儲罐罐底板腐蝕分析及防范措施

馬建雄 趙娟

摘要：本文闡述儲罐罐底板腐蝕產生的原因，對儲罐底板的腐蝕情況進行了分析，提出了儲罐罐底板腐蝕防護的措施。 ? ? 關鍵詞：儲罐; 腐蝕; 防護措施

前言：蘭州石化公司石化廠原料儲運車間現有常壓儲罐30臺，儲存石腦油、苯、甲苯等多種物料，其穩定狀態直接影響到生產裝置的長周期運行。由于物料含有S2- 、Cl-、無機鹽、水以及其他腐蝕性介質，都會對儲罐造成腐蝕，因此儲罐的腐蝕是影響儲罐使用壽命的重要因素。隨著儲罐運行時間的增加，儲罐底板的腐蝕也日趨嚴重，采用有效的防腐措施是延長儲罐使用壽命的有效手段。

1.儲罐腐蝕狀況

1.1罐底腐蝕：

2018年10月發現5-2罐底板發生腐蝕穿孔，通過對儲罐罐底板腐蝕情況進行檢測，發現罐底板大面積腐蝕，在528個檢測點中，有323個點為腐蝕點，腐蝕率為61%，并有7個點腐蝕嚴重。具體見表1：

通過檢查罐底板，發現上表面呈不均勻腐蝕狀，坑蝕現象嚴重，局部腐蝕點處防腐層已經不存在，腐蝕坑點深淺不一，呈波紋狀深入。在2處腐蝕穿孔中（φ20mm、φ10mm），均為底板腐蝕穿孔，并非焊縫腐蝕，防腐層出現剝離翹起。對腐蝕穿孔周圍測厚，發現罐底板下表面腐蝕嚴重，空鼓有7處。之后，在石腦油罐正常運行中也發生腐蝕穿孔泄漏現象。

1.2罐底部邊緣板外側腐蝕：

早幾年建成的儲罐幾乎都沒有注意到罐底外邊緣板的翹起進水問題，外邊緣板翹起后，邊緣板與基座之間就會形成較大的縫隙，由罐壁流下來的雨水沿縫隙進入罐底板與基座之間，致使雨水能夠進入到罐底板的中心部位，會引起氧濃差腐蝕。

2.腐蝕原因分析

2.1罐底腐蝕：

2.1.1涂料的防腐性能

涂料是防腐性介質與金屬基體之間的一道屏障，其本身必須要有良好的耐腐蝕性。防腐涂料必須具有良好的粘接性能才能起到良好的保護作用，但在施工過程中，如果施工質量控制不嚴，金屬表面除銹達不到要求等級，涂料與金屬體之間的結合能力就會下降而易于發生剝離。在涂料的涂刷過程中，由于人為或其它因素的影響，涂料層局部可能產生針孔或缺陷。

2.1.2 犧牲陽極與涂料搭配不當

在儲罐底板上表面使用犧牲陽極，可對涂料防腐起到輔助保護作用，當涂料出現缺陷或者破損時，犧牲陽極可為其提供保護電流，使缺陷或破損點成為陰極，以減緩或消除金屬基體的腐蝕，當儲罐罐底所采用的防腐涂料為靜電涂料時，由于涂料層的電阻率較低，起不到絕緣的作用，犧牲陽極的電位又低于涂料層的電位，導致犧牲陽極與其周圍的防腐層間形成電回路，在不存在缺陷或破損點時，犧牲陽極也處于工作狀態，且其范圍很小，犧牲陽極材料很快被消耗掉，起不到應有的保護作用。

2.1.3局部破損點加速金屬腐蝕

罐底板使用的導靜電涂料是在成膜介質中加入了大量低電位、高電阻的石墨材料，如果需要高涂料層的導電率，石墨粉等含量就要加大，這樣反而使涂料層的抗滲透性能下降，腐蝕性介質易到達金屬表面，在涂料層局部出現損壞時，涂料層相對暴露于腐蝕性介質中的金屬基體成為陰極，而金屬基體則相對成為陽極，形成了腐蝕電池形態，特別是當儲罐地下部存在硫離子和氯離子時，其電化學腐蝕相當嚴重，短時間就會使罐底板發生腐蝕穿孔，局部破損的涂料直接堵塞泵入口過濾器。

