集油储罐腐蚀原因分析与防护措施

于贺(大庆油田有限责任公司第一采油厂，黑龙江 大庆 163001)

1 储油罐底板以及底圈壁板腐蚀原因

1.1 原油成分分析

原油中所含有的微生物、腐蚀性杂质、泥沙等杂质沉淀于底部位置，罐内呈现出活性溶解沉积水状态。而原油样品内含有大量阴离子，其中比例较大的便是氯离子，其次便是碳酸氢根和硫酸根离子，通过检测发现，物质PH值呈现出中性状态。而罐底层部位也产生了严重的腐蚀问题，主要是点蚀，同时还存在部分溃疡腐蚀问题，出现点蚀是罐内底部沉积水中所存在的氯离子所导致的，其可以直接从锈蚀层穿过，渗透硫化物氯化层，导致罐内阳极溶解速度不断加快，产生微小腐蚀坑。罐内积水还存在硫酸盐还原菌等物质，在溶解了二氧化碳以及硫化氢等有害物质条件下，进一步扩大了罐子底层腐蚀性。碳酸氢根还容易形成片状以及坑点状局部腐蚀。随着介质温度、酸度的提高，同样会使腐蚀加速。

硫酸根离子还会出现酸的循环再生现象，在不断反应中，形成硫酸亚铁，但通过添加水分，溶解处理后，便会再次形成氯化物以及游离酸，增强溶液酸性，加速溶解，导致腐蚀坑面积不断扩大，罐底腐蚀速度加快。

因为原油中现存微生物主要成分是污泥，容易出现溃疡腐蚀。而罐顶层以及周围侧板虽不会直接接触原油，但依然存在属气相腐蚀等问题，主要组成内容为硫化氢、氧气等，处于中等腐蚀水平。

原油直接接触侧板，属于油相腐蚀，呈现出轻度腐蚀水平，至于管内侧板和底层之间油水接触最多，属于水相腐蚀，达到最高腐蚀水平。

1.2 油罐底板和底圈板内部表层腐蚀

电化学腐蚀主要原理是金属容易和电解质溶液产生反应，最终形成电化学腐蚀，普遍属于盐、土壤、酸、碱溶液内所出现的金属腐蚀。金属组织和对应表层不均匀，导致金属表层产生电位差，形成细微电源。电化学腐蚀下，电位低的便是阳极，阳极反应下，在溶液内添加金属原子，形成金属溶剂离子以及水合金属离子。电位相对较高的便是阴极，而阴极反应下，金属内残留过量电子被溶液内电子接受体以及去极化剂所融合，形成还原反应。比如碳钢处于溶解氧下，电子会持续从阳极朝着阴极流转使得金属离子被不断溶解，形成腐蚀问题。油罐底层和底圈板表层，运输和储存过程中所含水分和凝结水沉淀于罐底部，形成电化学腐蚀。

在涂层缺陷的情况下下，增加了腐蚀几率，需通过合理设计配置防腐涂料以及添加剂配置防腐涂层。在配置中需要有效隔离其中危险元素，包括金属、水和电解质、氯等，可以提高防腐水平。但因为涂层表层微孔的存在，在产生老化现象后，容易出现龟裂、剥离等现象。假如施工质量不足，还会产生各种针孔，金属暴露在外部的部分直接转变为小阳极，涂层部位属于大阴极，产生局部腐蚀电池，容易威胁漆膜完整性，进而腐蚀油罐。

1.3 罐底板和底圈板外部表层腐蚀

大气腐蚀也是储油罐腐蚀的主要原因，储油罐在夏秋季长期处于在雨水天气下，外表面会形成电化学腐蚀问题。而在冬春季节中，因为罐内金属腐蚀部分呈现出相对干燥的状态，在通氧环境下，使得黑色氧化铁被渗透的氯元素所氧化，形成氧化反应。所形成的氧化皮直接从金属表面脱离，形成氧化铁以及铁锈，使钢板腐蚀速度不断加快，导致储油罐产生穿孔现象。土壤腐蚀方面，储油罐底板主要设置于基础砂层当中，同时也会设置于沥青砂内，由于沥青砂存在较大开裂几率，以及储油罐中油量交替增减，导致基础水分直接渗入裂缝到油罐内，腐蚀油罐外部底板。甚至水还会通过储罐底板和罐侧面渗透下来，缝隙内存在一定水分滞留，构成大阴极小阳极彼此反应，腐蚀缝隙。如果油罐温度持续提升，蒸发底板内部水分，则会降低缝隙区域PH值，导致盐分浓度增加，产生自动催化现象，导致腐蚀速度加快。氧浓度差电池腐蚀也是导致出现储油罐腐蚀的原因之一，而氧分浓度差是因为储油罐基础和储油罐底部之间没有进行充分接触，降低了储油罐中心和罐子周围透气性，导致紧密处无法提供充足氧气，产生缺氧区域，腐蚀较为严重的部位和松弛部位拥有充足的氧供给，因为透气程度差异形成的氧浓度差电池，其中缝隙内部呈现为阳极的状态，持续进行溶解，阳极反应下形成铁离子，通过氧化反应进行转换，氯离子反应作用下，导致缝隙内部不断被溶液酸化，产生储油罐底板腐蚀。

2 储油罐防腐措施

2.1 油罐底板和底圈板内层保护

对于罐内阴极保护应该以牺牲阳极方式为宜。对于阳极尽量避免选择镁阳极和锌阳极，可以选择铝合金阳极，而阳极呈现为一种环状分布状态，可以在罐底进行直接焊接。在阳极消耗占初始重量的85%条件下，可以在清罐时实施替换。不断扩大阳极数量，限制阳极板块高度，优化阴极保护成效，确保在残水条件下维持稳定，具体保护覆盖面为罐整个底板和罐壁下方低于1.8 m以下的表层。

