储罐加热盘管防腐改进研究

李 岩，杨 锋 （中石油长庆油田分公司第二采油厂，陕西 西安745100）

储罐按功能可分为沉降罐、净化油罐和事故罐3种，长庆油田公司第二采油厂目前建有储罐161具，规格为5000～10000m3储罐23具，其中沉降罐6具；规格为1000～5000m3储罐34具，其中沉降罐19具；规格为100～1000m3储罐104具，其中沉降罐14具。

2009年，长庆油田分公司第二采油厂因加热盘管腐蚀维护储罐29具，投入清罐、维护资金200余万元。其中木一综合站、悦三转、中集站等站库的沉降罐加热盘管有效使用寿命仅1年，维护频繁，严重影响站点正常的生产运行。从现场看，加热盘管多处外腐蚀穿孔，防腐涂层脱落，目前采取的环氧富锌涂层防腐工艺已不能满足加热盘管防腐要求。另外，加热盘管依靠法兰连接，若法兰腐蚀或法兰垫子刺漏，或施工时焊接出现质量问题，则焊缝出现渗漏，仍需更换盘管。

1 腐蚀机理及因素分析

1．1 脱出水水质现状

通过对第二采油厂脱水站的污水进行取样分析，发现近乎一半以上的污水样呈现黑色特征，而且泥沙含量较大，在取样口附近能明显地闻到从采出水中散发出刺鼻的H2S气味。从总体来看，经过处理后的采出水中机杂一般在80～200mg／L，含油量在30～100mg／L，硫酸盐还原菌103～105个／ml，腐生菌103～104个／ml，硫化物含量20～150mg／L，大部分采出水呈现偏碱性的特征，水中CO2的含量较高。

1．2 化学腐蚀机理

由于环境介质的组成、浓度、压力、温度、pH值等千差万别，金属材料的化学成分、组织结构、表面状态等各种各样，加之受力状态的不同，由此决定腐蚀本身是一个十分复杂的过程。现场主要从污水水质、溶解氧、细菌、硫化氢、悬浮物及含油量等因素对腐蚀的影响进行分析研究。

1）回注水质的影响 污水的高矿化度和各种离子含量在油田污水系统的腐蚀问题上起很重要的作用，油田污水的腐蚀性通常也以矿化度来描述，依据造成腐蚀的程度，矿化度大于20000mg／L的称为重腐蚀污水。由水样分析可知，第二采油厂所产采出水矿化度在30000～80000mg／L，属于重腐蚀污水。

2）溶解氧的影响 由于氧具有较大的电负性和较高的电极电位，因而具有较强的氧化势和阴极去极化能力。在水中溶解氧与金属本体组成以金属为阳极、氧为阴极的腐蚀电池，形成点蚀［1］。

3）细菌的影响 在脱出水中存在大量硫酸盐还原菌、腐生菌、铁细菌等厌氧菌或兼性厌氧菌，是引起腐蚀的主要原因之一。其中危害最大的是硫酸盐还原菌，它能与硫化物生成FeS及Fe（OH）2的二次沉淀。硫酸盐还原菌在厌氧环境下能将水中的水溶性无机硫还原成H2S，对钢罐及管线易形成腐蚀产物FeS。铁细菌以及能够产生粘液的腐生菌，这些菌的数量超过一定值后也能产生氧浓差电池，致使金属本体腐蚀。

4）硫化氢的影响 水中的硫化氢具有腐蚀性，当硫化氢含量高时可向钢铁内部渗透形成氢脆，引起钢铁晶格变异性破坏［2］。水中硫化氢的来源：一是从油层中带来的，二是水中硫酸盐还原菌将有机物分解 （异化作用）所产生的，三是水中硫酸盐 （CaSO4）和原油中烃还原生产硫化氢，四是硫酸盐还原菌对硫酸盐的还原。正是由于硫化氢腐蚀性的存在，对金属系统的破坏作用也是十分显著的。

