原油儲罐的腐蝕機理與防腐措施

于濟釗(遼陽石化公司，遼寧 遼陽 111003)

0 引言

作為儲藏和運輸原油的容器，原油儲罐在長期使用的過程中，可能受多種因素影響出現腐蝕現象，可能發生泄漏等情況，影響石油生產的安全性，為保障整體的安全性，相關的維修管理人員應定期對原油儲罐進行安全檢查，在發現存在腐蝕現象時，應及時進行處理和維修，保障整體的安全性，維護化工廠的安全生產。

1 原油儲罐發生腐蝕的機理

原油在常溫常壓的情況下，會發生分層的情況，在液體的下次層會析出水分，其中溶有一定量的無機鹽和硫化物等，具有較強的腐蝕性。在原油儲罐的內部，不同部位受到的腐蝕效果不同，腐蝕情況產生的機理有一定差別。因此需要了解腐蝕的產生原因，進而有利于進行針對性的處理和預防。

1.1 油罐底部上表面腐蝕

在原油中含有一定量的水分，在長時間的與原油混合的過程中，不少鹽類和酸類等物質融入在其中，使水具有較大的腐蝕性。由于水的密度比原油大，在儲存的過程中，水分下降，形成積水層，在罐底表面長期存在，在不同離子和酸類物質的影響下，產生了電解質溶液，進而使原油儲罐底部的上表面發生了電化學腐蝕。在罐底受到腐蝕后，可能會發生泄漏等不良情況，影響整體裝置的正常使用。

在罐底水層中含有大量的硫化物等，在其中存在硫酸鹽還原菌，其對罐底腐蝕的影響最為嚴重。在受到腐蝕時，其主要通過腐蝕孔隙的方式對罐底部進行腐蝕，在水層的厭氧條件下，在油罐底層附著硫酸鹽還原菌，其對罐底金屬表面的氧化物進行吸收，并釋放出硫化物和水，可以表示為：

由于硫酸鹽還原菌吸收氫離子后，產生大量的硫離子，其與罐底金屬發生反應，產生硫酸鐵，硫酸鐵的表面較為疏松，增大了罐底金屬內部的暴露面積，使鐵更快的反應生成鐵離子，加快腐蝕效果。可以表示為：

在罐底的水層中含有一定的氯化物，氯化物與罐底的鐵產生化學反應，形成氯化鐵。同時生成更多的鐵離子，其與硫酸根離子發生反應后，生成硫酸鐵。在硫化物和氯化物與罐底金屬鐵發生反應后，會產生三價鐵離子和二價鐵離子，二者和氧氣進行結合發生電化學腐蝕[1]。由于該情況下通過孔隙的方式進行反應和腐蝕，這導致罐底可能發生穿孔的現象。

1.2 原油儲罐儲油部位

在原油儲罐中的儲油部位中產生腐蝕的概率相對較小，其與原油直接進行接觸，導致罐體內部有一層較為粘稠的原油附著，延緩了腐蝕情況的發生，一般情況下不會發生腐蝕穿孔的不良現象。但若在油罐中的含氧量過大，其氣體表面與原油層的氧氣含量不同，可能會產生一定的化學反應，造成罐內壁的腐蝕，進而影響罐體的質量。在受到腐蝕后，其腐蝕的速度不斷加快。另外，在原油儲罐移動的過程中，可能發生液體的流動和摩擦，導致其中的氧氣作用效果不斷增強，進而腐蝕現象不斷加重，使油罐發生安全故障的風險不斷增加[2]。

1.3 油罐內氣相部位

油罐內存在一定的氣體，在儲存的過程中形成氣相空間，氣相部位在原油內部，其與原油內部揮發出的硫化氫氣體等進行相應的反應，生成大量的酸性液體，接觸到油罐內部后，發生腐蝕現象，進而影響油罐的質量。在氣相部位發生的主要為化學腐蝕，同時含有少量的電化學腐蝕，其中較為明顯的為二氧化碳和硫的化學腐蝕。

二氧化碳是在油罐灌裝等過程中進入到內部的氣體，其與水產生反應，生成碳酸，由于是以氣體形式反應，其在與容器內壁中的鐵發生反應后，其表面往往為呈片狀的坑點印記。其化學表示為：

其中鐵在反應的過程中產生大量的鐵離子和電子，碳酸不穩定，分解為氫離子和碳酸根離子，碳酸根離子具有腐蝕性，可以對容器進行進一步腐蝕[3]。

在發生硫腐蝕時，其主要的反應為硫化氫電解反應，其中的硫離子與罐內壁的鐵發生反應，生成硫化鐵，在電解過程中，對內部進行腐蝕，反應后產生的硫化鐵為固體，會附著在油罐的內壁，形成膜，其中含有可燃氣體氫氣，在一定條件下會發生自燃自爆的情況，具有較強的危害性。其反應如下：

