原油儲罐內腐蝕及防腐措施分析

陳朋

中國石油天然氣股份有限公司冀東油田分公司 河北 唐山 063000

聯合站原油儲罐內防腐極其重要，原油儲罐是存儲和運輸原油的關鍵設施，儲罐通常由鋼材制成，鋼材容易受到腐蝕的影響。采取合理防腐措施可以防止儲罐壁在與原油接觸時發生腐蝕，腐蝕可能導致鋼結構的減弱和損壞，從而降低儲罐的壽命和可靠性，腐蝕可以導致儲罐壁的穿孔和裂縫，進而引發泄漏，泄漏會導致環境污染和安全風險，對生態系統和人類健康造成嚴重影響，防腐措施可以減少儲罐發生故障的風險，降低火災、爆炸等事故的可能性，保護工作人員和設施的安全[1]。本次研究主要是對聯合站內原油儲罐內腐蝕的原因及防腐措施分別進行研究，為保障原油儲罐的使用安全奠定基礎。

1 原油儲罐內腐蝕原因分析

1.1 原油成分

原油中常含有硫化氫和其他硫化物，硫化氫是一種強酸性氣體，能與金屬表面發生電化學反應，導致腐蝕，原油中可能含有水分，特別是在輸送和存儲過程中，由于溫度和壓力的變化，可能導致水分凝結，水分能夠加速金屬腐蝕的發生，特別是在油水界面處。原油中含有氯化物也會加速金屬腐蝕的過程，氯化物離子在一定條件下能夠形成高度腐蝕性的物質，某些原油中可能含有酸性物質，如有機酸等，這些物質能夠加速金屬的腐蝕過程，原油中的氧氣也是造成腐蝕的重要因素，氧氣與金屬發生氧化反應。這些腐蝕性成分在原油儲罐內與儲罐壁的金屬相互作用，引發電化學反應，從而導致金屬腐蝕[2]。

1.2 油水界面

在原油儲罐內油水界面是腐蝕的高危區域，因為油水界面附近的條件常常促使電化學腐蝕反應的發生。油水界面處的金屬表面可能會受到濕潤環境的影響，特別是當儲罐內有水分存在時，濕潤的環境有利于電化學腐蝕反應的發生，油和水具有不同的電化學性質，因此在油水界面附近可能會形成電化學差異，引發電池腐蝕，這種電化學差異可能導致金屬表面的局部腐蝕[3]。油水界面附近可能會發生一些特定的化學反應，產生酸性物質或其他腐蝕性物質，油水界面附近由于溫度和壓力的變化，可能形成腐蝕的電化學條件，例如在水蒸發的情況下，濃縮的鹽類等腐蝕性物質可能會在油水界面處產生。

1.3 沉積物

原油儲罐內的沉積物是導致腐蝕的一個重要原因，沉積物可以形成在儲罐內壁和底部，與原油接觸并影響金屬表面。沉積物中可能含有水分，特別是當儲罐內有潮濕的條件時，沉積物會吸收水分，這樣的濕潤環境有利于電化學腐蝕的發生，沉積物可以在金屬表面形成小區域，形成電池腐蝕，沉積物可能在金屬表面形成不均勻的層，導致電化學反應差異，沉積物中可能含有一些腐蝕性成分，如硫化物、氯化物等，這些物質可以與金屬發生化學反應，沉積物在油水界面附近形成的凹凸不平的表面有利于形成濕潤環境，腐蝕產物也可能會沉積在儲罐內壁上，這些產物可能比金屬更易腐蝕，形成局部腐蝕，促進腐蝕的發生。

1.4 機械損傷

在原油儲罐內，機械損傷可能是由于儲罐內部或外部的機械作用引起的，在儲罐內部操作或維護過程中，如發生儲罐內部的金屬表面受到撞擊和碰撞，會造成涂層破損或金屬暴露，將得到金屬表面暴露在原油中，類似于撞擊、機械刮擦可能導致儲罐內部金屬表面的涂層破損或金屬裸露，增加了腐蝕的風險[4]。沉積物和顆粒物的積累可能會在儲罐壁上形成局部腐蝕的焦點，尤其是當這些顆粒物中含有腐蝕性成分時，長期受到機械振動、應力和變形可能會引起金屬疲勞，疲勞的金屬容易形成裂紋，這些裂紋又可能成為腐蝕的起始點，儲罐內部的壓力變化、儲罐擴張或收縮等因素可能導致金屬表面受到拉伸和壓縮，這可能導致涂層開裂或金屬裸露。

