立式金属罐罐体腐蚀原因分析

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1、立式金属罐罐体腐蚀原因分析摘要：立式金属储罐罐顶和罐底边缘板腐蚀一直是影响立式金属罐使用寿命的一个重要因素，本文针对长庆油田采油一厂目前使用的立式金属罐罐顶及罐体边缘板防腐工艺存在的弊端提出新的防腐措施。主题词：金属腐蚀立式金属储罐防腐一、金属腐蚀原理金属的腐蚀过程分为两种可能的主要机理——化学机理和电化学机理。化学腐蚀是根据化学的多相反应机理，金属表面原子直接与反应物（如氧﹑水﹑酸）的分子相互作用，金属的氧化和氧化剂的还原是同时发生的，电子从金属原子直接转移到接受体，而不是在时间或空间上分开独立进行的共轭电化学反应。最主要的化学腐蚀形式是气体腐蚀，也就是金属的氧化过程（与

2、氧的化学反应），或者是金属与活性气态介质（如二氧化硫﹑硫化氢﹑卤素﹑蒸汽和二氧化碳等）在高温下的化学作用。电化学腐蚀是最常见的腐蚀，电化学腐蚀机理与纯化学腐蚀机理的基本区别是：电化学腐蚀时，介质与金属的相互作用被分为两个独立的共轭反应。阳极过程是金属原子直接转移到溶液中，形成水合金属离子或溶剂化金属离子；另一个共轭的阴极过程是留在金属内的过量金属腐蚀中的绝大部分均属于电化学腐蚀。如在自然条件下（如土壤、地下水、潮湿大气、酸雨等）对金属的腐蚀通常是电化学腐蚀如图-1所示。图-1金属电化学腐蚀示意图二、立式金属罐罐体腐蚀原因分析在油气生产诸过程中,经常出现各种类型的腐蚀,在环境

3、特定的情况下介质表明有时可能是比较单一的腐蚀,但更常见的是几种类型的腐蚀同时存在。金属储罐的腐蚀有许多表面状态（如均匀腐蚀、点腐蚀、缝隙腐蚀、沉积腐蚀、晶间腐蚀、层间腐蚀、冲刷腐蚀、空泡腐蚀、磨损腐蚀、双金属腐蚀、杂散电流腐蚀等），一般地说，原油储罐的腐蚀按介质性质可分成5种主要类型。（1）无硫腐蚀引起无硫腐蚀的因素是CO2、有机酸和水，腐蚀的结果使金属产生均匀腐蚀和局部浅的浸蚀，金属表面无腐蚀产物沉积。在没有电解质存在的条件下，CO2本身不具备腐蚀金属的性质，但当CO2一旦溶于水中形成碳酸，水的PH值便会降低，呈弱酸性，则将增加其腐蚀性。（2）酸腐蚀引起酸腐蚀的因素是H2

4、S、SO2和水,腐蚀的结果形成不溶解的硫化铁（Fe2S3）和原子氢可快速发生金属轻微腐蚀、鼓泡和破裂。（3）氧腐蚀这是氧和水引起的腐蚀。结果使金属和氧化铁膜受到损伤,并出现坑蚀。（4）电化学腐蚀这是由杂散电流或原电池而引起的快速局部腐蚀。（5）微生物腐蚀这是由硫酸盐还原菌、腐生菌和需氧铁菌引起的腐蚀。它会加速深坑腐蚀和原电池腐蚀。1、罐顶腐蚀原因分析王窑集输大队所属集输站库共有1000m3以上的原油储罐29具，其中，2000年之前所建的15具储罐罐顶均出现不同程度腐蚀，其中坪桥集中处理站的2具3000m3沉降罐，王窑集中处理站4具5000m3净化油罐腐蚀最为严重。王窑站4具

5、净化罐于1989年建成后投入使用，2005年在各级安全检查中发现4具储罐均发生不同程度的层状腐蚀，存在一定的安全隐患，对日常生产和员工操作造成了较大影响。图-2为王窑站3#罐清罐后罐顶腐蚀情况图片。图-2王窑站3#罐灌顶腐蚀情况坪桥站2具沉降罐于1996年建成投产，在2006年维护作业过程中，发现2具沉降罐罐顶存在着较为严重的腐蚀穿孔现象，腐蚀孔径在20～50mm之间，经仪器检测检测罐顶钢板部分厚度仅为1mm左右。图-3为坪桥站拆除的罐顶内表面腐蚀情况照片。图a除锈前照片图b除锈后照片图-3罐顶内表面腐蚀情况通过照片可见罐顶腐蚀产物为褐色千层饼状蓬松产物，罐顶朝阳部分腐蚀情

6、况较朝阴面腐蚀严重，这种腐蚀产物对基材基本不具有保护作用。由于腐蚀的不均匀性，腐蚀产物在钢铁表面的区域覆盖程度不同，不同覆盖程度的区域之间形成具有很强自催化特性的腐蚀电偶。另外由于孔隙内水份含蓄量大，闭塞电池效应很强，形成孔外大阴极，孔内小阳极，促进孔底Fe原子的溶解；同时由于Cl-离子淌度大，为维持孔内电中性，Cl-向孔内迁移，形成FeCl2，其水解作用促使孔内H+增多，酸度增大，称之为自催化酸化作用，而孔内酸化加大了孔内外的电位差，使闭塞电池电动势可达几百毫伏，从而加大了孔的生长速度。目前国内外关于原油储罐罐顶腐蚀原因的研究可概括为以下3各方面。（1）氧化反应是引起金属

7、腐蚀的起因。致密的金属表面由于金属本身钝化作用一般不会发生腐蚀现象，但长时间暴露于空气中,就会在其表面形成约30um厚的氧化皮。如果在钢材制作初期防腐作业除锈不彻底，导致部分防腐层脱落后，锈层在潮湿的条件下可做为氧化剂，发生阴极去极化反应（a），阳极铁发生溶解反应（b），当锈层干燥时，游离状态下的氧容易与其表面接触，具有磁性的黑色Fe3O4又被渗人锈层的氧重新氧化成Fe2O3，反应(c)循环进行。同时蓬松的锈层又为金属的电化学反应创造了条件。（2）CO2和H2S等酸性气体共存是造成罐顶腐蚀加速的主要原因。实验证实，