金屬油罐腐蝕與防護(hù)措施

尹棟才

(中原油田采油六廠橋口聯(lián)合站,山東菏澤 274515)

金屬油罐腐蝕與防護(hù)措施

尹棟才

(中原油田采油六廠橋口聯(lián)合站,山東菏澤 274515)

油罐腐蝕嚴(yán)重威脅著油田安全生產(chǎn),通過對(duì)中原油田采油六廠聯(lián)合站儲(chǔ)油罐腐蝕現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查,對(duì)油罐的各種腐蝕原因進(jìn)行分析。針對(duì)腐蝕原因,提出油罐防護(hù)措施。

油罐;腐蝕;機(jī)理;防護(hù)措施

1 前言

隨著石油工業(yè)的發(fā)展,設(shè)備腐蝕問題日益嚴(yán)重,原油儲(chǔ)罐的防腐工作非常重要。由于開采出的原油含有各種腐蝕性的硫化氫等腐蝕性介質(zhì),加上中原油田采出水礦化度高,大量MgCl2、CaCl2水解生產(chǎn)具有腐蝕性的HCl,這些腐蝕性介質(zhì)將引起儲(chǔ)油罐的腐蝕。腐蝕不僅加劇設(shè)備的損壞、污染油品,一旦發(fā)生罐腐蝕穿孔,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)引起原油跑損,增加火災(zāi)、爆炸的危險(xiǎn)性,危及安全生產(chǎn)。

2 儲(chǔ)罐腐蝕情況調(diào)查

中原油田采油六廠橋口聯(lián)1號(hào)3 000 m3儲(chǔ)油罐,罐高13.41 m,建于1990年,罐內(nèi)采用防腐涂料、玻璃鋼內(nèi)襯及犧牲陽極防腐措施。2008年,儲(chǔ)罐底部輕微滲漏,停用進(jìn)行維修。通過檢測發(fā)現(xiàn),罐底玻璃鋼內(nèi)襯破裂鼓包,與罐底部剝離,金屬表面出現(xiàn)銹蝕,腐蝕總面積為6.5m2,蝕坑沿焊縫深達(dá)6.7 mm,最大腐蝕處有1條3×6 mm蝕眼,陽極塊已消耗完,罐底板下瀝青砂墊層松動(dòng)滲水,邊緣板防腐層出現(xiàn)輕微鼓包現(xiàn)象。

3 腐蝕原因分析

該油罐的腐蝕主要發(fā)生在罐底板及油罐最底部的一層圈板沉降水部位。滯留在罐底的沉積水是引起油罐腐蝕的主要原因。

3.1 罐底上表面的腐蝕

罐底上表面的腐蝕主要表現(xiàn)為:①電化學(xué)腐蝕。由于油罐底部含油污水礦化度很高,含大量Cl-及硫酸鹽還原菌(SRB)、H2S、CO2等腐蝕性物質(zhì)形成了電解質(zhì)溶液,使腐蝕加劇,當(dāng)采用加熱爐循環(huán)加熱或盤管加熱時(shí),溫度的因素及盤管支架焊接時(shí)形成的點(diǎn)偶因素都將加劇儲(chǔ)罐的腐蝕。②局部破損點(diǎn)加速油罐腐蝕。罐底板使用的導(dǎo)靜電涂料出現(xiàn)局部破損時(shí),暴露于腐蝕性介質(zhì)中的金屬成為陰極,其他部分成為陽極,形成了大陰極、小陽極的腐蝕電池形態(tài),其電化學(xué)腐蝕程度相當(dāng)嚴(yán)重,在短時(shí)間內(nèi)就會(huì)使罐底板發(fā)生腐蝕穿孔。

