钢制油品储罐在油品储运过程中发挥着关键作用,在石油化工等工业领域得到了广泛应用。储罐在服役过程中,经常会受到内外环境介质的腐蚀,罐底板的腐蚀更加普遍,给储罐的安全运行及企业的安全生产带来了严重威胁。1 腐蚀现象和腐蚀机理

 

     1.1 腐蚀现象

　　

　　  储油罐一般建在地基上,内部盛装的物料有原油、成品油和中间产品,外部设有保温层。原油物料中通常含有水分,这部分水矿化度很高,含有氯离子和硫酸盐等腐蚀性物质。储罐外的保温层内有时会进入雨水,罐地基的不均匀沉降或裂缝,会导致罐底板与地基之间渗入地下水或雨水。这些水在自然条件作用下,不断地蒸发浓缩,形成腐蚀性水溶液,这样的腐蚀环境造成储罐罐壁的内部腐蚀和外部腐蚀。大多数企业的储罐普遍存在罐壁腐蚀问题,严重者仅三至五年就造成罐壁穿孔。某炼油厂因储油罐保温层底部吸水引起罐底板和边缘板严重腐蚀,仅1998年就对6台储罐进行换底修理;另一炼油厂的50kt原油储罐运行4年后出现穿孔,不得不停工检修;还有一炼油厂6台渣油储罐于1983年投用,1991年至1993年,有3台储罐发生了渣油泄露,腐蚀穿孔均由罐底板外侧向内侧延伸;某油田40座3000m3

　　

　　以上拱顶油罐都出现了不同程度的腐蚀,其中4座5000m3罐腐蚀*严重,这些储罐1982年投用,至1995年12月,4座罐顶腐蚀得千疮百孔,60%以上的罐顶面积严重腐蚀;某炼油厂一原油浮顶罐自1983年投用到1998年,底板穿孔达21次。

　　

　　1.2 腐蚀机理

　　

　　储罐的腐蚀现象如此严重,引起了人们对腐蚀机理研究分析的兴趣。

　　

　　储罐外壁或罐底板外侧的腐蚀发生过程是:由于储罐外壁保温破损吸收了雨水或罐基础破裂造成雨水沉积,在大气环境中构成电化学腐蚀环境。雨水、保温棉或罐基础垫层中都有可能带有水溶性氯盐。罐壁金属发生阳*溶解反应:

　　

　　阳*反应:FeyFe2++2e-阴*反应:O2+2H2O+4ey4OH-

　　

　　总反应:

　　

　　2Fe+2H2O+O2y2Fe(OH)2|

　　

　　Fe(OH)2在大气环境下转变为三氧化二铁或四氧化三铁,形成疏松的氧化层。在锈层表面,空气中的氧与水不断进行阴*反应,而在锈层与金属的结合面,则不断进行阳*反应,这种氧浓差引起的大阴*小阳*反应,由于有Cl-的存在,反应进行得相当快,从而形成局部腐蚀坑,*终导致穿孔。

　　

　　储罐内部腐蚀则主要发生在原油罐。原油中含有水、硫化物、氯化物等,其腐蚀机理是:

　　

　　Fe2++S2-yFeS

　　

　　FeS+4H2OyFe2++SO2-4+8H+

　　

　　+8e

　　

　　Fe2++2H2OyFe(OH)2+2H+

　　

　　Cl-能穿过硫化物氧化皮表面,使腐蚀处形成一个强酸区,从而加速金属溶解,形成蚀坑并不断加深。

　　

　　2 储罐腐蚀检测

　　

　　  储罐腐蚀状况直接影响油罐的安全和使用寿命。中国石化集团公司设备检修规程规定油罐每3~6年开罐检查一次;日本消防法规定容积大于1000m3

　　

　　油罐必须做开罐检查:容积小于10000m3

　　

　　的储罐每10年至少检查一次,大于10000m3的储罐

　　

　　装置#设备

　　

　　石油化工腐蚀与防护PetrochemicalCorrosionandProtection

　　

　　2002,19(5)#15#

　　

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　　每5年至少检查一次。储罐外壁腐蚀检测要检查外保温破损状况、罐底板翘曲和罐基础破裂情况,在发现问题的部位进行腐蚀检测。对罐内壁的腐蚀检测,则只能在对储罐清扫之后进行。储罐检测的传统办法是进行外观检查和超声波测厚。表1是某厂对一台穿孔的罐底板测厚检测结果。

　　

　　表1 某原油罐底板测厚数据

　　

　　测厚时间(年,月)测量厚度/mm原厚度/mm1997-114.9~7.56.01998-03 4.2~8.6  6.0

　　

　　  外观检查和超声波测厚可以检测出壁厚减薄或内表面腐蚀坑,但很难发现底板背侧腐蚀坑,另外仅看超声波测厚数据很难准确反映罐底板的腐蚀状况。用漏磁检测仪可以在不破坏防腐蚀涂层的情况下实现对罐底板的逐张扫描检测,并用计算机记录检测信号,经过分析处理,绘成罐底板壁厚截面图及蚀坑或穿孔的三维信号图,显示壁厚数值及蚀坑大小。漏磁检测仪在国外应用已十分普遍,由天津石化公司机械研究所开发的样机已经投入生产,2002年初即可投入检测应用。

　　

　　3 储罐防腐蚀措施

　　

　　  为加强储罐的使用、维护和管理,中国石化集团公司对储罐防腐蚀工作提出了明确的规定和要求。根据企业的实践经验,涂料防护和电化学保护相结合是目前公认的罐底板防腐蚀措施。改变油罐保温结构,使罐壁保温底部离开底板100mm左右,防止保温层吸水受潮以及改善储罐底板与基础

　　

　　的配置,同时防止雨水进入罐底边缘板和基础的间隙也很有效。石家庄炼油厂对8号罐区的802和806罐采取了牺牲阳*保护处理。对802号罐选用11kg镁阳*,沿罐周边水平埋入38支,埋入深度2m,选18个测试点进行保护电位测试,电位在-1.05~-1.22V;对806号罐,选择8kg镁阳*,沿罐周边竖直均布埋设75支,选8个测试点进行测试,保护电位在-1.01~-1.17V。两罐均达到了阴*保护国际通用标准即保护电位低于-0.85V。中石化管道储运公司1999年对6号罐(20000m3,直径40m)大修期间,在罐底板下埋设了多支参比电*,将原角钢接地改为锌阳*接地,在罐两侧安装了两口深井阳*地床,阴*保护获得了成功。

　　

　　4 结论与建议

　　

　　  中国石化集团公司已经作出规定,要求企业对储罐进行定期检测,并采取适当的防腐蚀措施。传统的清罐后进行外观检查和超声波测厚的方法,仅能发现一些腐蚀现象,不能很好地检测出罐底板背面的腐蚀坑,采用罐底板漏磁扫描检测仪可以解决这个的问题。而且涂料和电化学联合保护是经济有效的储罐防腐蚀措施。