原油储罐内腐蚀机理与防护

原油储罐内腐蚀机理与防护

赵亮

国家管网集团联合管道有限责任公司西部分公司  新疆  阿拉山口 833418

摘要：社会经济的发展，我国对石油资源的需求不断增加，原油储存工作也越来越受到重视。大型原油储存工作规模逐步扩张，与此同时，整体原油储罐腐蚀问题的严重性得以凸显。为保证大型原油储存设备的安全性、稳定性，业内人士必须针对其具体防护对策展开详细的分析。以此优化大型原油储罐设备的防护工作结构，为储罐设备管理人员提供机械化、自动化的工作思路，本文首先分析原油储罐底板腐蚀，其次探讨储罐腐蚀机理，最后就储罐腐蚀防护措施进行研究，以供参考。

关键词：原油储罐；内腐蚀机理；点蚀；微生物腐蚀

引言

对储罐内不同部位腐蚀机理进行分析，进而有针对性地采取有效防护措施，可以有效排除安全隐患，提高站库运行安全系数。由于储罐建造年代不同，防腐蚀方式和效果也不相同，加上储罐所处的环境也存在差异，需要对储罐的腐蚀情况进行深入研究，以便采取合适的防腐方式，降低储罐底板的腐蚀速率，延长大修周期，降低储罐运行成本。

1原油储罐底板腐蚀分析

原油储罐底板腐蚀产生的主要原因是原油中的水沉积到石油下层，这部分水与罐底接触引起腐蚀，除了水以外原油中的一些沉积物随着时间的推移，会沉积到罐底的凹陷位置，让罐具备一定腐蚀条件。罐底腐蚀需要具备一定条件，首先是各种金属离子的存在，固溶物和水中氧含量、所处环境温度等。有科研机构调查发现，原油罐底部水呈现弱碱性，正是基于此种情况，会产生电化学腐蚀。较为熟知的是氯化钠水溶液，具备电导率引起腐蚀性较强。长期存放原油储罐，接收原油的次数较低，罐底部经过长时间氧化，将氧含量真正的消耗掉，低氧含量情况对于腐蚀效率会降低。与之相反，原油储罐接收次数增多，会造成原油流动性增加，会造成氧含量明显的上升情况加剧罐体腐蚀。国内输送原油的温度大多数控制在40～70℃之间，也会造成腐蚀加剧的情况。原油储罐底板外部腐蚀产生的主要原因是在水汽存在下，形成了外部腐蚀基本条件。罐区所使用各种金属接地线会形成导体，为罐底板腐蚀产生条件。原油储罐底板不同区域所接触的氧含量存在明显差异，形成电化学腐蚀类型为氧气浓差类型电池，常见各种铁路设备附近原油储罐和一些大型电气设备周围原油储罐，因为电流的存在而产生储罐底板腐蚀情况。

2储罐腐蚀机理

2.1罐顶腐蚀机理

储油罐顶部为气相空间，腐蚀类型以片状腐蚀为主，腐蚀机理主要为化学腐蚀。腐蚀机理主要是原油中挥发出来的活性硫化氢等酸性气体与通过罐顶呼吸阀、量油孔、透光孔进入罐内的水、氧气、二氧化碳等气体在罐壁处凝结形成酸性溶液，该溶液与储罐壁面金属直接发生化学反应，生成硫化亚铁、氧化亚铁、碳酸亚铁、三氧化二铁等腐蚀产物。其中，腐蚀产物三氧化二铁呈阴极性，能促进罐壁进一步腐蚀，导致储罐顶部气相部位罐壁产生片状腐蚀。

2.2电化学腐蚀

储罐底板与基础表面存在缝隙，含盐的地下水因缝隙的细管作用而上升，与罐底下部接触而产生电化学腐蚀。底板焊接时焊缝附近的防腐涂料一般情况下会被烧掉，加上底板下部不易检查修理，这就更增加了腐蚀的严重性，甚至会产生腐蚀穿孔而出现漏油现象。罐底四周如果没有用沥青良好密封，或长时间后脆化，雨水很容易进入罐底的周边部位，形成有利的腐蚀条件。另外，油罐不均匀沉降，造成罐底土壤充气不均而形成氧浓差电池，此时罐底中心部分往往氧气少而成为阳极，使其成为腐蚀的部位。电化学腐蚀多表现为以坑蚀为主的局部腐蚀。