5）悬浮物及含油量的影响 油田污水中的悬浮物主要为腐蚀产物、泥沙、细菌代谢产物、乳化物及机械杂质。水中的油类则主要以浮油、分散油、乳化油和溶解油4种形式存在。污水系统中含有大量悬浮物和油污给金属管壁带来的危害主要体现在以下3方面：①油膜粘附于管壁后，阻止了缓蚀剂与金属管壁表面的接触，使保护膜不能形成或保护膜不完整而导致局部腐蚀。②悬浮物和油污互相粘结在一起，吸附沉积在金属壁形成污垢，污垢堆积处，电位较低，成为阳极，在没有污垢处为阴极，形成垢下腐蚀。③污垢会增大对杀菌剂的吸附，使杀菌效果变差，助长了细菌的腐蚀。

6）其他因素对腐蚀的影响 ①温度的影响。对电化学失重腐蚀而言，温度升高，则腐蚀加快。试验表明，在50℃试样不能形成保护性膜，钢的腐蚀速率出现第1个极大值；在50～70℃之间，腐蚀速率出现过渡区，该温度区内局部腐蚀较突出。在100℃附近显出钢的第2个腐蚀速率极大值，一般认为，温度每升高10℃，腐蚀速度约增加1～3倍。②材质的影响。材质是腐蚀的内因，材质中的化学成分的不均匀将加速基体金属的腐蚀。③焊缝缺陷的影响。焊接缺陷的存在是造成焊缝腐蚀的主要原因之一，如焊瘤与母体间形成缝隙，引起应力与缝隙腐蚀。

从以上研究可知，原油储罐的腐蚀主要表现是电化学腐蚀，如何有效阻止脱出水对金属本体的腐蚀具有十分重要的作用。

2 防腐蚀改进

加热盘管通过热水 （或水蒸汽）加热，将热量传递给储罐内需加热原油，温度在60～220℃之间，管道内部受清水腐蚀，外部受脱出水中各种腐蚀因素冲刷腐蚀，温度升高加速了腐蚀速度，要求涂覆在金属管道上的涂层要有超强的附着力，良好的耐腐蚀性、耐高温性、热传导性等。另外，针对涂层保护施工中无法避免的施工缺陷问题，通常将阴极保护 （即牺牲阳极）与有机涂层保护联合使用，使被保护体极化以降低腐蚀速率。

利用现场采油污水水样，内壁的腐蚀介质为自来水，在室内模拟现场运行情况，用加热水箱进行加热，通过循环泵进行循环。整个试验装置分为A、B组，A、B组的3段盘管分别用绝缘接头进行连接，以隔开它们的相互导电性，减轻对试验结果的影响。A组盘管的涂层为现场普遍使用的普通防腐漆，其中A1没有安装阳极，作为空白盘管做对比试验用；A2安装了Al-Zn-In-Cr阳极；A3安装了Al-Zn-In阳极。B组盘管的涂层分别为2种不同的耐高温导热防腐涂料，B1和B3为防腐涂层1；B2应用了新型耐高温防腐涂层2。B1和B2安装了Al-Zn-In-Cr阳极，B3安装了Al-Zn-In阳极。试验装置见图1。

图1 试验装置图

3 室内试验结果分析

在模拟加热盘管室内防腐试验中，用电热水器加热进行循环，试验共进行了10个月。试验过程中阳极有不同程度的溶解脱落，加热盘管也有不同程度的腐蚀，试验过程中用饱和硫酸铜电极及万用表对离阳极不同距离的极化电位进行了检测。试验结果见表2。

由试验结果可以看出，防腐涂层较好的盘管阳极溶解较少，管体防腐效果好；涂层相同的条件下Al-Zn-In-Cr阳极极化电位较负，保护效果较好。涂层开裂脱落的盘管阳极溶解较多，管体也有不同程度的腐蚀，这说明阳极与防腐涂层是相互补充来达到防腐的目的。其中涂装防腐涂层2及安装阳极Al-Zn-In-Cr的盘管B2的防腐效果最好。

表2 不同距离的极化电位

［1］张玉刚 ．原油储罐的腐蚀与防护 ［J］．化工设备与防腐蚀，2002，5（4）：286-287．

［2］樊志文．E52-9环保型导静电防腐涂料的研制 ［J］．油气储运，2003，22（8）：23-26．