原油儲罐外防腐施工質量控制探討

賀彥維

中石化第四建設有限公司 天津 300270

近年來，許多大型儲油罐因戰略性原油儲存項目的建設和使用而備受關注。原油儲罐是化工企業生產的重要設備。外腐蝕的主要部位是外墻、浮頂面和平臺、梯子等。原油儲罐是煉油企業儲存原油和石油勘探企業生產原油化學品的重要設備之一。原油提取和原油精煉生產過程中,由于原油的特殊性，原油儲罐的使用既保證了原油儲罐的安全使用，又為公司生產過程的安全改善了環境。根據原油儲罐的構造規格，可分為兩種：一種是地面儲罐的結構；另一種地下儲罐結構。由于建造和使用成本的特點，我國原油儲罐成本相對較高。同時，地面儲罐還要應對雨水、酸堿材料和鹽分的組合，易出現較為嚴重的腐蝕現象。

1 原油儲罐外防腐施工關鍵點

1.1 罐底邊緣防水

近年來，由于防腐工作不足，原油儲罐防腐質量問題時有發生。我國的儲油企業和原油煉制企業已經逐漸意識到儲罐防腐的重要性。此階段的主要防腐措施通常在儲罐施工過程中進行。安裝儲罐并完成注水試驗后，儲罐底板的外露部分會防水，起到相應的防腐作用。但是，在實際施工過程中，邊緣的防水可能會因為長時間的風吹日曬而產生裂縫，因此水蒸氣攻擊罐底，使水蒸氣侵蝕罐底。在高濕度環境下，罐體底板發生腐蝕，采取防腐措施后罐體底板消失。2019年，我國石油工業安全管理部門對腐蝕現象較為嚴重的儲罐腐蝕原因進行了研究。根據調查數據的結構，原油儲罐中的水汽腐蝕多從罐底開始，70%以上的儲罐被儲存，全部由外部底板腐蝕引起。

1.2 外壁防腐

原油儲罐外壁腐蝕多發生在我國沿海地區。由于沿海地區的氣候，鹽霧噴灑的頻率比較高。鹽霧中含有鹽分的顆粒對儲罐外壁的防腐層有腐蝕作用。當防腐結構嚴重損壞時，直接損壞罐壁。從而使罐體的主要防腐結構失效，防腐能力降低。同時，在溫度升高的過程中，原油儲油罐中積水濃稠稱為汗液，這在裸露的輸油管道中也很常見。出汗會導致原油儲罐發生不同程度的腐蝕。這進一步導致原油儲罐防腐過程的不平衡。為此，為保證原油儲罐的安全，應對上述現象采取更多的防腐措施。

2 原油儲罐底板外防腐施工工藝

根據儲罐底板的結構和外底板表面的不同，原油儲罐外底板的防腐工藝難度較大。首先，如上所述，原油儲罐底板外表面較大，集成防腐措施存在障礙，需要多重連接的塊狀防腐結構；其次，罐底與外底板長期接觸，接觸面通風不良，易產生腐蝕環境；最后，儲罐底板通風不良加速了快速生產后的水汽，腐蝕的發生：這種現象在我國沿海地區水汽含量高的地區很明顯。減少此類現象應基于以下觀點。首先，應優化儲罐的防腐材料，罐底防腐應選用耐水、耐蝕性較高的防腐材料，以提高其防腐性能和耐腐蝕性能。腐蝕問題從根部溶解泡沫；在儲油罐正式生產之前，必須對整個儲油罐，尤其是底板位置進行環氧涂層，以提高其抗氧化性能。最后，增加其防腐涂層的厚度，不小于0.3mm，使其底版的防腐效果可以得到全面提高[1]。

