钢质储油罐水相区防腐技术发展概况.pdf

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1、第39卷第4期化工机械413钢质储油罐水相区防腐技术发展概况齐建涛”李焰“(中国石油大学(华东)a．化学工程学院；b．机电工程学院)摘要总结了钢质原油储罐水相区的腐蚀规律和主要原因，重点介绍了现有的主要防腐技术及其应用现状，并展望了其发展前景。关键词储油罐腐蚀阴极保护数值模拟中图分类号TQ053．2文献标识码A文章编号0254_6094(2012)04m413—07随着我国石油需求的大幅增长和石油工业的快速发展，作为原料油的储存装置，储罐的数量也开始大幅增长，而且尺寸日益趋于大型化⋯。与此同时，在储罐服役过程中，由于储存各种有害的、腐蚀性介质而导致

2、的安全运行问题也日益凸显。绝大多数储罐的损坏、失效是由腐蚀问题引起的，其中储罐底部水相区的内腐蚀尤为严重嵋’“，这与原油中含有的水分和一些腐蚀性杂质有关”1。随着进口原油尤其是中东石油油品的日益劣化，其高酸、高硫和高含水量的性质使得原油储罐的内腐蚀问题进一步加剧。严重的腐蚀不仅使原油储罐的寿命缩短，增加生产成本，而且会危及安全生产，对环境造成严重的污染。从长远的经济效益和环境保护的角度来看，采取有效的防护措施，解决好原油储罐内部的防腐问题，是一个非常紧迫的任务。笔者介绍了储罐水相区的腐蚀规律及其主要成因，对其防腐技术特别是阴极保护技术进行了分析和总

3、结，并探讨了防腐技术未来的发展趋势。1水相区腐蚀概述1．1腐蚀规律储油罐的内腐蚀主要发生在以下部位：储罐上部内壁与气相接触部分，特别是罐顶与罐壁结合部位内侧腐蚀(包边角钢两侧)；储罐下部(水相区)内壁及底板与液相接触部分，如底板上表面腐蚀、罐壁与边缘板连接的大角焊缝内侧腐蚀。罐底部是水相区腐蚀最严重的地区之一，腐蚀速度通常高于O．15mm／a，并有大面积腐蚀麻坑，深度达1—3mm不等，严重处易于穿孔，孔径多为5—10mm，有些孔径为20—100mm¨jo。从近几年维修的十几座大型油罐来看，油罐的腐蚀部分集中在罐底板和罐浮船单盘上，其腐蚀通常呈现一定

4、的区域规律性，底板外侧(图1中Ⅱ区)和排污口附近(图2中Ⅱ区)是腐蚀严重区域，而这一区域也是底部水相区的死水区¨’61。十齐建涛，男，1987年12月生，硕士研究生。山东省青岛市，266555。图2罐浮船单盘414化工机械2012年据有关报道，濮阳地区3座10000m3储油罐检修时发现，罐内底板和底圈壁板300mm以下部分有不同程度的防护层气泡、起皮和脱落现象，裸露金属有腐蚀坑点，严重的部分用二磅重手锤敲打即可将底板击穿¨1。1．2主要腐蚀原因由于原油中通常夹杂着大量的水分，而水分经长时间沉积会在罐底1．0—1．5m范围内形成沉积水，即罐底水相区¨

5、1。虽在储罐设计中设有排水管，但其中心线一般比罐底高约300mm，因此罐底至少始终存有200～300mm的死水；同时加上原油的流动粘滞性和罐底板不平等因素影响，罐底长期处于浸水状态。尽管储油罐的罐底水中含氧量少，但含有较多硫酸盐、氯离子、硫化氢、二氧化碳、有机物和硫酸盐还原菌，因而储油罐内侧腐蚀通常是由电化学因素和生物因素共同作用引起的比较严重的腐蚀。一般认为罐底的主要腐蚀类型和过程如下：a．溶解氧对罐底的腐蚀。虽然罐底水相区含氧量不高，但是由于罐底的温度较高，因此溶解氧与暴露的钢材基体发生的电化学腐蚀不容忽略。b．硫化物和氯化物对罐底的腐蚀。原油

6、中硫化物主要包括硫化氢、硫醇及其他硫化物等形式。其中H：S腐蚀性很强，不仅造成化学腐蚀，而且由于腐蚀产物硫酸的存在，还可能造成电化学腐蚀。罐底沉积水中氯离子质量浓度通常是几个或几十个单位(g／L)。氯离子由于半径小、吸附能力和穿透力强，能够破坏钢铁表面的氧化膜，形成可溶氯化物而加速腐蚀，甚至形成孔蚀源，在蚀孔内产生自催化酸化作用而不断向钢材深部发展。c．二氧化碳腐蚀。CO：较易溶解在水中，而在原油中的溶解度则更大，气体CO：与原油的体积比可达3：1。溶解在原油中的cO：会促进钢铁发生电化学局部腐蚀。由于储油罐水相区温度在55℃左右，二氧化碳腐蚀产物

7、(FeCO，)、垢(Ca—CO，)或其他的生成物膜在钢铁表面不同的区域覆盖度不同。这样，不同覆盖度的区域之间形成了具有很强自催化特性的腐蚀电偶或闭塞电池。二氧化碳的局部腐蚀就是这种腐蚀电偶作用的结果。d．硫酸盐还原菌的腐蚀。硫酸盐还原菌在厌氧条件下，以储罐内的有机物为碳源，利用其生物膜内产生的氢，将硫酸盐还原成硫化物，并进而与罐体钢材发生反应。随着氢原子不断被硫酸盐还原菌代谢消耗，极大地促进了罐底钢板表面的离子化反应，加速了罐底板的腐蚀过程。由于活性硫化氢的存在，使得罐龄降低3—5a一1。e．氢损伤。在腐蚀过程中水去极化生成氢原子，氢原子会向金属或

8、是金属与涂层间渗透扩散，这样渗透到金属中的氢原子一部分分散到金属晶格中，另一部分在金属缺艏内积聚，导致金属脆化、承载能力下