近海油田钢质原油储罐腐蚀机理分析与防护

王　萍　烟台汽车工程职业学院

近海油田钢质原油储罐腐蚀机理分析与防护

王萍
烟台汽车工程职业学院

辽河油田原油储罐储存的原油含有水、无机盐、硫化物、有机酸等腐蚀性化学物质，造成储油罐内顶部、底板及加热盘管发生严重腐蚀，甚至导致某些储油罐发生罐顶塌陷和罐底板穿孔漏油事故，影响生产正常运行。原油储罐腐蚀主要有罐顶与罐壁外腐蚀、罐底外腐蚀以及储罐内腐蚀。通过分析罐底沉积污水中的腐蚀性成分，确定引起腐蚀原因。采取的防护对策包括：改进储罐的设计，增加防雨檐，减少雨水与罐表面接触；罐底边缘板的防腐蚀、防渗水等采用CTPU玻璃布+防水涂料的工艺技术；涂料与牺牲阳极联合保护技术。

辽河油田；原油储罐；沉积污水；牺牲阳极；防腐

辽河油田已开发建设40年以上，其中钢质储罐是储存原油的重要设备。随着使用时间的延长，储罐内所储存的原油含有水、无机盐、硫化物、有机酸等腐蚀性化学物质［1］，造成储油罐内顶部、底板及加热盘管发生严重腐蚀，甚至导致某些储油罐发生罐顶塌陷和罐底板穿孔漏油事故，影响生产正常运行。

1　原油储罐腐蚀现状

2014年，对辽河油田1 000 m3以上的储罐腐蚀状况进行了调研，结果发现很多储罐发生了不同程度的腐蚀，储油罐内部腐蚀严重，外部腐蚀轻微，储罐内部腐蚀程度以加热盘管最为严重，罐底及与底板“T”形相交的第一、二圈板较严重，罐顶次之，罐壁最轻，腐蚀形貌如图1所示。

图1　2 000 m3沉降罐内加热盘管投用3年后腐蚀穿孔

辽河油田介于海洋与大陆之间的过渡区域，其空气潮湿，雨量丰富，且海风中夹杂着大量盐类颗粒，沿海岸土壤电阻率低、含盐高，原油污水中含有酸、碱、盐等，使储罐受到了内、外腐蚀介质同时作用［2］，且多集中在储罐底板和罐壁底部。

原油储罐使用的主体材质为Q235B，内部空间分为气相、油相和水相，处于污水层的罐底板、距罐底2.5 m以下罐壁及加热盘管腐蚀为大面积麻坑、局部点蚀及点蚀穿孔，形状多为不规则圆形，穿孔处孔径达10 mm左右；罐壁3 m以上是油层，该处腐蚀轻微；罐顶腐蚀表现为麻坑、点蚀。

2　原油储罐腐蚀机理

辽河油田原油储罐腐蚀主要有罐顶与罐壁外腐蚀、罐底外腐蚀以及储罐内腐蚀。通过分析罐底沉积污水中的腐蚀性成分，确定引起腐蚀原因［3］。

以某站1 000 m3储罐为例，采用Z-2000型原子吸收分光光度计、梅特勒全自动电位滴定仪等，参考《油田水分析方法（SY/T 5523—2006）》标准分析罐底沉积污水组分，结果发现沉积污水成分复杂，Cl-含量高达32 383 mg/L，高浓度Cl-能促进腐蚀过程的发生。因Cl-半径小，污水中存在Cl-时，碳钢易发生点蚀、甚至穿孔。高矿化度沉积水电导率高，能加速电子迁移，促进腐蚀反应进行；同时腐蚀产物在盘管表面沉积，抑制了氧扩散，形成局部氧浓差电池，产生垢下腐蚀，增加孔蚀深度。

油罐所处地区空气潮湿，由于防护措施失效、密封不严，海风吹进保温层使罐壁处于潮气中。因此，储罐外表面主要为大气腐蚀，有以下3点影响因素：

（1）水膜的形成。大气中夹杂着许多氯化物和盐类颗粒，极易贴附在钢罐表面，尤其氯化钠、氯化镁等氯化物具有很强的吸湿性，在罐表面冷凝形成一层水膜［4］。由于水的溶解作用，水膜中含有溶解液，同时盐溶液附在液罐表面，而盐溶液比纯溶剂的蒸汽压力低，使水汽更容易凝聚，加速了水膜的形成。

（2）氧扩散的影响。由于水膜的存在，氧气极易到达钢材表面，而钢材腐蚀速率与罐表面溶液中氧气含量有直接关系。因此水膜的存在，加快了潮湿环境中钢质储罐的腐蚀速率。

（3）盐类的影响。近海岸大气中含有许多盐类颗粒，很容易吸附在储罐表面，加速水膜形成，使储罐外表发生严重点蚀。当储罐表面有物理性质不均匀或伤痕的区域，盐类离子首先会在这些部位与钢材作用，蚀核也在这些部位率先形成，由于氧富裕，同时伴随着催化酸化作用，使蚀坑逐渐加深，直到腐蚀穿孔。

