原油輸轉車間大型原油儲罐底板腐蝕情況分析及工藝對策

李英 劉永飛

摘 ?要：如今，隨著國內石油產量與用量的不斷增加，大型原油儲罐已經是增加原油儲備、提高煉化企業效益不可缺少的主要設備，然而“腐蝕”問題成為制約其壽命的主要原因。本文對油品儲運廠原油輸轉車間典型的5萬m3大型儲罐的工藝過程、儲油罐內部底板腐蝕產生的部位及防腐工藝進行了描述。通過其腐蝕原因及其機理的分析，論述了目前較為通用的涂料保護法，結合實際情況，闡明了我部原油儲罐的防腐體系改進措施并提出防腐工藝優化的建議方案，以期對今后我廠的同類設備實現“安、穩、長、滿、優”運行起到一定的參考作用。

1 引言

原油儲罐是原油儲存與輸送的重要設施。在我國，多條原油輸送管線及石化企業都建有大量的原油儲罐。目前我國建設的地面大型原油儲罐單個容積已達5～20萬m3。在原油儲罐的使用過程中，經常遭受內外環境介質的腐蝕，一般儲罐的腐蝕分為罐內腐蝕、罐外腐蝕及罐底板腐蝕等。其中，罐底板的腐蝕穿孔較罐內外其他腐蝕現象較為嚴重，因此，搞好對儲罐底板的防腐措施，減少泄漏事件的發生，延長原油儲罐的檢修周期，保證原油儲罐安全運行是很有必要的。

2 原油儲罐罐底腐蝕分析

2.1 腐蝕的定義

腐蝕：腐蝕是材料在環境的作用下引起的破壞或變質。

凡金屬機械設備、生產裝置、橋梁船舶、海洋設施等等或其零件在使用過程中，由于腐蝕的原因，使之達不到設計規定的功能或者產生破裂，或者不能安全可靠地運行和繼續服役，均稱之謂腐蝕失效【1】。

2.2 罐底腐蝕造成的影響

儲罐的建設離不開鋼鐵，這些大型鋼鐵設施，在建設中都面臨著金屬腐蝕及其防護的問題。鋼鐵腐蝕不僅給國民經濟帶來巨大損失，同時更容易造成安全隱患與事故，儲罐罐底如果遭受腐蝕，且情況得不到控制使其逐年惡化，就會造成裝置、設備的跑、冒、滴、漏，因而使一些有毒的氣體、液體泄漏出來，嚴重地毒化、污染了環境，后果也是十分嚴重的。

腐蝕從廣義上來講是材料與環境相互作用而導致的失效。金屬的腐蝕就是金屬轉化為氧化物或其它化合物的現象。從熱力學原理上來講，這是由于大多數金屬處于熱力學不穩定狀態，具有尋求低能量狀態的傾向，如形成氧化物或其他化合物，因而鋼鐵的腐蝕是一種必然現象。建于地面的鋼鐵儲罐常處于工業大氣以及內陸和沿海的潮濕空氣中，造成儲罐的外表面腐蝕。儲罐底部由于原油中攜帶的水、鹽、酸等腐蝕物質在底部沉積，使儲罐底部產生腐蝕。對儲罐底部腐蝕情況調查顯示，其腐蝕率一般為0.2～0.3mm/a，腐蝕嚴重的局部位置腐蝕率可高達0.78mm/a【2】。儲油罐底部腐蝕已成為影響儲罐安全運行的主要因素，儲罐50%的泄漏事故是由腐蝕所引發的。

3 儲罐底板內表面的腐蝕機理

儲油罐底板內表面的腐蝕主要特征是電化學腐蝕，由于油品儲存、輸轉期間所攜帶的水分及由氣相水蒸氣的凝結水下沉的水分都沉積在油罐底部，這部分含油污水礦化度很高，含Cl-以及大量的硫酸鹽還原菌，油罐底板與這些具有腐蝕性的溶液相互接觸，使得油罐底部遭受很強的腐蝕，從而在罐內底部某些位置上就會發生原電池腐蝕、硫酸鹽還原菌的腐蝕、坑點腐蝕、沖刷腐蝕等多種形式的腐蝕現象，隨著時間的推移，腐蝕速度逐漸加快。