3 儲罐外壁板防腐施工工藝

原油儲罐外壁表面積大，腐蝕現象也可能高。由于外墻腐蝕發展的特點，外墻腐蝕的初期現象尚不明確，但隨著腐蝕現象逐漸加劇，腐蝕區在氧化作用下迅速增大。發現時難以采取有效措施糾正，存在一定的腐蝕隱患。因此，不應損失罐體外壁的防腐工作。應對外墻腐蝕現象采取以下方法；第一，優化外墻防腐涂層，涂層應具有一定的抗沖擊能力；二是提高防腐涂層的抗日曬能力，提高其使用壽命；最后應采用富鋅環氧涂層，以提高其防腐性能。

4 腐蝕原因分析

4.1 防腐涂料選擇不當

防腐層失效是腐蝕發生的前提。涂層是防腐蝕的第一道防線，完好的涂層可提供99%的保護，而剩余的1%則由陰極保護提供。防腐涂層選型不符合現場環境要求，涂層質量不合格導致涂層失效腐蝕發生。罐頂一周泡沫板表面的涂層向陽側和背陰側有明顯的區別，向陽側涂層發生了大面積剝離脫落，而背陰側涂層相對完整，可見光照對涂層質量產生了影響，同時也可推斷該涂層耐紫外線的性能較差，剝離脫落的涂層下表面還可以看到有涂層存在，可能是防腐層大修時表面涂層未清理干凈就進行涂敷施工或者多次涂敷過程中底層涂層已固化導致的[2]。

4.2 犧牲陽極用量設計不合理

涂層出現問題、犧牲陽極安裝數量不足或是超過犧牲陽極服役周期時，儲罐內底板處于陰極保護欠保護狀態，就會導致腐蝕的發生。在檢測中發現同一時間建造的1×104m3容積的儲罐，在相同的運行條件下，因為犧牲陽極用量不同，罐底板腐蝕狀況相差很大。采用20塊犧牲陽極的儲罐，需要補板的數量是6塊板、10處位置；采用101塊犧牲陽極的儲罐，需要補板的僅1處。當儲罐運行時間較長，檢修周期超過犧牲陽極的設計壽命時，也會出現罐底板因陰極保護欠保護出現腐蝕的情況。

4.3 結構設計不當

加強圈上表面為安裝保溫層而設置的扁鋼的安裝方式不合理（采用點焊），易形成進水通道。外界降水通過加強圈外緣進入扁鋼內部，與保溫層接觸，不易散失，并易在加強圈與罐壁焊接位置富集，為該處罐壁腐蝕提供了環境條件，導致腐蝕發生[3]。

消防系統噴淋管的設置不合理。為了便于安裝，罐周的消防水管常采用通過支架固定在加強圈上的設計。現場觀察發現，消防水噴淋裝置是造成罐壁保溫層進水的主要原因。支架的尺寸或噴嘴的角度設置不合理時，噴淋水會通過防水檐進入保溫層。加強圈部位防水檐的設置，可以有效防止自然降雨進入罐壁保溫層，但是消防水管的設置會造成消防水進入保溫層與罐壁接觸。

一般認為防水是保溫工程的關鍵。保溫材料一旦進入水中，不僅不能保溫，還會引起保溫層下管道或容器的均勻腐蝕、局部腐蝕或外應力開裂（ESCC）。表示腐蝕下的絕緣層（corrosion-ins ulat ion，CUI）。加固環中的水庫壁腐蝕問題可視為保溫層下的腐蝕現象。保溫層下腐蝕是指應用保溫層材料的管道或設備外表面發生的腐蝕現象。水分滲入絕緣材料，使基礎環境變濕，這就是CUI的開始。當防腐層出現問題時，會在金屬表面與絕緣材料之間形成一層薄薄的電解液，為電化學腐蝕的發生創造了必要條件。最終的腐蝕產物是Fe(OH)3和Fe3O4。這些腐蝕產物比較松散，沒有保護作用，所以一旦出現在金屬表面某處，腐蝕就會繼續下去。

4.4 保溫外護層與罐壁固定支架的密封不嚴

通過觀察發現，抗風圈踏板、扶梯等固定斜撐支架與罐壁焊接部位存在明顯的漏水痕跡。支架與保溫外護層密封不嚴密是造成保溫層進水重要原因。保溫層吸水變潮，且水分不易蒸發，涂層一旦出現破損，罐壁就容易發生腐蝕。

