加氫尾油罐底板泄露腐蝕分析及對策

李志鵬(中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州 516086)

1 簡述

石化某廠加氫尾油罐區基礎為填海造地形成，填充材料主要為海底泥沙。原油罐罐區設有4 臺儲罐，共計20000m3，2011 年投入使用，每個罐容積為5000m3，工作溫度70℃，工作壓力-0.39～1.5KPa。底板使用材料為Q235-B，中幅板設計厚度為8mm，邊緣板設計厚度為12mm；底板上表面涂裝DYF22 耐油防腐導靜電底涂兩道，中間涂兩道，且每道干膜厚度不小于60μm，最后涂裝面涂兩道，每道干膜厚度不小于55μm。底板下表面焊接部位涂裝兩道DTW-53-5 水性可焊性無機富鋅涂料，每道干膜厚度不小于50μm；下表面無焊接部位為兩道DTH-H46 環氧改性厚膜型防腐涂料，且每道干膜厚度不小于125μm。

該油罐在2010 年建成后出現罐基礎下沉，隨后采用底部噴沙填充的方法進行恢復。2014 年罐底首次發生穿孔現象，修復后正常使用。2017 年，該罐再次出現腐蝕穿孔現象。

2 現場勘查

2017 年11 月操作工巡檢發現罐基礎排水孔有油品流出，立即針對此油罐進行倒油、清罐工作，現場對罐底板進行檢查發現，罐底板中部基礎已中空，罐底板上表面防護涂層普遍發生鼓包、脫落，罐底板防腐層已完全失效，如圖1 所示。在靠近焊縫部位發現多處穿孔，如圖2 所示。2017 年12 月T1101A 罐底板漏磁檢測發現存在明顯減薄和穿孔等缺陷共計200 余處，其中穿孔82 處，穿孔主要分布在焊縫附近，中幅板與邊緣板有不同程度的減薄現象，中幅最薄處為1.5mm，邊緣板最薄處2.7mm，截止目前原油罐區4 臺儲罐其中3 臺已出現不同程度泄露。

圖1 上表面防腐涂層失效

圖2 罐底板腐蝕穿孔

對儲罐底板的下表面(與墊砂層接觸面)檢查發現，下表面腐蝕嚴重，如圖3 所示，腐蝕主要發生在靠近焊縫部位的罐底板邊緣和墊板。墊板主要以均勻腐蝕為主；罐底板邊緣表現為腐蝕結瘤下的潰瘍狀腐蝕坑，這可能與罐底板存在無機富鋅涂料防護層有關，對幾處蝕坑的深度進行測量得蝕坑深度均大于4mm(設計厚度為8mm)，可判斷穿孔是由下表面腐蝕引起的。

在遠離焊縫部位的罐底板下表面腐蝕相對較輕，但也存在腐蝕結瘤現象，結瘤體積相對較小，結瘤下存在輕微的涂層破損，但基體未發生腐蝕。

3 原因分析

初步分析主要原因為罐底板在焊接過程中，高溫對下表面焊接部位的涂層造成破壞或者變性，降低了涂層的保護性；罐區基礎為填海造地路面，填充材料為海底泥沙，泥沙中Cl-含量較高，且2011 年該罐基礎出現下沉，施工單位采取罐底板底部8 個方向的扇面噴砂造成底板防腐層損傷及罐底地基結構遭到破壞，隨著時間的推移底層(海底泥沙)中的Cl-和H2O 通過擴散作用進入墊砂層，加速底板基體的腐蝕，原料油罐采用直供料工藝，70℃條件下頻繁收付油品，罐底板頻繁張合，管材及焊縫長期疲勞運行，從而造成罐底板腐蝕穿孔。

取底板腐蝕樣品兩塊，如圖4 所示。樣品分析的目的是通過檢驗腐蝕產物的成分判定該腐蝕是由海沙還是河沙引起的，判斷依據為腐蝕產物成分中是否有氯元素的存在。因為海水介質中存在氯元素，而河沙中沒有，如果腐蝕產物中檢測出氯的存在，那么可以推測出腐蝕是由海沙引起的。

圖3 底板下表面整體腐蝕形貌

圖4 銹塊樣品宏觀照片(編號：樣品1，樣品2)

成分分析分別采用X-射線衍射法(XRD)和掃描電子顯微鏡下的能量光譜法(SEM-EDS)進行分析。XRD 分析用樣品分別在兩個樣品上取樣，研磨到粒度約為100μm 進行分析。EDS樣品取塊狀樣品進行分析，分析結果見表1。

表1 X-射線衍射法(XRD)分析銹塊樣品結果

經過XRD 分析可知，兩個樣品的峰位基本一致，但是強度不同，這說明樣品1 和樣品2 的成分種類基本一致，都含有鐵的氧化物和二氧化硅，只是數量和結構上有所不同。分析結果顯示腐蝕產物沒有氯的存在，有可能是氯含量太低，難以在XRD中監測出來，因此還進行了EDS 分析。

經過EDS 分析結果可知，腐蝕產物中樣品1 和樣品2 的主要成分均以Fe、Si、O 為主，與XRD 的分析結果一致。兩個腐蝕產物樣品均檢測出了微量的氯元素的存在。

4 總結

XRD 分析結果兩種腐蝕產物樣品主要成分均以鐵的氧化物和二氧化硅為主，EDS 分析結果與XRD 結果一致。EDS 分析顯示出兩個樣品中均含有微量氯元素的存在，樣品1 中Cl 含量范圍為0.23～0.58 Wt%，樣品2 中Cl 含量范圍為0.38～0.44 Wt%，所以基本確認此設備罐底板腐蝕是由于底板噴砂造成罐底板防腐層損傷，底部海沙Cl-通過擴散作用進入墊砂層，加速底板基體的腐蝕。

5 結語

(1)通過持續或周期性的對建筑物沉降觀測點進行觀測，確定沉降觀測點沉降量及變化趨勢，分析建筑物沉降變形速率及最終沉降量，合理確定和調整建筑物沉降預防措施和方案，確保建筑物運營期間的安全。

(2)對于防腐涂層在使用過程中出現失效且難于修復的位置，可采取陰極保護的措施，對裸露的基體提供陰極保護電流，使其處于陰極極化狀態，有效阻止基體腐蝕。

(3)針對罐底板的邊緣板與罐基礎做粘彈體膠帶全包覆防滲措施，以防止雨水由邊緣板滲入罐基礎造成原電池腐蝕。

(4)鑒于罐底板大面積腐蝕穿孔，可采取罐底板整體更換，罐基礎砂墊層及瀝青砂墊層重新置換，罐底板底部增設多層防滲膜，有效阻止H2O 與Cl-擴散進入墊砂層造成罐底板二次腐蝕。