储油罐及管道外腐蚀机理分析

庄磊

（中国石油化工股份有限公司镇海炼化分公司，浙江 宁波 315899）

储油罐管道外腐蚀现象相对较为常见，在对相关腐蚀问题进行处理管控的过程中，工程师以及相关技术人员应当结合精益化、精细化的现场管理工作，对设备的运行环境、运行原理进行分析、评估，以此来增强设备的运行质量，提高设备的运行效率。

1 外腐蚀情况与原因分析

储油罐以及管道设施所存在的腐蚀问题相对较为严重，同时在不同时节、不同区域、不同场所以及不同的湿度、温度环境会给成品油储油罐以及相应的石油管线造成腐蚀影响，具体来说包含以下几个方面。

1.1 油罐外腐蚀

油罐外腐蚀现象相对较为常见，由于油罐外表通常结合钢制材料的使用，同时在油罐的拱顶区域位置也具备较大的钢结构面积，相关区域位置受到周边环境的影响也相对较大，其表面所涂刷的防腐蚀涂层也会受到外部不良因素的影响而出现脱落、剥离的现象，比如当油罐顶部或周边积水增加，长时间导致腐蚀，再加上油罐周边大面积涂层风力剥离，从而导致油罐外腐蚀影响进一步加剧。储油罐罐底周边的腐蚀现象也相对较为常见，油罐底钢板是整个储罐的受力部位，在储油过程中由于受到油品压力的影响，其内部的结构会出现不均匀沉降的现象，久而久之会导致罐底与混凝土基座之间产生相应的沟槽，而沟槽在受到热胀冷缩的影响下会给周边积水提供汇集场地，最终造成严重的腐蚀。通过数据调研分析可以看出，储油罐底所出现的腐蚀现象相对较为严重，而罐底的积水主要来自于罐壁垂直流下的雨水，导致其底部的钢板以及涂层长期浸泡在水中，并且由于底部存在相应的沟槽，使得内部的积水很难蒸发出，最终给细菌以及植物的生长提供了外在条件，加剧了罐底的腐蚀。其次，出现罐身大面积涂层风力剥离的现象也相对较为常见，在季风季节，受到风力的影响，涂在罐身的防腐涂层也会受到相应的剥离影响，最终给罐身的防腐性能造成较大的影响。除此之外，在油罐罐顶部位出现积水的现象也相对较为常见，一般情况下，罐顶积水腐蚀主要集中于罐顶周边相对较为低洼的位置，常伴有钢铁生锈，由于钢板受到风吹日晒，在积水的共同作用下出现开裂的状况，再加上罐顶周边的低洼处堆积有大量的积水，使得钢表面出现严重的电化学腐蚀现象。

1.2 输油管线腐蚀情况

输油管线出现腐蚀现象也相对较为常见，石油管线腐蚀主要表现在支撑底座腐蚀，同时相应的腐蚀部位通常在管线下表面以及上表面，并且管线在运作过程中受到机械震动的影响，再加上风力的作用也会导致涂层剥落。一般情况下，钢支撑底座受到腐蚀的现象相对较为常见，在输油过程中，由于管线上具备分布不均的压力情况，而为了避免压力过于集中，保证运输线安全常需要设置较为密集的钢支撑底座，钢底座与混凝土承台连接在一起，在完成对钢底座的设立之后，也需要对其进行防腐处理，通常结合白色涂层，将钢底座与外部的空气、水分进行有效隔绝，但是若相关区域存在积水的现象也会导致腐蚀现象加剧。一般情况下，钢底座与混凝土承台积水是由于在输油管线输油过程中出现机械震动，使得相关区域存在低洼而导致的，而管线下边面出现的腐蚀现象侧重体现在白色涂层脱落翘起的情况，从而使得涂层脱落的区域位置出现腐蚀现象，而出现这一现象的根本原因在于管线下边面相对较为潮湿，管线两侧不易聚集或汇聚过多的水分，但是在管线下部位受到应力的影响却容易聚集雨水，相关区域位置在冬季气温相对较低的情况下会凝结成冰，并且受到热胀冷缩的影响使得白色涂层开裂。此外，管线上表面也经常出现腐蚀现象，其体现在白色涂层龟裂，并且伴随有褐色铁锈，出现这一现象的原因在于当管道涂层受到大气环境的影响而出现粉化龟裂的现象，最终雨水、大气通过龟裂部分接触的管线钢表面，从而产生相应的化学腐蚀现象。