4.5 防腐施工質量管控不到位

在檢測中發現在表面涂層修復之后，存在因為涂層下腐蝕造成鼓包的現象，打開之后可見銹蝕層較厚且分層，除去銹層之后，金屬表面腐蝕嚴重。分析原因是進行防腐層大修時，質量監管不到位，表面處理不徹底或是未進行表面處理而直接進行涂敷施工造成的，表面的防腐涂層不能阻止內部腐蝕的進一步發展，造成嚴重的腐蝕現象[4]。

5 防腐施工質量控制策略

（1）涂層是防腐蝕的第一道防線，涂層的選材要滿足現場使用條件，如日照強的環境要滿足抗紫外線老化性能的要求。施工過程中（包括防腐層大修）要做好質量控制，剝離的涂層及銹層要徹底清除，滿足涂料的施工要求后再進行防腐涂料涂敷施工。對于加強圈、罐壁附件、支撐桿、人孔、排污孔等與罐壁焊接部位以及小空間不方便進行防腐施工的部位，尤其要注意防腐質量控制。

（2）儲罐內壁犧牲陽極的數量設計要盡量準確，并留有裕量，確保犧牲陽極使用壽命滿足儲罐檢修周期的要求。

（3）消防水噴淋裝置的設置要避免噴淋水進入保溫外護層與罐壁接觸。通過調整安裝支架的尺寸和噴淋角度，可以避免該問題的發生。

（4）加強圈上表面用于安裝保溫層的扁鋼的焊接方式由點焊調整為滿焊，徹底切斷水分通過加強圈上表面進入罐壁保溫層的途徑，避免腐蝕環境的形成。

（5）抗風圈踏板、扶梯的支撐等與罐壁焊接的附件位置，要做好與保溫外護層的密封或采取導流措施，防止自然降雨通過支撐接觸罐壁，造成保溫層變潮濕進而形成腐蝕條件[5]。

（6）強化防腐專業的設計審查。初設、大修方案審查階段，要重視防腐專業的審查，包括涂料的選擇、陰極保護的設計、施工要求、質量管控等方面，從腐蝕控制的全過程來管理防腐。

（7）儲罐表面處理主要是清除油罐表面的金屬氧化物、毛刺、金屬顆粒等雜質的過程。由于原油本身具有一定的腐蝕作用，因此原油儲罐的防腐結構必須是內部防腐。在防腐施工過程中，必須對儲罐的底板材料進行徹底的處理，因為底板表面處理的質量對涂層的耐久性有重大影響[6]。防腐施工可采用多層分層體系，如果防腐施工采用無溶劑涂料，則防腐施工可采用一次性施工法。為保證防腐施工前金屬材料表面平整，必須進行噴砂和沖擊噴砂處理，該部位的鋒利邊緣必須平整，表面開挖和焊渣顆粒必須徹底清除，以使得儲罐的防腐性能得到有效的提高。

（8）做好原油儲罐的日常管理。有必要每天檢查儲罐容易積水的部位和容易脫落的防腐層，可以防止或減緩罐外腐蝕。檢查防腐層造成氣泡或溢出，需要制定合理的修復措施。必須定期監測原油儲罐的排水系統，以防止積水。清理水箱頂部的鐵屑，保持水箱清潔。做好儲罐防腐涂層的評估工作。當涂層失效或達到使用壽命時，必須重新進行噴涂操作[7]。

6 結語

綜上所述，原油儲罐在外界環境的影響下，出現了一定的腐蝕問題，對儲罐使用的安全性也會產生一定的影響。為此，應密切關注底板和外壁的腐蝕程度，做好對儲罐的外部防腐工作，加強對儲罐的日常管理，為保證儲罐的安全運行，應給予一定的資金支持，針對所出現的腐蝕問題，制定出相應的防腐計劃，為企業的正常生產提供保障。