3.2 罐底下表面的腐蝕

罐底下表面腐蝕原因主要有以下幾種:①土壤腐蝕:儲(chǔ)罐基礎(chǔ)以砂層和瀝青砂為主,罐底板坐在瀝青砂面上。由于罐滿載和空載交替,冬夏季溫度及地下水的影響,使得瀝青砂層出現(xiàn)斷裂縫,致使地下水接觸罐的地板造成腐蝕。當(dāng)油罐的溫度較高時(shí),使地下水蒸發(fā),造成鹽分濃度增加,加速了罐下表面的腐蝕。②氧濃差電池腐蝕:罐底板與砂基礎(chǔ)接觸不良,空載時(shí)接觸不良;再有罐周和罐中心部位的透氣性差別,也會(huì)引起氧濃差電池,這時(shí)中心部位成為陽極而被腐蝕。

4 腐蝕機(jī)理分析

原油罐底板發(fā)生腐蝕的根本原因是罐底積水,金屬Fe發(fā)生如下反應(yīng):

鋼材在H2S的水溶液中發(fā)生電化學(xué)反應(yīng):

鋼材在H2S的水溶液中,由于陽極反應(yīng)生產(chǎn)FeS,引起一般腐蝕,陰極反應(yīng)生產(chǎn)氫向鋼鐵中滲透并擴(kuò)散,引起氫脆、氫鼓包,并且生成的氫還會(huì)滲透涂料,在金屬表面產(chǎn)生氣泡而導(dǎo)致涂料發(fā)生剝離,同時(shí)也是發(fā)生硫化物應(yīng)力腐蝕的主要原因。

硫化物的溶解反應(yīng)為:

溶解的Fe2+還會(huì)發(fā)生水解,生成氫離子:

另外罐底水中含有大量MgCl2、CaCl2等鹽分容易受熱水解,在原油罐頻繁加溫操作的情況下,生產(chǎn)具有腐蝕性的HCl。從而加速了罐底的腐蝕,反應(yīng)式為:

上述腐蝕周而復(fù)始地發(fā)生,從而罐底腐蝕就不間斷地進(jìn)行。

5 防護(hù)措施

5.1 施工質(zhì)量的保護(hù)

嚴(yán)格確保油罐施工質(zhì)量,特別是要使罐基礎(chǔ)高度達(dá)到防水要求,罐底的水平度在規(guī)定范圍內(nèi),防止因油罐收發(fā)油產(chǎn)生的應(yīng)力導(dǎo)致罐的疲勞破損。

5.2 涂料涂裝保護(hù)

在罐底板的上下表面涂裝之前,應(yīng)先清除表面的油污、泥沙、水分等雜質(zhì),并保持金屬表面干燥清潔,采用噴砂除銹。腐蝕性強(qiáng)的原油儲(chǔ)罐可以采用玻璃鋼內(nèi)襯防腐。

5.3 陰極保護(hù)

陰極保護(hù)有外加電源陰極保護(hù)和犧牲陽極保護(hù),由于外加電流陰極保護(hù),投資費(fèi)用高,需要經(jīng)常維護(hù),對(duì)周圍建筑有干擾,建議不采用;目前主要采用鋁合金材料制成的犧牲陽極保護(hù),使陽極材料不斷消耗,釋放出電流供給被保護(hù)油罐,并對(duì)整個(gè)罐區(qū)實(shí)行區(qū)域性陰極保護(hù)。

6 結(jié)束語

加強(qiáng)油罐腐蝕的防護(hù),已經(jīng)越來越緊迫和重要。采取防腐涂料加陰極保護(hù)等防護(hù)措施,可以有效的減緩油罐的腐蝕,確保原油儲(chǔ)罐的安全、穩(wěn)定運(yùn)行,降低維修費(fèi)用,實(shí)現(xiàn)最佳效益。

[1］倪建樂.立式圓柱形油罐基礎(chǔ)現(xiàn)狀和罐底板壽命[J].油氣儲(chǔ)運(yùn),1994,(5):48-50;63.

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[3］魏寶明.金屬腐蝕理論及應(yīng)用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2007.15-24.

[4］紀(jì)云嶺,張敬武,張 麗.油田腐蝕與防護(hù)技術(shù)[M].北京:石油工業(yè)出版社,2006.

TQ052.9

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1003-3467(2010)18-0051-02

2010-08-21

尹棟才(1979-),男,主要從事油氣集輸及油田水處理工作研究,電話:13854062447。