2 外腐蚀过程的机理分析

管道外腐蚀以及油罐外腐蚀通常伴随着不同程度的化学反应，在此过程中，工程师以及相关技术人员应当通过精细化的现场管控，增强设备的使用性能，相关机理如下。

通过对当前油罐以及输油管线所产生的外腐蚀现象进行分析评估可以看出，由于油罐以及输油管线具备较多的钢制材料，在初期工程项目建设过程中需要对油罐表面以及输油管线管身涂抹相应的防腐蚀涂层，但是在出现腐蚀现象之后，一般伴随有机涂层龟裂或翘起的状况，导致钢表面直接与大气环境接触，最终出现腐蚀现象。此外，在该过程中若出现有机涂层失效，导致涂层与钢表面的结合力降低也会出现涂层脱落，出现钢结构腐蚀的现象。总之，在外腐蚀过程中，通常是钢材与水气直接接触而发生相应的电化学腐蚀现象，最终生成铁锈。

2.1 有机涂层失效

有机涂层在使用过程中长时间受到外部水环境、光照环境的影响，由于其物理特性在特定的环境下存在相应的差异，从而容易出现粉化龟裂的现象，最终导致涂层与钢板出现脱落剥离的现象。除此之外，有机涂层与钢材也存在不同的热胀系数，在温差变化过大的情况下也容易导致有机涂层受到应力的影响而出现龟裂的现象，最终导致钢结构裸露在外。

由于施工质量不合格，受到冰冻以及外在自然因素的影响也会导致有机涂层脱落或翘起，通过分析可得出，输油管线以及油罐外表有机涂层存在失效的现象一方面是由于热胀冷缩应力的影响，而另一方面是由于外部环境如大风、高温、阳光直射，使得有机涂层的理化特性发生了变化，最终出现涂层龟裂脱落的现象，无论是哪一种有机涂层失效的情况均会导致大气中的水进入到涂层与钢表面之间最终产生相应的水膜，久而久之也会导致有机涂层的脱落面积进一步扩大，使得腐蚀影响进一步加剧。此外，当油罐或输油管线受到外部机械震动或风力影响的情况下也会导致涂层与钢结构之间的结合力降低，最终使得腐蚀现象进一步加剧。

2.2 钢表面大气腐蚀原理

当有机涂层脱落或出现龟裂现象之后，大气中的水分便会与结构中的钢材发生相应的接触反应，形成水膜，在水膜中有氢离子、氢氧根离子，从而形成相应的电解溶液，使得钢材发生电化学反应现象，一般情况下，钢材将作为阳极转换为铁离子和电子，而在阴极部位则是由氧气、水与铁离子反应，最终生成相应的氢氧根，而总反应为铁与氧气水接触最终生成氢氧化铁，最后相关物质经过脱水处理形成铁锈，而铁锈具备不稳定的化学性质以及物理性质，会出现脱落的现象，最终使得钢材表面腐蚀程度进一步加剧。除此之外，在涂层与钢表面之间所形成的水膜也会不断地吸收空气中的二氧化硫以及氨气，最终给钢表面造成相应的碱性腐蚀或酸性腐蚀，久而久之会导致相关钢制材料的输油管线或油罐工作压力进一步增大，最终出现设备失效的情况，造成严重的安全事故。

3 对策与建议

要想实现对储油罐以及运输管线防腐蚀管控，结合定向化、精细化的防腐处理是必不可少的，在该过程中，工程师以及相关设计人员应当采取顶层设计，对当前储油罐以及管道外腐蚀的机理进行分析评估，重点管控电化学腐蚀现象，增强防腐蚀涂层与管道之间的结合力，以此能达到防腐管控效果。同时，施工单位也需要提高工程项目施工建设品质，增强防腐管控效果。

