尕斯聯合站5000方1#含水油罐底板腐蝕原因分析

呂偉偉 王海梅

1.江蘇勢起工程項目管理有限公司 連云港 222000；2.連云港市穹頂機電設備有限公司 連云港 222000

由于尕斯油區原油介質中水的含量增加，再加上水體中CO2的含量較高，造成罐底板腐蝕嚴重，直接影響了油田聯合站含水油罐的使用安全。加強底板的防護，延長含水油罐的使用壽命是需要迫切解決的問題。

1 罐底板腐蝕現狀

尕斯庫勒油田聯合站地處海拔2800m 左右，主要為荒漠戈壁地帶。聯合站5000m31#罐內介質為含硫不合格原油和卸油罐中原油的混合物，儲存溫度在30～45℃。罐底板為10mm 厚的16Mn 鋼板。底板上表面采用H06- 4 環氧富鋅底漆和EP 重防腐涂料；下表面采用環氧煤瀝青涂料進行防護。檢修時，噴砂罐底板發現較多腐蝕坑，大多數為針孔狀，多集中于盤管附近，局部為半球形深坑，有黃豆粒大小。罐底板上陽極塊半數以上失重在一半以上，表面腐蝕非常嚴重，詳見圖1 和圖2。

圖1 腐蝕后的陽極塊

圖2 陽極塊表面腐蝕情況

2 腐蝕原因分析

2.1 罐內原油的情況

尕斯聯合站的原油大部分來自采油一廠尕斯油區和油砂山的含水原油。1#罐主要是儲存處理后不合格的含水原油，原油中的水含量超過8%，還有大量的S存在。尕斯庫勒油田的水型CaCl2總礦化度達1～170g/ L，Cl-含量為60～100g/ L。

2.2 腐蝕機理

原油中的主要腐蝕介質為硫、硫化物、CO2、溶解氧、氯鹽、酸性水和氫等。H2S 在無水情況下必須在200℃以上才能與Fe 發生化學反應，在低溫下只有溶解于水中才有腐蝕性。低溫環境下，由于金屬表面往往存在著水或水膜，在H2S- H2O 體系中，H+、HS-、S2-和H2S 分子與金屬的腐蝕表現為氫去極化作用。

陽極反應：Fe→Fe2++2e

Fe2++S- →FeS

或Fe2++HS- →FeS+H++e

陰極反應：2H++2e→2H+H2

總反應：H2S+Fe→FeS+H2

當原油中Cl-含量達到一定臨界值后，就會發生點蝕，且濃度越高點蝕嚴重。此外，大量Cl-存在還容易引發縫隙腐蝕，尤其含水原油中Mg2+和Ca2+含量較高，MgCo3和CaCo3等垢物及腐蝕產物沉積在罐底下部，會加劇垢下腐蝕的發生。

原油中含有大量的水，水中溶解有CO2和氧。當水中 存 在 游 離 CO2時 ， 水 呈 酸 性 ，即CO2+H2O=H++HCO3-。由于水中H+含量增多，就會產生氧去極化腐蝕。溫度越高，腐蝕越嚴重。CO2蝕坑呈半球形，邊緣呈陡角。罐中較大的腐蝕坑多出現于盤管附近。

水中的溶解氧沿著金屬表面擴散而形成不同的電極電位，從而產生氧濃度差腐蝕，其腐蝕原理可用以下電極反應說明。

陽極反應：Fe→Fe2++2e

陰極反應：O2+2H2O+4e→4OH-

總反應：2Fe+O2+H2O→2Fe(OH)2

腐蝕產物二價鐵離子（Fe2+）不穩定，它能和陰極區的氧繼續反應，被氧化成三價鐵：

Fe(OH)2+1/ 4O2+1/ 2H2O→Fe(OH)3↓

原油中水的細菌和微生物（如硫氧化細菌等）也會對罐產生腐蝕作用。例如，在氧原子的條件下，硫酸鹽還原菌能將硫酸鹽還原成硫化物，從而促進金屬表面的陽極離子化反應，加速底板的腐蝕。其反應式如下：

SO42-+8H→S2-+4H2O

Fe2++S2- →FeS↓

Fe→Fe2++2e

從以上的分析可以看出，罐底板在原油中水含有的Cl-、CO2、溶解氧和細菌的共同作用下，導致底板的漆膜老化破損，裸露出金屬基材；隨著沉淀物和Cl-、CO2濃度的增加，腐蝕加劇，最終出現腐蝕深坑。其中以Cl-、CO2腐蝕起主導作用，且溫度越高的地方腐蝕越嚴重。腐蝕深坑主要出現在盤管附近，距離盤管最近的地方腐蝕也最嚴重。

3 應對措施

（1）罐邊布置陰極保護點，降低金屬腐蝕。

（2）由于高溫對腐蝕有加速作用，因此可以把盤管離罐底的距離加高，從而減少溫度的影響。

（3）在原油中加入緩蝕劑，殺滅水中的細菌及有害物質，減少細菌對底板的腐蝕。

（4）在防腐施工中嚴格保證底板的漆膜厚度，防止有害離子穿透漆膜吸附在底板上而加速腐蝕。

（5）實行定期監測，及時發現破損點，采取修補措施，避免腐蝕加劇。若出現較大腐蝕坑，要采用堆焊修補。