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沿海原油储罐的主要腐蚀形式及防护技术应用现状

201901-3114:55:12

  近年来,石油化工行业大量进口高硫重质原油,在拓展原油采购渠道、提升原油加工量、降低原油成本和提高经济效益等方面均起到了重要作用。针对进口原油高硫、重质化,进口需求增大化等因素,我国在沿海港口地区建设较多大型油储装置。但高硫重质原油带来严重的腐蚀、泄漏及火灾甚至爆炸事故的发生,使原油储罐等设备的腐蚀防护问题越来越受到重视。

  沿海库区储罐所储存油品来源广泛,成分复杂,特别所处地理位置又属海洋大气腐蚀区,没有进行防腐工艺的储气罐2~3a就会发生严重腐蚀,而采用涂料保护法、牺牲阳极保护法或两者结合的方法,检修周期可延长到6a以上。从我国目前所采用的防腐及施工技术来看,虽然在一定的程度上延长了储罐的寿命,但距离10a以上的目标仍有差距。因此,研究我国沿海大型原油储罐防护技术,对提高油罐使用寿命,减少油罐事故的发生具有重要意义。

  理论上讲原油油罐的腐蚀有土壤腐蚀、大气腐蚀和介质腐蚀3种形式。沿海地区土壤为富含盐的盐碱性土壤,大气为海洋大气,介质为高硫重质原油,因此腐蚀更严重。

  盐碱性土壤腐蚀主要发生在油罐底板与基础表面接触的一面,油罐底板或与含盐土壤直接接触、或与罐基础表面的沥青砂垫层接触,若储罐基础密实不均,加之海边土质砂化且疏松,试水后造成的沉降致使基础处土壤充气不均形成氧浓差电池引起罐底板腐蚀。

  海洋大气腐蚀发生在直接置于海洋大气中的罐体金属表面,如罐外壁、罐顶上表面,海边年平均湿度较大,约70%~80%,金属表面在潮湿大气中会吸附一层很薄的水膜,构成电化学腐蚀的电解液膜,随着水分的凝聚,水膜溶入大气中的各种组分,提高了液膜中的导电性和腐蚀性,加速腐蚀,腐蚀速度可达0.1mm/a。

  介质腐蚀发生在与所盛装的油、水介质或介质蒸发后的蒸气直接接触的金属表面,如储罐的上底板、罐内壁和罐顶下表面。

  原油储罐的腐蚀包括罐内腐蚀、罐外腐蚀、罐外底板腐蚀等。一般在油罐腐蚀中,单盘腐蚀占60%底板腐蚀占40%;因腐蚀穿孔而造成的油罐停运中,底板占76.4%,浮船单盘穿孔占23.6%。通过对全国油罐火灾139个案例的统计,油罐破坏形式中火灾事故约有72%为罐顶破坏,17%为罐底破坏,11%罐壁破坏。因此,针对不同部位的腐蚀特点采用有效的防腐措施进行防护,是减少事故延长设备使用寿命的必要保障。

  罐内介质腐蚀主要特征及防护技术

  1、罐内壁腐蚀主要发生在浮顶罐的浮顶以下经常裸露内壁气/液界面和沉降水区油/水界面的附近。腐蚀特征为均匀腐蚀和点蚀。油/水界面以下和以上为轻腐蚀,油/水界面和气/液界面附近是重腐蚀。

  对储罐内壁(罐底1m以上)内表面采用涂层防腐是有效的防护方法,具有易行性和经济性。涂层材料的选型对油罐的使用寿命非常重要,它是腐蚀性介质与金属间的一道保护屏障,应根据储罐具体部位及工况情况选用具有良好的物化性能的涂层材料。根据对腐蚀情况的分析,该部位涂层应具备好的耐蚀性,能耐酸、碱、盐、油等介质,在一30~70℃内不发生腐蚀;要有良好的耐水性和耐盐水性;优异的附着力、抗冲击、耐磨等力学性能;耐阴极剥离性好,能够和牺牲阳极保护配合;技术成熟,便于施工,性价比高;必须采用抗静电涂料,满足GB13348-1992液体石油静电安全规程的要求)等,罐壁涂层结构一般为两底两面或两底三面,涂层总厚度不小于250μm。

  目前在储罐内壁主要采用防静电无溶剂环氧涂层、聚氨酷重防腐蚀腐涂层(厚度度不小于150μm),热喷涂锌铝涂层等。但是不同的涂层材料适用于不同的腐蚀工况,且随着原油S含量增加具有一定的局限性,没有哪种涂层材料,在选用涂层材料的时候要综合考虑现场条件,同时要严格施工工艺,保证涂层质量。

  2、罐底板罐底板是液化天然气储罐腐蚀较严重的 部位,集中在底板较外圈,腐蚀形态为点蚀和溃疡腐蚀,主要是由于底板及焊缝处防腐层破坏、罐底沉降、高含盐腐蚀介质等原因造成的。针对罐底板内部的腐蚀现状,主要采用涂层与牺牲阳极联合防护法进行内防腐。而所选用的涂层与罐壁的涂层材料有所不同,为防止导静电涂料与牺牲阳极并用加速牺牲阳极的溶解,失去应有的阴极保护作用,应采用非导静电的涂层材料,如重型玻璃鳞片涂料、有机环氧富锌漆或聚氨酷富锌漆等。

  牺牲阳极阴极保护是控制钢质储罐腐蚀的有效方法,它有效弥补了涂层缺陷而引起的腐蚀,能大大延长储罐的使用寿命。牺牲阳极保护的设计过程如下:首先确定保护电流密度和被保护面积,计算出总电流;计算单支阳极的输出电流,确定所需阳极支数和保护年限;较后设计合理的阳极分布。

  3、罐顶罐顶和罐壁上部不直接与油品相接触,属气相腐蚀。由于温度的变化,水蒸汽易在罐顶和罐壁上部内壁凝结成水膜,很容易通过薄层液膜扩散到金属表面,因此,气相过程的阴极过程主要发生O的去极化反应,发生不均匀的轻腐蚀。

  虽然对于储罐内壁防腐还可采用增强阳极控制和增强阴极控制的防蚀方法,如在不改变油品质量的前提下,向介质中添加阳极缓蚀 剂增强腐蚀过程的阳极控制程度或应用阴极缓蚀 剂增强阴极控制腐蚀过程的控制程度等,但目前该方面报道极少。


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