石油管道和储罐的腐蚀及其防护技术

周耀(中化兴中石油转运(舟山)有限公司，浙江 舟山 316000)

0 引言

石油作为重要的战略物资，对工业发展有着不可替代的作用。由于材料的特殊性，石油在运输和储备的过程中，往往会因为腐蚀而造成损失。所以要增强管道以及储存罐的防腐特性保证石油的运送以及储备稳定。

1 造成石油管道与储罐腐蚀的原因

石油作为一种重要的能源，在外表上呈现粘稠与深褐色，为液体状。由于石油广泛应用在能源供给工业制造等工业的各个领域中，所以也被称为工业的血液，在战争和日常国家发展中，石油也被称为首要的战略级能源物资，由此可见石油的重要程度。随着工业化的迅速发展，石油的需求量逐年增加，我国作为石油的消耗大国之一，对石油有着广泛的需求，所以对石油的运输以及储存等工作非常严格[1-2]。因为各输油管道以及储存罐使用频率高，时间长，而且大部分石油管道与储罐的制作材料为金属，但是石油作为一种天然能源，其本身存在少量的硫化物等成分，而这些成分会对金属造成一定的腐蚀。从全球角度出发，石油资源的大量需求，以及各国之间对石油资源的激烈竞争，所以油田为了增加石油的开采量，满足国家发展对石油的需要往往会在石油中加入许多添加剂，从而导致石油的含硫量越来越多，因此加剧了对管道的腐蚀，导致管道与储罐的使用寿命并不能依据设计时的标准。

我国的石油管道大部分都是由金属材料构成，但是这些材料在使用的过程中往往受到环境及气候等因素的影响。从两者之间会发生间质性反应，导致管道与储罐出现腐蚀的现象。所以管道的施工方式并不能缓解管道的腐蚀情况，无论是深埋施工还是架空施工，都会造成金属的逐渐腐蚀。管道的腐蚀反应最主要的原因是金属与环境气候等各类因素产生化学反应，电化学反应等原因。

2 对石油管道的防腐措施

2.1 保护膜涂层防腐

保护膜防腐实质上指的就是通过为石油管道通过相应的适配的化学材料，对石油管道的外层环境进行优化，从而将石油管道和外界相隔离，减少外界腐蚀因素对石油管道造成的损害，从而达到石油管道的防腐处理。一般来讲，保护层防腐是石油管道防腐中最常见的保护方式之一，该方案具有价格便宜和操作方面的优势，所以在实际的石油管道防腐保护中得到了大量的应用。虽然该方法较为实用，但是在实际应用中还是有着许多问题需要进一步的改进，其中最主要的问题就是涂层容易遭受到损害[3-4]。在石油的实际运输过程中，因为管道时常和外界事物产生碰撞和摩擦，所以久而久之便会造成石油外涂层的磨损损害。因此降低了涂层的使用寿命，从而导致其防腐效果达不到理想目标。为了减少这种情况的发生，就要依据使用环境进行进一步的处理，选择恰当的防护保护方法，首先可以对涂层的原料进行进一步的优化，让涂层尽可能的达到最优的防腐保护效果，所以在实际的防涂层材料中，常使用二层聚乙烯，三层聚乙烯等成分。将优化后的燃料对水管道与储存罐进行再次的涂层技术方面的加工，尽量保证涂层可以满足管道和储存罐的防护需要。在实际应用中石油管道与储存罐的防腐，往往需要实行三层涂层防护处理，首先管道与储存罐最里面的一层涂料往往是环氧粉末，中间一层为粘结剂，图层的最外层为聚烯烃。三层防护涂层技术可以有效的对石油管道进行防腐最大限度的提升，最终减少了在实际过程中因为碰撞挤压造成的防腐涂层的损坏，从而降低石油管道储存罐的防腐效果。能够有效避免石油管道与储存罐，因为腐蚀带来的经济损失和危险。

2.2 阴极保护

阴极保护技术的使用由来已久，最开始出现于上世纪三十年代，工业的快速发展大大增加了石油的需要，所以在科技的日新月异下，阴级保护技术开始用于管道与储存罐的防护处理。该技术在五十年代得到了广泛应用，其防护技术的发展已经有了成熟的运营体系[5-6]。该技术的突出优点在于涂层保护中的许多缺陷都可以由该技术进行弥补和完善，利用该技术，可以对原有的促成保护技术进行弥补，从而提高石油管道和储存罐在使用过程中的防腐效果和安全性。该技术发展成熟有明确的规定标准和严谨高效的流程标准，另外该方法在实际应用中操作简单并且价格低廉，而且在环境保护方面有着明显的优势，对地下环境不会起到破坏和污染影响，还可以保护管道与储存罐的电流环境，对杂散电流进行排流。

2.3 活性金属防腐

在石油管道与储存罐中腐蚀原因中，大部分原因是因为化学反应导致，所以对导致水管道腐蚀的相关化学反应进行研究，对其形成机理进行探索，可以减缓腐蚀情况。其主要化学反应指的是家属材料，在化学反应中为阳性，其性质相对活跃，所以在失去了电子产生了因阳离子时，便会形成阳极。同样的阴离子也会产生相应的效果形成引起阴极，所以就会导致管道产生类似电池的效果，从而加速管道腐蚀[7]。通过该化学反应原理可以进行管道改良，例如在管道中加入比管道金属更加活跃的金属元素让该元素首先被氧化形成阳离子，降低了石油管道自身所产生的化学反应，从而降低了管道的氧化情况，起到延缓腐蚀、保护管道的作用。