1.4 儲罐外壁腐蝕

油罐外壁中產生的腐蝕現象是由于油罐外部直接與空氣接觸，空氣中的水分和各類氣體，如：二氧化硫、二氧化碳等，與罐體發生電化學反應，進而引起腐蝕的情況。空氣中的水蒸氣與不同的氣體發生反應，形成電解液，對鐵質鋼管進行腐蝕。其中鐵被電解成為電子和鐵離子，氧氣和水蒸氣在電子的作用下生成氫氧根，氫氧根與鐵離子發生反應，生成氫氧化鐵。反應后得到的氫氧化鐵的表層較為疏松，能夠吸收更多的水蒸氣，促進腐蝕的速度越來越快，進而產生穿孔腐蝕的情況，導致油罐發生泄漏的情況。

2 提高原油儲罐抗腐蝕效果的具體措施

為避免油罐受到腐蝕后發生泄漏、爆炸等不良現象，應加強原油儲罐的抗腐蝕性能。目前更多的方式是通過更換油罐的構建材料和制作方式或者在油罐表面制作保護層等方式。

2.1 材料和工藝的優化

目前一般多使用鋼鐵材料來進行原油儲罐的制造，為使原油儲罐的質量更強，且具有良好的抗腐蝕性能。在具體的制造過程中，應選擇合適的材料，并對材料配比進行合理調整。為提高油罐的性能，可以選擇具有較強耐腐蝕性能的鋼材，并且其含碳量應在0.2%以下，同時其中的硫元素和磷元素的含量應控制在0.03%以下，提高耐腐蝕性能。

在對油罐制作工藝進行調整時，應對其形狀進行簡單地優化和調整。如增加氣相部位和罐底的厚度，從而使油罐具有更強的抗腐蝕性，進而實現對原油的保護。

2.2 油罐表面涂料法

在油罐表面涂料的方法中應進行細分，其中包括使用抗靜電涂料的方法和噴涂保護性涂料，將罐體的鐵質材料與外界阻隔，達到對油罐的保護效果。

2.2.1 抗靜電涂料

原油儲罐中發生腐蝕的主要反應為電化學反應，由于原油在灌注或攪拌等過程中，其中不同物質發生反應，產生大量的靜電荷，在靜電荷的影響下，可能引起化學反應的發生，或者大量電荷聚集發生自燃自爆的情況。因此，為避免此種情況的發生，可以使用具有抗靜電性質的涂料對油罐的內壁進行噴涂，提高整體的抗靜電腐蝕的效果。相關規定中要求對涂料的電阻率和對原油的影響效果等進行實驗，符合標準后可以進行使用。

為提高抗靜電作用的實際效果，在噴抗靜電涂料的過程中，可以與陰極或陽極保護相結合的技術進行組合使用，提高油罐抗電化學腐蝕的實際效果。在涂料噴涂完畢后，使用外加電流陰極或陽極的方式對內部的電極關系進行調整，達到犧牲陽極或者犧牲陰極的方式進行內部原油的保護，避免發生電極差而造成腐蝕情況加速的情況。

2.2.2 抗腐蝕性涂料

使用熱噴鋁的方式來提高油罐內部的抗腐蝕性能。使用鋁作為涂料來進行噴涂時，在熱噴技術的幫助下，使涂料在油罐內部均勻附著，鋁氧化后形成氧化鋁薄膜，其表面較為緊密，能夠阻止氣體和液體進入，對油罐內部進行全面的保護，阻止發生相關的化學反應，降低腐蝕概率。使用環氧富鋅底漆或者丙烯酸聚氨酯等具有較強防腐性能的涂層，使其能夠有效阻止油罐內部發生化學反應的發生，實現防腐效果。

2.3 其他防腐措施

為降低腐蝕效果，可以對原油進行處理，降低其中硫的含量，減少其發生的電化學反應，進而達到減緩腐蝕的效果。但目前對原油進行脫硫的技術較為復雜，且成本相對較高，因此尚未得到普及。相關研究人員可以向生物脫硫等方向進行研究，降低原油中硫的含量，進而達到防腐效果。

3 結語

綜上所述，原油儲罐對于原油的保存和運輸等具有重要的作用，為降低其腐蝕發生的不良情況，相關人員采用不同的方式對發生腐蝕的情況進行分析，再使用有效的方式對油罐進行處理，提高油罐的抗腐蝕性能，降低原油儲罐發生腐蝕的情況，實現保護原油、維護化工生產安全和經濟效益的最終目標。