儲油罐及工藝管線腐蝕檢測及治理方案研究

李偉

中海石油（中國）有限公司深圳分公司 廣東 深圳 518100

1 概述

儲油罐及工藝管線的原材料一般為鋼材，在實際使用中不可避免地會暴露在水和空氣中，這也決定了儲油罐及運輸管線容易腐蝕，造成經濟損失的同時，石油泄漏易導致火災等情況發生，威脅人民安全，帶來環境危害。因此，針對目前儲油罐及輸送管線使用中常見的腐蝕問題，分析了儲油罐及管線的腐蝕機制，提出了保護措施，對延長儲油罐及管線的使用壽命和儲油罐的安全使用具有重要意義。

儲油罐及工藝的腐蝕特性多種多樣，主要表現在3個方面：（1）儲油罐的頂部經常出現相對均勻的腐蝕情況，在腐蝕作用下儲油罐罐壁逐漸變薄，導致儲油罐的實際承受能力低于設計的壓力承受能力[1]；（2）儲油罐壁壁上的現象脫落，儲油罐腐蝕具有多孔腐蝕的特點，在多孔腐蝕嚴重威脅儲油罐安全的情況下，可能導致儲油罐罐壁穿孔[2]；（3）油管輸送管道焊縫較多，焊縫附近的腐蝕程度相對較高，易造成輸送管道損壞及石油泄漏，造成經濟損失和環境污染問題。

2 儲油罐及工藝管線的內腐蝕機理分析及建議

2.1 內腐蝕機理分析

在使用儲油罐存儲及管道運輸石油的過程中，各部件的腐蝕難以完全避免，腐蝕原因不一致。其中，儲油罐罐壁上端和輸送管道內表面層由于沒有太多的接觸油品，腐蝕的概率相對較大，屬于電化學腐蝕類別。儲油罐罐壁中間的腐蝕概率也很高，主要是因為油罐中油品運輸容積變化比較頻繁，油中含有少量硫化氫，使電化學腐蝕程度更強，硫酸在與其他物質發生反應后產生氧化作用，儲油罐底的表面層和輸送管道下端是最會腐蝕性的部分[3]，這主要是由于污水層位于這一地區，導致電化學腐蝕。

2.2 內腐蝕的建議

采用宏觀檢測可以用于發現儲油罐和工藝管道的整體腐蝕和主要缺陷，包括：變形、裂紋、泄漏、系統完整性、防腐層的降解。

內腐蝕檢測可以通過“無損檢測”在測試對象狀態和性能報告不變的假設下，參照物理原理和化學原理，對目標對象進行檢測和測試活動，準確獲取目標物體的技術狀態信息，確保評估活動完整、安全、高效、持續。內腐蝕采用滲透檢測技術可以有效發現儲油罐及管道的腐蝕問題。這種檢測方法的應用原理并不復雜，檢測操作相對簡單，應用靈活，通常在各種材料測試活動中發現。此外，幾何形狀和尺寸不會影響鉆孔測試活動。

突出定點腐蝕檢測方法的優勢，達到提高數據采集的目的，確保提出更有針對性的防腐策略。從現階段的實用性來看，不同方法在具體應用中最根本的要求是依靠相關設備精確確定最危險的腐蝕位置，同時分析收集的數據來判斷問題的嚴重性[4]。在此基礎上，將制定相應的處理措施，在使用腐蝕檢測方法的過程中，需要提前對相關設備進行調試，同時有必要對具體使用過程進行安排，明確工藝節點的具體內容，提高防腐試驗結果的可靠性。

3 儲油罐及工藝管線的外腐蝕機理分析及建議

3.1 外腐蝕機理分析

由于管道和儲油罐罐體暴露在外，與空氣中的氧化還原物質發生化學反應，往往會對外部結構產生一定的腐蝕，建設過程及設備維護過程對管道和罐體進行現場控制提高設備的性能。

通過對當前儲油罐和輸油管道外部腐蝕現象的分析與評估發現，儲油罐罐體和石油輸送管道的材質以剛才為主，因此，項目建設時，要對罐體和管道表面進行防腐蝕處理，一般為加涂防腐層。防腐層發生腐蝕情況后，罐體和管道會產生開裂或扭曲現象，最終鋼材結構暴露在空氣環境中，通過化學反應產生不同程度的腐蝕[5]。除此以外，防腐層在脫落過程中，還可能因為涂層與鋼結構的粘附力導致鋼結構發生腐蝕。因此，在儲油罐罐體和輸油管管道外部腐蝕過程中，通常是由于鋼材結構與蒸汽直接接觸，發生相應的電化學腐蝕現象，最終生銹。

有機涂料在使用中會與水環境、光照環境直接接觸，受其氧化反應影響較大，并根據不同的濕度、溫度等環境，腐蝕程度不一致，容易被壓碎和開裂，導致涂層與鋼板之間出現剝落和剝落現象。此外，有機涂料和鋼涂層具有不同的熱膨脹系數，當溫差變化過大時，很容易在應力的影響下，防腐層發生破裂，將鋼結構暴露在外。

施工質量不合格會導致管道和儲油罐在自然條件下易產生有機涂層的脫落和變形，會嚴重影響后續使用過程中儲油罐和管道的使用壽命，輸油管道和儲油罐表面防腐層失效產生的原因主要有兩個，一方面是因為熱膨脹和應力等產生的防腐層變化，另一方面由于接觸面被風、高溫、陽光直射等影響，防腐層發生物理化學變化，從而出現開裂、脫落等現象。防腐層的失效會導致大氣中的水及氧化性物質與鋼材表面直接接觸，最終產生水膜或直接發生氧化反應。隨著時間推移，防腐層的面積不斷擴大。此外，儲油罐和管道受到機械振動等物理影響時，也會導致防腐層和鋼結構的粘附力下降，最終加劇腐蝕現象。