在原油罐内部涂抹有效的防静电以及防腐材料，尽量选择具有良好抗渗、抗冲击、抗阴极剥离能力的材料，提升材料耐水性和黏着度，具有较高的耐温性。电阻率低于1×108 Ω。表层喷砂处理需要达到SA2.5级，尽量在喷砂处理区域内避免通过动力工具除锈。

对涂装环境内需要把温度控制在5～35 ℃之间，将相对湿度控制在80%之内。在内部涂抹防腐涂料过程中避免选择牺牲阳极保护，建议涂抹T521聚氨酯防静电涂料充当面漆，搭配碳黑充当有效的导电素材，选择有机耐热漆对加热管和支架进行施工处理，至于中间漆可以选用E544环氧充，将T558无机富锌当成底漆。

对于绝缘油罐，需要选择适合防腐材料，结合聚氨酯和耐腐蚀环氧树脂进行合理配置，设计甲乙双组分，由面漆和底漆构成，同时也存在底面合一型，具有良好的绝缘性、抗冲击性、柔韧性以及附着力，能够耐水、耐油、耐盐、耐碱、耐酸，耐温度在60～80 ℃之间的含油污水和原油，耐短期蒸汽吹扫蒸罐，适合原油罐防腐。选择阴极保护和涂抹防腐涂料的共同应用法，在实施阴极保护基础上，涂抹防腐材料，通过集中电流保护技术，对裸露部分进行合理保护，有效弥补涂层缺陷，其属于一种经济有效的方法。

因为罐底层设置了牺牲阳极，而经过阳极能够顺利导出静电。所以无需涂抹防静电涂料。选择具有良好耐磨性、抗冲击能力、耐化学介质浸泡、粘结力的重型玻璃鳞片涂料。

2.2 油罐底板和底圈板外层保护

罐外部网状金属钛的阳极阴极保护属于全新外加电流罐底保护系统，属于阴极保护，此系统涵盖钛导电片以及混合金属氧化物对应阳极带等部分构成，可以在混凝土和防渗膜以及罐底板之间设置阳极网，和罐底板之间最少相距15 cm，不需要额外填料。在具体设计操作中，应该按照垂直交叉方式，设置钛连接片和阳极带，并进行焊接处理，将阳极电缆和钛连接片密封焊接。如果需要实时监测电位，还应该额外设置钴或硫化钴。此网状阳极具有接地电阻低、应用寿命长以及保护电流均匀分杂散电流小等特征，不会干扰腐蚀其他结构。适用于大型储罐外部底板，能够有效进行阴极保护。

在外层涂抹防腐涂料，由于原油罐底层下面在涂抹完防腐层后，无法继续实施二次涂装，为此防腐覆盖层应该保证可焊接性，避免对覆盖层整体结构造成破坏。如果没有实施阴极保护，还可以额外选择具有良好粘结力、防锈能力、耐溶性、耐磨性、耐老化、耐热性的无机富锌涂料，确保其中的漆膜具有良好阴极保护作用，且属于水性。原油罐底部表层实施涂装前，需要率先将钢板表层水分、泥沙以及油污等杂质彻底清除，使金属表层维持良好的清洁与干燥状态。涂装过程中，需要严格把控覆盖层厚度质量、漏点和外观，针对保温层外部底角缝以及金属防护层进行有效的密封处理[1]。

选择外部涂抹防腐材料的同时，搭配阴极保护。因为微孔被全面覆盖，长期应用老化后容易产生剥离问题，甚至还会出现裂缝。选择单独涂料无法发挥出相应的保护效果。如果选择阴极防护和涂料相结合的方法实施防护处理，能够通过集中电流保护裸露金属，弥补涂层中的针孔问题，这也是防护罐底板表层的主要措施。对于外壁部分防腐材料，应该结合不同地区的气候特征合理选择防腐材料，对于外壁应该选择耐高温、隔热且防腐涂料，可以帮助控制漆膜日光热老化问题。随后在外部添加保温层，有效缩减储罐金属对应热膨胀率。可以选择LOB-2Y标志的防腐面漆，此涂料能够在强烈日光照射下维持良好性能，不易降解、变色，确保土层长期维持稳定外观。

2.3 罐底边缘板防腐

为了避免雨水通过缝隙进入原油罐内，普遍会在缝隙中填充石棉绳，随后通过玻璃纤维布以及防水胶密封整个原油罐，但该种方法防水效果不足。建议选择通过边缘板外下部位焊接圆钢、切削环梁外露角的结构方法，对已建储罐切削环梁外露角，同时在边缘板外部下沿焊接一圈D6圆钢，结束焊接工作后，通过防水密封胶实施密封处理，彻底填充密封焊接位置，选择该种结构能够控制水分通过缝隙渗透，降低由于边缘板上翘所产生的积水问题，整体施工效果较好，施工便利。

原油罐中选择牺牲阳极法，无法有效保护边缘板外露部分，外露部位因其处于恶劣生存环境下，建议选择热喷涂铝防腐。而对应喷涂层能够顺利接受相应的高温考验，进一步阻隔腐蚀介质渗透，避免钢板于介质内受到电化学腐蚀，而铝覆盖层还可以发挥出牺牲阳极功能，此次方法尽管需要较大的一次性投资，但能够确保后期工程中一劳永逸。