3.1 原電池腐蝕

由于儲罐底部鋼板表面局部可能有氣孔和夾渣，或表面粗糙或受外力的碰撞導致金屬表面產生劃痕等硬傷的影響，使儲罐底板內表面局部的防腐層脫落而露出金屬表面。儲油罐投用后，內底板因長時間浸泡在酸和鹽的水溶液環境中，該水溶液作為電解質溶液，與那些局部裸露的金屬相互作用，形成一個個小型的腐蝕原電池，使金屬氧化，發生陽極溶解反應，造成腐蝕。

3.2 硫酸鹽還原菌的腐蝕

硫酸鹽還原菌和其他細菌的腐蝕也是電化學腐蝕【4】，由于儲油罐底部的無氧給這類腐蝕創造了條件，其環境適合硫酸鹽還原菌的生長，引起了針狀或線狀的細菌腐蝕，只是它與普通電化學腐蝕有些區別。例如：在缺氧的條件下，硫酸根與氫原子的作用，使硫酸鹽還原生成硫化物：

4Fe+SO42-+4H2O→FeS+3Fe（OH）2+2OH-

3.3 坑點腐蝕

坑點腐蝕主要是在儲罐罐底防腐層未完全脫落的凹陷區域，這些區域最容易被沉積水所浸泡，而油罐的脫水口又離罐底有一定的距離，且該區域鋼板表面已存在微小縫隙，這些長期被浸泡且防腐層有缺陷的部位就很容易產生微小的坑點腐蝕。由于防腐層的阻隔，蝕坑內的反應物不斷的累積，濃度上升，pH值下降，酸性增強，坑內正電荷過剩，微觀局部酸化，所以具有更強的腐蝕性【5】，從而加速腐蝕。這樣的點蝕坑一旦形成，由于腐蝕集中在某些點上，陽極面積很小，這樣就形成了“小陽極大陰極”的局面，使點蝕速率不斷加快，并很快發生穿孔。

坑內陽極反應：Fe→Fe2++2e（溶解）

坑外陰極反應：1/2O2+H2O+2e→2OH-

因為蝕坑上面有防腐層的隔斷，罐底水溶液中的其他腐蝕因素對蝕坑沒有腐蝕作用，所以蝕坑上面的防腐層出現鼓起氣包的現象。

3.4 沖刷腐蝕

在原油處理過程中，液相中攜帶有大量的地層油砂，且液相在罐進口處產生流速較大的渦流，造成在收發油作業過程中，高速液體直接以紊流狀態沖刷下部罐底，油砂擊損金屬表面的防腐層，進而磨損鋼板，同時為電化學腐蝕提供了條件。由于油罐收發作業頻繁及罐底因油砂沖刷防腐層破壞較大等原因，加速了罐底的腐蝕。

此外，底板焊縫處焊接應力集中及焊接質量不過關等問題，造成了焊接處腐蝕加劇。磨平不到位或制造時存在焊接缺陷，則在沿焊縫長度方向或附近母材上會發生腐蝕，形成有一定深度和寬度的槽。

4 對工藝過程優化的建議

1）強化生產運行措施，嚴格遵守儲油罐技術操作規程，平穩控制儲油罐運行液位，減少和避免低液位運行;同時加強運行管理，油料應以較低速度進行，避免快速開啟進罐閥門或者較高壓力油料直接進罐。

2）對集輸生產流程進行工藝改造及優化，正確進行來液進罐前工藝操作，及時排除各生產工藝設備中沉積油砂，延長液體在設備中停留時間，最大限度減少進罐原料油含砂量，減少沖刷磨損損耗。

3）可以考慮在原油中添加緩蝕劑，有效降低原料油腐蝕率，抑制和緩解原油儲罐的內腐蝕。

作者簡介：李英，女，甘肅蘭州，1985年12月，大學本科，助理工程師，研究方向：油氣儲運。

劉永飛，男，漢，甘肅高臺，1989年11月20日，本科，助理工程師，研究方向：油氣儲運。