金属油罐腐蚀与防护措施

尹栋才

(中原油田采油六厂桥口联合站,山东菏泽 274515)

金属油罐腐蚀与防护措施

尹栋才

(中原油田采油六厂桥口联合站,山东菏泽 274515)

油罐腐蚀严重威胁着油田安全生产,通过对中原油田采油六厂联合站储油罐腐蚀现状进行调查,对油罐的各种腐蚀原因进行分析。针对腐蚀原因,提出油罐防护措施。

油罐;腐蚀;机理;防护措施

1 前言

随着石油工业的发展,设备腐蚀问题日益严重,原油储罐的防腐工作非常重要。由于开采出的原油含有各种腐蚀性的硫化氢等腐蚀性介质,加上中原油田采出水矿化度高,大量MgCl2、CaCl2水解生产具有腐蚀性的HCl,这些腐蚀性介质将引起储油罐的腐蚀。腐蚀不仅加剧设备的损坏、污染油品,一旦发生罐腐蚀穿孔,严重时还会引起原油跑损,增加火灾、爆炸的危险性,危及安全生产。

2 储罐腐蚀情况调查

中原油田采油六厂桥口联1号3 000 m3储油罐,罐高13.41 m,建于1990年,罐内采用防腐涂料、玻璃钢内衬及牺牲阳极防腐措施。2008年,储罐底部轻微渗漏,停用进行维修。通过检测发现,罐底玻璃钢内衬破裂鼓包,与罐底部剥离,金属表面出现锈蚀,腐蚀总面积为6.5m2,蚀坑沿焊缝深达6.7 mm,最大腐蚀处有1条3×6 mm蚀眼,阳极块已消耗完,罐底板下沥青砂垫层松动渗水,边缘板防腐层出现轻微鼓包现象。

3 腐蚀原因分析

该油罐的腐蚀主要发生在罐底板及油罐最底部的一层圈板沉降水部位。滞留在罐底的沉积水是引起油罐腐蚀的主要原因。

3.1 罐底上表面的腐蚀

罐底上表面的腐蚀主要表现为:①电化学腐蚀。由于油罐底部含油污水矿化度很高,含大量Cl-及硫酸盐还原菌(SRB)、H2S、CO2等腐蚀性物质形成了电解质溶液,使腐蚀加剧,当采用加热炉循环加热或盘管加热时,温度的因素及盘管支架焊接时形成的点偶因素都将加剧储罐的腐蚀。②局部破损点加速油罐腐蚀。罐底板使用的导静电涂料出现局部破损时,暴露于腐蚀性介质中的金属成为阴极,其他部分成为阳极,形成了大阴极、小阳极的腐蚀电池形态,其电化学腐蚀程度相当严重,在短时间内就会使罐底板发生腐蚀穿孔。

3.2 罐底下表面的腐蚀

罐底下表面腐蚀原因主要有以下几种:①土壤腐蚀:储罐基础以砂层和沥青砂为主,罐底板坐在沥青砂面上。由于罐满载和空载交替,冬夏季温度及地下水的影响,使得沥青砂层出现断裂缝,致使地下水接触罐的地板造成腐蚀。当油罐的温度较高时,使地下水蒸发,造成盐分浓度增加,加速了罐下表面的腐蚀。②氧浓差电池腐蚀:罐底板与砂基础接触不良,空载时接触不良;再有罐周和罐中心部位的透气性差别,也会引起氧浓差电池,这时中心部位成为阳极而被腐蚀。

4 腐蚀机理分析

原油罐底板发生腐蚀的根本原因是罐底积水,金属Fe发生如下反应:

钢材在H2S的水溶液中发生电化学反应:

钢材在H2S的水溶液中,由于阳极反应生产FeS,引起一般腐蚀,阴极反应生产氢向钢铁中渗透并扩散,引起氢脆、氢鼓包,并且生成的氢还会渗透涂料,在金属表面产生气泡而导致涂料发生剥离,同时也是发生硫化物应力腐蚀的主要原因。

硫化物的溶解反应为:

溶解的Fe2+还会发生水解,生成氢离子:

另外罐底水中含有大量MgCl2、CaCl2等盐分容易受热水解,在原油罐频繁加温操作的情况下,生产具有腐蚀性的HCl。从而加速了罐底的腐蚀,反应式为:

上述腐蚀周而复始地发生,从而罐底腐蚀就不间断地进行。

5 防护措施

5.1 施工质量的保护

严格确保油罐施工质量,特别是要使罐基础高度达到防水要求,罐底的水平度在规定范围内,防止因油罐收发油产生的应力导致罐的疲劳破损。

5.2 涂料涂装保护

在罐底板的上下表面涂装之前,应先清除表面的油污、泥沙、水分等杂质,并保持金属表面干燥清洁,采用喷砂除锈。腐蚀性强的原油储罐可以采用玻璃钢内衬防腐。

5.3 阴极保护

阴极保护有外加电源阴极保护和牺牲阳极保护,由于外加电流阴极保护,投资费用高,需要经常维护,对周围建筑有干扰,建议不采用;目前主要采用铝合金材料制成的牺牲阳极保护,使阳极材料不断消耗,释放出电流供给被保护油罐,并对整个罐区实行区域性阴极保护。

6 结束语

加强油罐腐蚀的防护,已经越来越紧迫和重要。采取防腐涂料加阴极保护等防护措施,可以有效的减缓油罐的腐蚀,确保原油储罐的安全、稳定运行,降低维修费用,实现最佳效益。

[1］倪建乐.立式圆柱形油罐基础现状和罐底板寿命[J].油气储运,1994,(5):48-50;63.

[2］李春娟.原油罐的腐蚀与防护[J].石油化工腐蚀与防护,1999,16,(03):32-33.

[3］魏宝明.金属腐蚀理论及应用[M].北京:化学工业出版社,2007.15-24.

[4］纪云岭,张敬武,张 丽.油田腐蚀与防护技术[M].北京:石油工业出版社,2006.

TQ052.9

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1003-3467(2010)18-0051-02

2010-08-21

尹栋才(1979-),男,主要从事油气集输及油田水处理工作研究,电话:13854062447。