1.5 溫度壓力

原油儲罐內部可能會受到高溫影響，尤其是在炎熱的氣候或儲罐附近有熱源的情況下，高溫條件可能加速腐蝕反應的發生，特別是對一些腐蝕性成分敏感的金屬，在儲罐內部，可能存在溫度梯度，即不同位置溫度不同，這樣的溫度差異可能導致電化學反應差異，形成電池腐蝕。儲罐內部可能由于原油注入、排放或溫度變化等因素，導致壓力的變化，這些壓力變化可能影響腐蝕反應的速率，溫度和壓力的變化可能引起金屬應力的變化，導致金屬表面的局部拉伸或壓縮，從而影響涂層的完整性或金屬表面的裸露，增加了腐蝕的風險[5]。

1.6 電化學反應

原油中含有多種腐蝕性成分，與儲罐內金屬壁發生電化學反應導致腐蝕。原油中的酸性物質，如有機酸和硫化氫等，可以與金屬發生電化學反應，形成酸性環境，原油中含有氧氣，與金屬發生氧化還原反應，形成氧化物或氫氧化物，促使金屬腐蝕。儲罐內可能存在局部腐蝕點，形成非均勻電化學環境，導致電池腐蝕的發生，如果儲罐內存在空氣和水，形成濕潤環境，這也會加速電化學腐蝕反應，儲罐內可能存在不同材質的金屬，形成金屬異質性，導致電池腐蝕，加速金屬的腐蝕過程。

2 原油儲罐內防腐措施研究

2.1 防腐涂層

聯合站原油儲罐內的防腐涂層是非常重要的，它可以保護儲罐壁的金屬免受原油中的腐蝕性成分和環境影響，延長儲罐的使用壽命，并確保儲罐的安全運行。根據儲罐內的原油成分和操作環境，選擇適合的防腐涂層材料，不同類型的原油和操作條件可能需要不同種類的涂層來保護儲罐壁，常見的防腐涂層類型相對較多，環氧涂層是一種常見的防腐涂層，它具有優異的耐腐蝕性能和附著力，環氧涂層能夠有效隔離金屬表面和原油之間的接觸，防止腐蝕的發生，酚醛涂層是一種耐高溫、耐化學腐蝕的涂層材料，適用于一些高溫高壓的原油儲罐，聚氨酯涂層具有優良的耐候性和耐腐蝕性能，能夠在各種環境條件下保護金屬表面，聚酯涂層具有優異的耐腐蝕性能和耐化學性，常用于儲罐內部的防腐保護，非晶氧化硅涂層可以形成均勻的薄膜，提供優異的耐腐蝕保護，聚乙烯涂層是一種簡單且經濟實惠的防腐涂層，適用于一些不要求高耐腐蝕性能的儲罐。確保防腐涂層均勻涂覆在儲罐內壁上，避免漏涂和空隙，以保證涂層的完整性和有效性，由于儲罐內可能存在溫度和壓力變化，選擇耐高溫和耐壓涂層，以確保涂層在各種條件下都能正常工作。在涂層施工過程中，要進行質量控制，確保涂層符合相關的標準和規范，以保證涂層的質量和耐久性，在進行涂層施工之前，對儲罐表面進行檢查，確保表面光潔、干燥和無油污等雜質，必要時進行打磨、清潔和除銹處理，確保涂層的附著力，嚴格控制施工工藝，確保涂層的厚度均勻、無氣泡和流掛現象。采用適當的涂裝技術和設備，保證涂層施工質量，派遣專業監督員在施工現場進行監督，確保施工符合標準和規范，監督員要及時發現和糾正施工過程中的問題，避免涂層施工質量不合格，對涂層進行厚度測量，確保涂層的厚度滿足標準要求，過厚或過薄的涂層都可能影響涂層的效果和耐久性。

2.2 陰極保護

在儲罐內部設計并安裝陰極保護系統，這涉及到合適的電流源、陰極材料的選擇，以及電流分布和密度的計算，系統設計要考慮儲罐的尺寸、結構和金屬壁的特性，首先需要對儲罐進行腐蝕評估，了解儲罐內部和外部金屬壁的腐蝕情況和腐蝕速率，這可以通過定期的檢查和測試獲得，腐蝕評估的結果將指導陰極保護系統的設計，根據儲罐的具體情況，選擇合適的陰極保護系統類型，主要有兩種類型，外部陰極保護和內部陰極保護，外部陰極保護是將陰極材料直接安裝在儲罐外壁上，內部陰極保護是將陰極材料安裝在儲罐內部。選擇適合的陰極材料，常見的陰極材料包括鋁、鋅、鎂等，這些材料在電化學上更容易氧化，從而形成陰極，保護儲罐內的金屬表面，鎂是一種常用的陰極材料，具有良好的陰極保護性能，它的優點是價格相對低廉，且在電化學上更容易被氧化，形成陰極，從而保護儲罐的金屬表面，鋅同樣具有良好的陰極保護性能，它也相對便宜且易于加工，可以被用于不同類型的儲罐，鋁是一種高效的陰極材料，具有較高的陰極保護效率，它對于一些需要較高防腐保護水平的儲罐尤為適用。確保陰極保護系統供應足夠的電流，使得陰極保護正常工作，需要進行電流密度的計算，以確保涂層和金屬表面得到均勻的保護。建立陰極保護系統的監控措施，定期檢查電流供應、陰極材料的狀況以及陰極保護效果，及時進行系統維護和更換陰極材料。