2.4 上管道外防腐

上管道外防腐指的是对管道进行刷防锈漆，防锈漆一般包括两种底漆与面漆两种。底漆有着抗腐蚀和粘合力强的特点，面漆往往采用韧性较强的铝粉漆在涂抹的过程中要依据严格的工序步骤进行，该防腐技术主要是减少环境地质和气候等原因对管道的负面效果。通过物理方式为管道进行保护层防护，从而减少外侧的腐蚀，但是管道内侧却无法得到相应的保护效果，所以在使用外层涂抹防护的同时，还要对内侧的防腐进行相关的处理。

3 石油储存罐的防腐

3.1 石油储存罐罐内防腐

在石油储藏罐的防腐中。罐内防腐是最重要的部分。在实际的防腐操作中，一般依据不同的原油种类进行相应的储存罐装填。比如汽油与柴油等不同原油都需要不同的储存罐装备，一般储存罐包括顶罐和浮顶罐的两种。不同种类的储存罐，其防腐处理也有着很大不同。依据实际经验，罐内防腐是最重要的环节，由于罐内是石油液体的直接接触部位，所以根据罐内接触部位的不同，也会有着不一样的防腐技术，例如有些地方主要受到电腐蚀，有些地方受到化学腐蚀。

一般来讲，对石油液体直接接触的部分，往往受到气体腐蚀，腐蚀气体主要为酸性气体，还有一些成分是在石油输入的过程中所带进的二氧化碳或者是水蒸汽。这些成分会与石油的一些挥发气体进行化学作用，产生一定的酸性气体，从而导致石油罐的顶端腐蚀，该过程往往被称作氧气去极化反应，该化学反应会对储存罐顶部造成相当严重的腐蚀，根据实际腐蚀情况，气体腐蚀效果甚至比直接接触石油液体部分的罐体严重许多，甚至能超出后者10倍以上[8]。还有一种情况是在进行石油运输中会因为罐体的不稳定产生石油的碰撞晃动的情况，这种情况会导致石油产生更多的挥发气体，挥发气体和液体交融的地方会造成更加严重的腐蚀，甚至比气体单腐蚀情况还要严重。

除了不与石油直接接触的罐顶位置，罐壁和罐底等直接接触石油的地方也会产生相应的腐蚀，一般来讲罐壁和罐底时间过长便会导致相应的化学性质改变，与罐壁不同，罐底的腐蚀因素较为复杂，首先是水分子堆积导致的腐蚀，另外由于石油中的各项杂质堆积所导致的腐蚀。这其中不仅仅是化学腐蚀，还包括电化腐蚀等情况，总的来讲，其最主要的腐蚀情况还是化学腐蚀。针对这种情况最常用的是涂层防腐技术，在材料选择上要选择具备耐酸碱腐蚀以及具有强附着力特点的材料进行，其中环氧类涂料的使用较为广泛，而且碳纳米聚合物也因为具有优秀的强耐温性，大量应用在轻储罐的防腐蚀处理中。另外还可以使用阴极保护技术对储存罐进行电气化防防腐。另外还要注意在设计储存罐的研发阶段，首先要断储存罐中经常被腐蚀或者是腐蚀严重的部位进行强化处理，例如增加金属的材料厚度，从而延长储罐的寿命，并且在储罐的使用中要定期进行维修检查，查看罐内的腐蚀情况降低，由于腐蚀带来的经济损失和事故。

3.2 储罐外防腐

储罐防腐除了除罐内防腐，还包括储罐外防腐。储罐外壁受到的腐蚀主要来源于空气环境，也就是常说的大气腐蚀。在实际情况中，罐壁外的腐蚀程度往往和罐体所经过的区域气候和环境有着密切的关系，另外也会受到空气质量等环境因素的影响。比如在我国沿海城市，由于沿海城市的水气和湿气与内陆地区相比明显较高，并且沿海地区的经济较为发达，工业发展程度高，其空气污染也比较高，因此导致空气中的各类污染物要高于内陆地区，比如二氧化硫与二氧化碳的含量。所以这些空气污染成分便会对储罐的外壁造成腐蚀，所以需要在罐外进行涂层处理材料，要选择能够防水的油漆与油脂等材料，也可以选择具有防酸性的环氧类涂料。另外提高石油的品质和选择耐腐蚀材料，石油在进行入罐储存时，要做好相应的处理，尽量减少相应的具有腐蚀性添加剂，尽量选择耐磨性好的罐体材料，以此来避免不锈钢材料经常出现的点蚀和应力腐蚀导致的开裂现象。

4 结语

石油作为工业化发展的最重要战略物资之一，对国家的经济发展和国家安全有着重要的意义。所以在石油管道的运输和储备中做好这类工作是维护石油战略储备任务安全与保障国民经济发展需要的重要工作，必须给予相应的重视。想要减少石油管道和储存罐的腐蚀，就要依据实际情况选择各类保护方法，另外在能源方面也要提高石油的本身质量，选择防腐效果好的材料进行管道和储罐的制作。