2.2罐底部邊緣板外側腐蝕：

2.2.1邊緣板外側進水

罐底邊緣板外側腐蝕不易觀察，容易被人們忽視，儲罐底板與混凝土基礎接觸部位， 長期使用后由于罐底板變形并與罐底基礎脫開， 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。

邊緣板外側局部腐蝕主要表現為坑蝕或點蝕， 在長期使用過程中， 隨著氣候干、濕、冷、熱的變化， 罐底水溶液中的氯離子逐漸濃縮。 由于氯離子的存在， 氯離子就向基體金屬與銹層之間的界面運動， 造成此處溶液中氯離子濃度高、氧濃度低，呈酸性狀態， 即構成了閉塞腐蝕電池， 使得局部腐蝕十分強烈， 形成蝕坑， 并最終可能導致底板穿孔。

2.2.2腐蝕機理

在罐底積水的作用下，金屬發生陽極溶解反應：Fe→Fe2++2e ? ?H2O+O2+e→OH ? 水中的S2-與Fe2+發生反應：Fe2++S2-→FeS

在金屬表面的硫化物氧化皮或銹蝕層存在孔隙的狀況下，水中的Cl-穿過氧化皮或繡層達到金屬表面，在金屬表面形成小蝕坑，硫化物的溶解反應為：

FeS+4H2O=Fe2++SO42-+8H++8e

在點蝕源成長的過程中，溶解的金屬離子發生水解，生產氫離子H-

Fen++nH2O=Fe（OH）n+nH

在反應中生產的氫離子還會向金屬與涂料層之間及金屬內部滲透擴散，滲透到金屬與涂料層間的氫離子積聚成氫分子，在涂料層與金屬間形成氣泡，使涂料層發生剝離。滲透到金屬中的氫離子一部分發散在金屬晶格內，另一部分在金屬缺陷處積聚，形成氫分子，這些氫分子不易從金屬中釋放出來，使金屬發生永久性脆化。隨著氫分子的不斷積聚，導致內壓力上升，巨大的內壓力將使金屬分層、鼓包、甚至開裂，從而加速了金屬的腐蝕。

3.防范措施

有針對性的采取措施進行罐底板的防腐，為確保儲罐安全，提出措施如下：

1.嚴控施工質量，在涂刷導靜電涂料時，應使用無機富鋅涂料作為靜電涂料的底層涂料，當表面涂料層出現破損時，底層涂料會起到犧牲陽極的作用，對罐底板起到一定的保護作用。

2.按適當比例添加石墨粉等導電性材料，不能片面地追求導電率而提高導電性材料的比列。

3.避免底板腐蝕穿孔的技術措施是減少焊縫區的應力集中，為此在施工中采取如下措施：①改進焊接工藝、焊接順序，從工藝上減少應力集中;②進行焊后局部熱處理，消除不可避免的應力集中。

4.為了防止罐外邊緣板底面受潮，對邊緣板與基礎環梁之間的縫隙進行密封處理（如瀝青灌縫或玻璃膠勾縫等措施）;同時，外側要有一定的斜面，利于排雨水。

5. 在混凝土基礎、外伸翹起的邊緣板與底圈板的下部之間填充膠泥， 使之封閉成為一個完整的密封層， 有效地防止了各種外部介質的侵入，車間采取環氧樹脂襯玻璃布作為防腐蝕材料不但具有密實、抗水、抗滲漏好、強度高等特點，同時具有附著力強、常溫操作、施工簡便等良好的工藝性，取得良好的效果，極大的減少了由于罐底板腐蝕發生的檢維修費用。

4.結束語

通過對儲罐底板腐蝕的分析，廣泛的采用新材料、新工藝、新技術， 是變事后維修為事前預防的重要措施， 既有利于安全生產， 又有顯著的經濟效益， 是確保生產安穩長滿優的必要手段。

原料車間已有 13 臺儲罐采用了環氧樹脂+玻璃布技術對底部邊緣板進行防腐、防滲、密封處理， 實踐證明效果良好。

參考文獻：

[1] 沈建平，等.原油罐底的腐蝕與防護對策[j].石油化工腐蝕與防護，2000， 17（1） ： 8 [2] 李國榮.重防腐涂料[m].北京化學工業出版社，2000 [3] 李根照.陰極保護技術在原油罐上的應用[j].石油化工腐蝕與防護，1996， 13 （4）