2.3 維護檢查

建立定期檢查計劃，對原油儲罐內的防腐措施進行檢查，檢查的頻率可以根據儲罐的使用情況和環境條件而定，通常是每年或每半年進行一次，對儲罐的外表進行視覺檢查，觀察是否有涂層脫落、龜裂、起泡等現象，同時檢查儲罐的金屬表面是否有生銹或腐蝕的跡象。定期對涂層厚度進行測量，確保涂層的厚度在設計要求范圍內，過厚或過薄的涂層都可能影響防腐效果，檢查涂層是否有漏涂或未涂覆到位的情況，漏涂可能導致金屬表面暴露，增加腐蝕風險，對陰極保護系統進行電位測量，確保陰極保護系統的正常運行，根據電位測量結果，調整陰極保護系統的工作狀態。及時修復涂層損傷和腐蝕點，確保涂層和陰極保護系統的完整性，同時進行必要的維護工作，保持防腐措施的有效性，對維護檢查的結果進行記錄，建立儲罐防腐措施的維護檔案，記錄涂層和陰極保護系統的檢查結果和維護措施，便于后續追蹤和管理。

2.4 控制溫度濕度

原油儲罐內的溫度會受到外界環境和儲存液體的影響，高溫環境可能加速腐蝕過程，因此需要采取措施降低儲罐內部的溫度，常見的溫度控制措施包括使用遮陽板或保溫材料來降低外界熱輻射，同時可以通過通風或冷卻系統來控制儲罐內部的溫度。高濕度環境可能導致儲罐內的水分含量增加，控制儲罐內部的濕度是重要的防腐措施之一，可以使用除濕設備或通風系統來控制儲罐內部的濕度，保持濕度在合適的范圍內，建立溫度和濕度的監測系統，對儲罐內部的溫濕度進行實時監測，監測系統可以提供及時的數據，幫助運營人員了解儲罐內部的環境條件，并做出相應的調整和控制。

2.5 防止機械損傷

確保儲罐的安全操作，避免機械損傷的發生，操作人員應嚴格遵守相關的操作規程，避免使用尖銳、硬物撞擊或刮擦儲罐表面，避免儲罐與其他設備或結構發生碰撞，在設計儲罐的位置和周圍環境時，要考慮到可能的碰撞風險，并采取相應的防護措施，防止重物或機械設備對儲罐施加不必要的外部荷載，在儲罐周圍設置防護欄桿或隔離帶，防止人員或設備不慎靠近儲罐，在儲罐的易受機械損傷的區域，如進出口口部、橫截面收口等，可以采用抗磨損涂層或增強材料進行保護。

2.6 強化儲罐設計合理性

選擇合適的材料是儲罐設計的基礎，需要考慮原油的化學性質、溫度、壓力等因素，以及儲罐的尺寸和結構特點，選用耐腐蝕性能優良的材料，如碳鋼、不銹鋼或特殊合金，能夠有效降低腐蝕風險。合理設計儲罐的結構，確保其能夠承受預期的液體壓力和外部荷載，充分考慮結構的強度、穩定性和抗震性能，確保儲罐的安全運行，儲罐設計要考慮所處的環境條件，包括溫度、濕度、風載和地震等因素，采取相應的措施，確保儲罐在各種環境條件下都能正常運行和防腐。在儲罐設計時要考慮維護和檢修的便利性，合理布置入口和出口，設計方便的檢查孔和維修通道，方便運營人員進行日常維護和檢查。對儲罐內部金屬表面的腐蝕情況進行評估，可以使用非破壞性檢測技術來檢測金屬壁的厚度和腐蝕程度，根據腐蝕評估的結果，將儲罐劃分為不同的風險等級，對于腐蝕嚴重的儲罐，需要采取更加嚴格和緊急的防腐措施，通過對儲罐內部和外部金屬表面的厚度測量，計算腐蝕率，腐蝕率計算可以評估腐蝕的程度和速率，幫助判斷防腐措施的有效性。

3 結論

綜上所述，原油儲罐屬于聯合站內的重要設備，但是受到多種因素的聯合影響，導致原油儲罐內腐蝕問題出現的概率相對較高，如果其內腐蝕問題相對較為嚴重，不但會影響其使用安全，還將會導致其使用壽命嚴重降低，需要根據腐蝕問題出現的原因，采取多種類型的防腐措施，降低其腐蝕速率，保障聯合站內原油儲罐長期處于安全可靠狀態。