3　储罐防护对策

3.1储罐外壁

改进储罐的设计，增加防雨檐，减少雨水与罐表面接触。储罐表面涂防锈料作为防腐层（可选用氯磺化聚乙烯、高氯化聚乙烯、过氯乙烯树脂等），外加岩棉保温材料，密封镀锌铁皮保温层，以防止雨水进入保温层。储罐外壁底部防腐需拆卸底部20 cm高的保温层，该板的底部边缘裸露在大气中，使罐壁总处于干燥的环境中，即使有雨水进入保温层也能很快排出。将护坡顶面降低到与罐底板水平，保证罐壁处不存水，并对内、外壁进行补强处理，对所有底圈带板均作补强，补强高度为50cm。

3.2储罐底板外表面

钢质原油储罐罐底边缘板的防腐蚀、防渗水等采用CTPU玻璃布+防水涂料的工艺技术，CTPU具有附着力好，防水效果好，抗变形能力好，延长率可达500%，维修方便，使用寿命长。该工艺能使储罐罐底外边缘板防腐效果更好，无开裂、无渗水且长久耐用。对土壤电阻率较低的沿海地区，应采用牺牲阳极保护，牺牲阳极保护关键在于阳极材料的选择，常用的阳极材料主要包括高硅高铬铸铁、石墨、钛阳极、柔性阳极等。

对于新建原油储罐采用混合金属氧化物网状阳极系统对罐底板外表面进行腐蚀保护。网状阳极是一种钛基金属、贵金属氧化物带状阳极连接片交叉焊接组成的外加电流阴极保护辅助阳极，将该阳极网嵌在防渗膜、混凝土和罐底板基础或储罐基础之间，对原油储罐底板进行充分保护，可提高储罐使用寿命。

3.3储罐内部

根据腐蚀情况，储罐内壁防腐涂层材料须具有如下性能：优良附着力，耐蚀性，耐阴极剥离性，耐酸、碱、盐，耐冲击性以及耐磨等；还须采用抗静电涂料，能够和牺牲阳极保护配合。其内壁涂料采用聚氨酯防腐蚀涂层（厚度＞0.15 mm）、防静电无溶剂环氧涂层、热喷涂锌铝涂层等，如SY-93型防静电防腐涂料、SY01环氧改性涂料，均可取得较好的防腐效果。

3.4涂料与牺牲阳极联合保护

针对现场调研的储罐腐蚀现状，在含水高、腐蚀严重区块选择了1 000～5 000 m3沉降罐5具，采用EEC涂料与Al-Zn-In-Mg-Ti-BI牺牲阳极联合保护技术，分区域采取不同的防腐工艺进行储罐内防腐工艺设计，见表1。2013年，进行储罐整体防腐施工现场试验，试验过程严格按照设计方案及施工标准要求进行防腐施工。

表1　储罐内防腐工艺设计

储罐整体防腐施工现场试验结束后，通过对储罐内壁被保护部位的电位进行近参比法测量，评价阴极保护效果。测量方法是将饱和硫酸铜参比电极与信号线连接，从储罐顶部将电极放入罐底，用万用表进行电化学电位测量。

从测试结果看出，储罐罐壁电位≤-0.85 V（相对于饱和硫酸铜参比电极），说明安装的牺牲阳极达到了电化学保护效果。

4　结语

针对辽河油田原油储罐的防腐需求，采取改进储罐设计、增加防雨檐，以及牺牲阳极与涂层防护、外加电流法与涂层等多种防腐技术联合防护措施，严格按施工方案进行施工，对原油储罐顶板、壁板、底板建立了日常巡检与腐蚀防护管理制度。对原油储罐进行防护处理可防止腐蚀对罐体带来的安全隐患，延长储罐的使用寿命，保证设备正常运行。

［1］高继峰，刘德绪，龚金海.钙离子对L360管线钢的腐蚀［J］.油气田地面工程，2014，33（10）：31.

［2］梁洪爽，史艳华，赵杉林，等.我国沿海大型原油储罐防护技术研究［J］.腐蚀科学与防护技术，2014，26（2）：173-177.

［3］张延丰.影响沿海地区储罐腐蚀的因素分析［J］.腐蚀与防腐，2000，21（8）：365-367.

［4］张乃禄，肖荣鸽.油气储运安全技术［M］.西安：西安电子科技大学出版社，2013：44-50.

（栏目主持杨军）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.7.007

2015-05-15