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大型储罐罐外壁腐蚀主要特征及防护技术

201901-2714:54:40

  原油罐多为保温油罐,其防护是在外壁做防腐层,外加保温材料和镀锌薄钢板包覆。对该类储气罐外壁常采用“上遮、下断、中防渗”的防护方法,即油罐的上部钢板表面涂刷防锈涂料。并将保温层外镀锌铁皮密封,防止雨水进入保温层。对罐壁底部防腐时,需拆除底部20 cm高的保温层,使罐底部和外边缘板暴露在大气中。这样,使罐壁始终处于一个干燥的环境中,即使有雨水进入保温层也能很快排出。沿海地区油罐外表面腐蚀较严重,尤其以边缘板腐蚀较为突出。原油储罐为例,腐蚀形态主要为均匀腐蚀减薄,腐蚀产物如千层饼状,边缘板上表面存在蚀坑,下表面与水泥罐基础之间有缝隙,存在缝隙腐蚀。现场测厚表明,腐蚀减薄达30%以上,腐蚀向罐壁发展,将严重影响油罐的安全运行。根据资料介绍,约有25%的油罐失效由边缘板腐蚀造成。

  对于沿海地区储罐外表面防腐层的要求是能耐近海洋大气腐蚀、大气老化、气温变化、干湿变化及风沙的吹打等。目前应用较多的防腐层有氯磺化聚乙烯、高氯化聚乙烯、锌铝金属覆盖层、过氯乙烯树脂等。

  近海的辽河油田采用无机富锌底漆(75μm)+环氧云母氧 化铁中间层二道+脂肪族聚氨脂面漆或氯化橡胶面漆,储罐取得较好防护效果。高氯化聚乙烯比氯磺化聚乙烯涂料成本低30%~40%,上世纪90年代初在国内已有较广泛的应用,在华北油田的各采油厂、炼油厂储罐外壁获得好的应用效果。热喷涂锌铝涂层基于牺牲阳极保护的特点在储罐外壁防腐方面也有较好应用,其中内层锌涂层以“牺牲阳极”方式对金属进行保护,铝涂层则以致密的氧 化膜对金属基体进行隔离防腐,不仅有很强的附着力,而且有的韧性,能够抵抗由于金属基体变形对涂层的破坏。同时铝涂层再划伤后具有很强的自修复能力,能在很短的时间内在划伤处形成新的氧 化膜。

  罐底板下表面腐蚀主要特征及防护技术

  罐底板下表面发生腐蚀的原因较多,主要包括:

  (1)罐底通常铺有沥青砂垫层,罐底外壁不直接与土壤和岩层接触,但含盐的地下水因细管作用而上升,与罐底外壁接触而产生电化学腐蚀。

  (2)由于底板焊接时焊缝附近的防腐涂料被烧掉,所以焊缝处是腐蚀较为严重的部位。

  (3)保温材料水解导致材料所处溶液pH值为6.4和5,具有较大腐蚀性。

  (4)大直径油罐不均匀沉降时,也会因罐底土壤的充气不均而形成氧浓差电池,此时罐底中心部分往往O2少而成为阳极,使它成为被腐蚀的部位。

  可见,底板外壁的腐蚀程度要比罐壁严重,有时甚至会产生腐蚀穿孔而出现漏油现象,因此有必要对其采取有效措施进行防护。

  沿海地区土壤电阻率较低,从经济上考虑宜采用牺牲阳极保护,如镁阳极带、锌阳极块、铝阳极块等,但目前普遍采用外加电流法阴极保护法,相对于饱和铜/硫酸铜参比电极将储罐阴极保护电位控制在-0.85~1.5 V。该保护法的关键是阳极材料的选择,常用阳极材料主要包括石墨、高硅高铬铸铁、柔性阳极、混合金属氧 化物钦阳极等。对新建储罐底板下表面的阴极保护推荐使用混合金属氧 化物网状阳极系统,如大连能源岗区国际原油储备库。网状阳极是贵金属氧 化物带状阳极与钦基金属连接片交叉焊接组成的外加电流阴极保护辅助阳极。将该阳极网预埋在LNG储罐基础中或罐底板与防渗膜、混凝土基础之间,为储罐底板提供保护电流,该方法安装简单,电流分布均匀,输出可调,充分保护储罐,使用寿命长。

  网状阳极外加电流阴极保护设施包括:阴极保护仪、混合金属氧 化物阳极网、汇流点、接线箱、长效参比电极((Cu/CuS04)、阳极电缆等。工作原理是:阴极保护仪将交流电转换成直流电,由参比电极控制其电流输出,阴极电缆连接在储罐上,阳极电缆连接在混合金属氧 化物阳极网系统上。工作时,电流从阳极网释放到砂层中并流入储罐底板,通过电缆返回到阴极保护仪的负极。当储罐罐底的保护电流达到一定密度后,罐底将停止腐蚀。为监测储罐罐底外壁的阴极保护效果,在储罐底板中心、底板中心至罐壁半径方向、罐周围埋设长效参比电极。

  大型储罐通常每罐使用一套阴极保护设备,可以使每个储罐的底板得到充足的保护电流,且便于阴极保护设备的调试,这种方法在国内的大型储罐工程(国家石油储备库)中已经应用。储罐罐底板外壁实施网状阳极阴极保护造价为50万元有效保护期为35 a。在上述保护期内若采取一般防腐措施按更换罐底板两次计算,总费用约400万元。因此采用网状阳极的阴极保护费用仅占更换罐底板费用的1/8。若油罐内壁每5年进行一次防腐处理,在35 a期限内总费用约300万元,则罐底板外壁采用网状阳极阴极保护的费用仅为内壁防腐费用的1/6。


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