3.1 管控有机涂层施工质量

通过对上文的分析评估可以看出，在相关材料表面涂抹相应的有机涂层会增强油罐以及石油管线的使用寿命，同时相关有机涂层涂抹质量的高低也会影响防腐使用寿命，而要想控制有机涂层施工品质则需要最大限度地增强有机涂层与钢材表面所产生的结合力，如果两者具备良好的结合力，则钢表面与有机涂层之间便不会产生相应的水膜，进而也不会发生相应的电化学反应现象。通过化学反应式可以看出，只有电解液连通之后阴阳极之间才有可能发生相应的电化学反应，如果有机涂层和钢结构具备良好的结合力则不会发生电解液连通的现象，如果两者之间存在相应的结合力差，最终会导致电解液连通形成化学电池引发化学反应。

而要想控制有机涂层与钢材表面的结合力，则需要采取对钢表面预先处理，通过数据分析可以看出，将近约60%以上的防腐涂层质量缺陷与表面除锈情况存在相应的关联，在油库施工建设活动中，施工方需要对钢制储油罐以及输油管线进行定向化处理，在施工建设前期，企业需要对施工单位的资质进行审核、审查，确保施工单位具备相应的施工技术，保证施工作业能够正常稳定地进行。如果对施工单位资质审核不严格则很难保证施工质量得到提升，同时施工方、项目方也需要及时引入专业化的防腐管理人员，对整个工程项目的防腐性能进行评估评判，做好相应的防护验收，在后续对钢结构表面涂刷有机防腐涂层的过程中，企业需要积极应邀第三方机构以及工作人员通过专业设备对管线的防腐蚀性能进行检测，保证有机涂层施工建设质量和效率能够得到有效提升，在对相关设备表面进行处理管控的过程中，需要将钢铁表面的氧化物事先处理干净才能够涂抹相应的防腐涂层，同时还需要确保整体表面的粗糙度能够满足相应的要求以此来增大防腐涂层与钢材的接触面积，进而增加两者的结合力。而在对有机涂层进行验收管理的过程中，也需要确保涂层完好完整，如果发现不合格的有机涂层，则需要进行整改，在完成整改之后再验收，确保涂层合格。

3.2 结构优化，防积水

通过实地调研分析可以得出，有机涂层脱落与积水浸泡存在较大的关联，并且也进一步加剧了钢表面腐蚀，而积水浸泡主要出现在储油罐罐底周边区域以及输油管支撑底座等部位，因此排除积水，实现对积水有效防范处理对于提高防腐性能具备较大的现实意义。在此过程中，设计师需要优化结构来防止油罐顶部、底部以及输油管线底座出现相应的积水现象，一般情况下需要对油罐顶部周边设置截水沟，实现对罐顶的排水管控，以此来减弱雨水垂直向下对罐壁有机涂层所造成的腐蚀影响；而另一方面，工程师以及相关设计人员也需要对罐底钢板周边设置相应的保护伞，减少底钢板台阶处所堆积的雨水，此外，在特别潮湿的部位还应当设置相应的引水装置，将雨水导入到地表，避免管线底部在冬季出现结冰冻结的状况。

3.3 热喷涂技术防腐

热喷涂技术主要利用热源，将涂料进行加热直至熔融或半熔状态，之后再结合高速气流将其进行雾化处理，再将相应的雾化原料喷射到钢制零件表层，以此来构建起相应的防腐蚀涂层，最终达到防腐耐磨的管控效果。热喷涂技术具备较为高效的应用特征，同时相关技术设备简便、经济实惠，具备良好的柔韧性，能够广泛应用到工程项目防腐管控的各个方面，近几年来热喷涂技术也取得了较大的发展，能够对不同形状的钢制结构材料实施防腐管控，此类技术相比较于传统涂层技术能够节约原材料，同时还能够确保涂层与钢表面形成良好的结合力，实现对钢结构的有效保护。

4 结语

在对储油罐以及管道外部腐蚀现象进行管控的过程中，工程师以及相关技术人员应当开展顶层设计，优化各项防腐管控工作，提高设备的运行效率，结合精益化、精细化的管理思想，加大对管道工程以及储油罐工程的防腐管控力度，强化质量检验，制定明确的管控标准，以此来提高设备的运行质量和效率。