2.3阴极保护原理及技术关键

通过对阴极保护的原理能够发现起到关键作用的便是铁离子、水、pH三部分，在发生腐蚀的过程中，主要形成的是阴阳两个电极，当阴极导电量增加时能保证腐蚀效率真降低，当阳极电流量为零时，则能保证腐蚀效率降至最低，在使用到原油储罐中便是将阴极电流持续传导出去，将储罐底板防腐实现真正的保护。

3储罐腐蚀防护措施

3.1储罐安装负压排泥装置

由于储罐罐底沉积的泥沙中含有硫酸盐还原菌等微生物，微生物在罐底大量繁殖，会发生微生物腐蚀，造成罐底腐蚀穿孔。通过安装负压排泥装置，定期清理罐底沉积的泥沙，避免硫酸盐还原菌过量集中繁殖，可降低微生物腐蚀速率，延缓罐底腐蚀。

3.2外保护方式选择

目前，原油储罐的底板保护主要方式将储罐外表面的涂层上使用沥青砂，对底板上涂上防腐涂层。但是，这种方式对防腐不能取得应有的效果，涂层不能完全阻止水渗透。在对原油储罐焊接过程中，对涂层表面会造成损害，防腐效率会出现降低情况。因此，在罐底板的外部保护选择使用阴极保护能获取应有效果。        

3.3智能同步恒断电电位恒电位仪保护效果

在现有阴极保护方式下，储罐底板电位分布不均衡，不能对储罐底板形成有效的保护。为此，可以通过电位监测装置与智能同步恒断电电位恒电位仪相配合，使储罐底板区域电位始终处在-0.85～-1.2V电位保护之下，以形成有效保护。通过声发射检测，对比分析两种恒断电电位恒电位仪保护效果。

3.4加强储罐腐蚀跟踪检测

储罐腐蚀检测主要是对储罐的腐蚀厚度、腐蚀类型进行检测，常规的检测技术包括漏磁、声发射技术及低频导波技术等。罐底腐蚀检测采用声发射、漏磁检测技术，无需开罐即可对储罐罐底板、焊缝处和底板附件进行缺陷检测；罐壁腐蚀检测可采用新型的干耦合B扫描爬行系统、C扫描系统、快速自动爬行连续测厚系统等进行较为详细的检测。通过对储罐进行跟踪腐蚀检测可掌握储罐的重点腐蚀区域，为储罐维护提供重要依据，从而延长储罐实际使用寿命。

3.5内保护方式选择

原油储罐内部保护的方式能避免储罐被腐蚀，实现储罐安全平稳运行，如果防腐仅做简单涂层，则起不到防腐作用，局部区域甚至会引起腐蚀加剧情况，对储罐的静电消除产生影响。运用电流保护技术能将上述问题给予解决，但是，需要在阴极保护系统中能将电流顺利导出去。随着时间的增长原油储罐的底部的水含量会逐渐增加，但是，原油生产储运企业并不会将这部分水排出，仅是在原油储运阶段和终点阶段将水排出。需要特别关注的是，原油输送管线在设计时会比储罐底板高出一部分，这部分标准高度约为300mm左右，所设定的排水点也一般比底板高出一部分。正是基于这种情况下，罐底水不能被彻底排出，阴极对罐底板的保护能起到应有效果。在原油储罐刚进原油时，水含量偏低则需要使用底板涂层给予保护。涂层造具备基本的防腐的基础上也能对电流的消耗适时降低，避免电流分散情况，将防腐涂层和阴极保护结合的方式，能保证防腐取得应有效果。

3.6提高原油储罐人员监管力度

大型原油储罐现场作业人员必须经过严格的训练、系统的培训，取得行业内部相应的工作资质后，方可参与储罐现场内部日常的作业。与此同时，保证操作人员能够熟悉设备、安全防护用品的使用流程。对现场设备运行的规章制度有清晰的认识。并且，提高原油储存工作现场专项技术人员、监管人员的责任心。

结语

对储罐底板主要腐蚀形式、腐蚀防护方式和阴极保护防护效果的分析表明，防腐层加阴极保护是目前储罐底板防腐蚀的最佳方式。但当前大多的阴极保护在储罐底板区域内的电压分布不均衡，常存在欠保护和过保护的区域，这就需要对电压的分布进行监控并进行智能补偿，使储罐底板始终处在阴极保护的有效保护之下，从而达到最佳的保护效果。合理添加缓蚀剂、研究新型低温破乳剂，是储罐腐蚀防护的有效措施。

参考文献

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