多，因為這些部位受焊接影響，底部防腐層被破壞，更易受腐蝕。

（3）氧濃差電池是導致儲罐底板腐蝕的一種重要機理，對同一種金屬表面來說，氧濃度大的區域電位高是陰極，氧濃度小的區域電位低是陽極，石塊、塑料等與金屬緊密接觸部位氧濃度低易成為陽極被腐蝕掉，形成一個個腐蝕坑。割板后發現腐蝕坑下往往連著一片物質，敲碎后含有氧化鐵成分，同時周邊存在大石頭，地基瀝青砂也較薄，瀝青砂中混雜直徑約10 mm的瓜子片，這表明土壤側底板存在氧濃差電池腐蝕。

罐底土壤側存在較多水分，瀝青砂中混雜有較大直徑的碎石，罐底防腐未完全按設計要求實施，使用溫度剛好處于土壤腐蝕速率最大的溫度范圍等多因素綜合，導致該儲罐底板腐蝕泄漏。

4 預防控制措施

通過檢測及原因分析，確認了儲罐底板腐蝕的主要原因，針對性地采用了以下預防控制措施：

（1）改進防水檐。原來利用保溫鐵皮設置的防水檐無法完全避免雨水進入到罐底土壤側，對其進行改進，將外邊緣板與環梁的搭接處使用防水密封材料做成朝罐外8°斜坡的防水檐，防止雨水進入罐底。

（2）改善地基材料環境和涂料防腐。由于整個罐底腐蝕嚴重，尤其是底板焊縫附近腐蝕最嚴重，存在部分腐蝕穿孔，該企業從安全角度考慮，對整個罐底板進行了更換處理，并采用環氧煤瀝青底漆對底板進行防腐，考慮到原地基中存在一些碎石，在更換罐底時將原有地基砂層進行了替換。

（3）采取陰極保護措施。采用鎂合金犧牲陽極保護罐底板，將鎂合金犧牲陽極按放射狀分布埋設于罐基礎環形梁內的細砂層內，陽極埋深0.4 m，在環形梁處犧牲陽極與罐底板外覆板焊接。

罐底更換工程于2014年10月實施，目前該儲罐已安全使用2年。2016年11月份對底板進行漏磁檢測并對底板搭接焊縫進行超聲相控陣掃查。檢測結果顯示：底板沒有嚴重腐蝕，采取的預防措施是有效的。

5 結束語

漏磁檢測及超聲相控陣C掃描腐蝕檢測是儲罐底板腐蝕檢測的有效手段，兩種方法結合能實現對罐底板100%面積的腐蝕檢測。

儲罐設計、施工、運行應充分考慮引起腐蝕的各種因素，盡量減少腐蝕發生。如設計時充分考慮用戶更換儲存介質的可能，增設罐底陰極保護等；施工中嚴格把關，確保儲罐地基處理符合標準要求，保持潔凈，避免雜物，確保罐底防腐嚴格按照設計要求執行；運行中做好維護保養，避免水汽進入罐底，同時對設計為高溫罐的，應盡可能按原有工況工作，如要改變工況應進行評估，以確保儲罐適應性。

定期進行儲罐檢測，能夠了解儲罐的腐蝕情況，減少儲罐腐蝕穿孔的發生。

[1]史玉穎，楊劍鋒，劉文彬，等.煉油廠儲罐腐蝕檢查及防護措施[J].安全與環境工程，2014，21（3）：90-93.

[2]趙雪娥，蔣軍成.原油儲罐的腐蝕機理研究及防護技術現狀[J].中國安全科學學報，2005，15（3）：104-107.

[3]程四祥，蔣金玉.常壓儲罐腐蝕的風險分析[J].理化檢驗——物理分冊，2011，47（6）：356-360.

[4]陳松生，竺國榮，沈建民，等.危險化學品儲罐檢驗法規及檢驗技術探討[J].石油工程建設，2008，34（5）：1-4.

[5]林遠龍，陳虎，祝金丹.儲罐底板腐蝕狀況檢測與安全評估[J].石油與化工設備，2010，（13）：54-56.

[6]沈建民，陳定岳，楊福，等.汽柴油鋼制儲罐底板腐蝕案例分析及防護措施[J].金屬熱處理，2015，40（增刊）：47-49.

[7]GB/T30578-2014，常壓儲罐基于風險的檢驗及評價[S].

[8]GB/T30579-2014，承壓設備損傷模式識別[S].

Corrosion detection，cause analysis and prevention of bottom plate of 20 000 m3lubricating oilstorage tank

HU Yong1，HAN Jingcui1，SHEN Jianmin2，3，ZHOU Xiaotong3
1.Ningbo Daxie PetrochemicalCo.，Ltd.，CNOOC，Ningbo 315812，China
2.Ningbo Institute of SpecialEquipment Inspection，Ningbo 315048，China
3.Ningbo Labor Safety and Technology Services Company，Ningbo 315048，China

Corrosion leakage occurrs in one 20 000 m3lubricating oil storage tank of a certain enterprise.By means of data review，operation investigation，magnetic flux leakage testing，ultrasonic phased array C scan corrosion detection and bottom plate cutting verification，the leakage is confirmed at the place near the tank bottom external side contacting soil.Combination of magnetic flux leakage testing and ultrasonic phased array C scan corrosion detection can effectively realize the detection for 100%bottom area.Corrosion perforation at the tank bottom is concerned with much moisture in the soil beneath the tank，asphalt sand mixed with larger diameter gravels，failure to implement the tank bottom anticorrosion measures according to design requirements，and tank working in the temperature range of maximum soil corrosion rate.The protection measures are applied in tank bottom replacement，which include setting waterproof eave of 8°slope with waterproof and sealing material， improving foundation material and bottom anticorrosion coating，and adding cathodic protection.These measures are proved effective for the lubricating oilstorage tank operatiing for two years.

storage tank；corrosion；magnetic flux leakage testing；soilcorrosion；corrosion detection；ultrasonic phased array

10.3969/j.issn.1001-2206.2017.05.015

胡 永（1979-），男，湖南瀏陽人，2002年畢業于茂名學院環境工程學院環境工程專業，現從事油氣儲運管理工作。Email：huhuyong2@cnooc.com.cn

2017-05-07；

2017-08-16