防腐層破裂或脫落也會導致大氣中的水分子和氧化性物質發生接觸從而產生氧化反應。其中，水膜中的氫原子和氫氧根原子形成電解質溶液，從而發生電化學反應。在正常情況下，鐵被轉化為鐵離子，電子轉化為陽極，陰極部分由水氧和鐵離子反應產生，最終形成相應的氫氧化物，所有反應都是與水中的鐵和氧接觸，最終形成鐵氫氧化物。氫氧化鐵具有不穩定的化學特性，會發生進一步的脫落和化學反應，從而加劇儲油罐和管道的腐蝕。同時，防腐層與管道、罐體的表面會不斷地吸收大氣環境中的二氧化硫和氨氣，導致鋼材結構表面產生堿性腐蝕或酸性腐蝕。隨著時間的推移，會導致相關鋼材輸油管或儲油罐的工作壓力增加，最終導致設備故障，造成嚴重的安全事故。

3.2 外腐蝕的建議

為了實現儲油罐和輸送管道的防腐控制，結合定向防腐處理和精煉，在這一過程中，應采用頂層設計，分析和評估儲油罐和管道外的當前腐蝕機制，重點控制電化學腐蝕現象，增加防腐涂層與管道之間的粘合力，達到防腐控制的效果，同時施工單位還必須提高工程施工質量，提高防腐效果。

通過分析和評估，在材料表面使用有機涂層，將延長儲油罐和輸油管的使用壽命，有機涂料的質量會影響防腐的使用壽命。為了控制施工質量，有機涂料需要增加有機涂層和鋼表面產生的粘附力，如果兩者具有良好的粘合性，則不會在鋼面和有機涂層之間產生相應的電化學反應。通過化學反應公式可以看出，在電解質連接后，陰極和陽極之間的相應電化學反應可能發生，有機涂層和鋼結構具有良好的粘附力，電解質通信現象就不會發生，如果兩者之間有相應的粘合力差異，最終會導致電解質交際，形成化學電池，從而刺激化學反應。

為了控制有機涂料和鋼材表面的附著力，有必要對鋼材表面進行預處理。通過數據分析，可以看到，近60%的防腐涂層和表面除銹質量缺陷與儲油罐施工活動有關。施工方要求鋼油儲罐和輸油管道的施工過程中，企業需要檢查施工單位的資質，確保施工單位具有相應的施工技術，確保施工工作能夠正常、穩定地進行。如果施工單位的資質檢查不嚴格，很難保證施工質量的提高。施工部門和工程部還需及時引進專業的防腐管理人員，評估和判斷整個工程的防腐性能，在采用有機防腐涂料的鋼結構表面涂裝過程中進行相應的防護驗收工作，企業需要邀請第三方機構和人員通過專業設備測試管道的防腐性能，保證有機涂料的質量和施工效率，在處理工藝中有效提高相關設備的表面控制，需要提前對鋼材表面的氧化物進行處理，才能使用相應的防腐涂料，同時要保證整體表面粗糙度能夠滿足相應的要求，增加防腐涂料與鋼材之間的接觸面積，從而增加兩者的粘附力[6]。在有機涂料的驗收管理過程中，必須確保涂層不破損，如果發現不合格的有機涂層，則需要進行修改，并在修復完成后進行驗收，以確保涂層合格。

有機涂料的揮發與雨水浸泡有良好的關系，也使鋼表面腐蝕惡化，雨水浸泡主要發生在儲油罐底部和輸油管道的支撐基座周圍區域。因此，雨水的去除和對儲油罐罐體和管道進行防雨措施處理可以有效提高防腐性，因此，在設計和建設過程中需要進行優化結構，防止管道頂部、底部和底部出現相應的積水現象。輸送管道一般需要設置一個溝渠，切在水箱頂部周圍，以便能夠控制水箱屋頂的排水，以減少雨水垂直腐蝕對儲油罐壁的有機涂層的腐蝕影響[7]。另一方面，相關的工程師和設計師還必須在儲油罐底部的鋼板上方安裝雨傘，并在四周設置排水管道，減少底部鋼板的積水。此外，在濕度較大的地區建設管道和儲油罐，應設置更嚴格的引水裝置，將雨水帶到表面。

熱噴涂技術的原理是利用加熱源將有機涂層升溫到半液體或液體狀態，然后采用高速氣流進行霧化，這樣可以將有機原子原料均勻地覆蓋至鋼材結構表面，這樣形成的防腐層具有防腐蝕、耐摩擦等效果[8]。熱噴涂技術由于技術和設備相對簡單，所以具有經濟性和靈活性，且應用效率高，可廣泛應用于工程防腐控制的各個方面。近年來，熱噴涂技術取得了很好的發展，可以對鋼結構材料進行不同形狀的防腐控制。這種技術與傳統的涂層防腐技術相比，在原料上更加節約，同時能保證防腐層和剛才結構的表面具有良好的粘附力，從而對儲油罐和管道有更好更長時間的防護作用。

4 結束語

綜上所述，輸油管道及儲油罐的防腐檢測及防腐處理是一項重要的工作。在設計、建造、運營的過程中，必須選擇科學合理的防腐工藝技術，并定期開展腐蝕檢測，記錄腐蝕狀態，必要時采取一定的措施，避免因腐蝕導致的儲油罐及工藝管線失效，產生安全問題。