大型储油罐内腐蚀分析及防腐蚀措施

1、收稿日期:2004-01-30。作者简介:李勇(1961-,1988年毕业于原中国石油天然气管道职工学院储运专业,1996年毕业于中国矿业大学经营管理专业,工程师。现今在中石化管道储运分公司从事输油管理工作。大型储油罐内腐蚀分析及防腐蚀措施李勇徐伟(中国石化股份有限公司管道储运分公司,江苏徐州221008摘要:根据一些储油罐运行后底部出现防腐蚀层脱落、导致罐底发生严重腐蚀和穿孔的现象,分析了油罐发生腐蚀的原因和机理,提出油罐内防腐蚀应根据当地的环境和所储油品的物理性质合理选择防腐蚀方案,并针对油罐设计、施工和管理提出了一些建议。关键词:储油罐腐蚀机理涂料牺牲阳极中图分类号:TE985.7文献标

2、识码:B 文章编号:1007-015X (200405-0020-03临沧输油管道南起首站山东临邑北至末站河北沧州,主要承担将胜利原油和黄岛进口原油混输至津、京炼化企业的任务。然而沧州地处沿海地区,以及输送原油性质的影响,许多大型储油罐内顶部、内底板和底圈壁板发生严重腐蚀,造成罐内防腐蚀层脱落和点蚀(大面积现象的发生,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。由于储油罐顶部和底部的更换、维修具有成本高、施工难度大和周期长的特点,因此对油罐内部发生腐蚀的原因和机理进行探讨是非常必要的。1腐蚀调查沧州站有10000m 3拱顶油罐6座。目前已对其中4座油罐进行了不同程度的大修,更换了1座储

3、油罐底圈500mm 以下罐壁板、边缘板和部分罐底板,其余3座储油罐根据现场检测情况,对腐蚀较严重的边缘板和底板进行了部分更换和补板,并对油罐内部采取了涂刷无机富锌漆措施(油罐底板和底圈壁板500mm 以下处涂刷厚度为200m ,其余部分为140m 。然而大修仅2年左右时间,又发现其中一座油罐腐蚀穿孔漏油,另一座油罐经检查也发现较严重的腐蚀现象。经对2座油罐底部进行腐蚀检测,发现腐蚀面积约为20%,并取每座油罐1000个检测点进行检测,平均每座油罐腐蚀点为603个(占油罐底部总面积35.2%,其中已穿孔腐蚀点6处,具体腐蚀检测数据见表1。通过检测发现,腐蚀的部位主要是在油罐中心位置的罐底板,以及

4、原油进、出管路一侧的边缘板和底板,其它位置尽管有腐蚀但主要是腐蚀深度不大于1.0mm 的均匀腐蚀和锈斑,油罐壁板主要是在300mm 以下的部位发生腐蚀。从腐蚀情况分析主要是防腐蚀层脱落导致油罐底部发生腐蚀。油罐顶部也发生有防腐蚀层脱落现象,腐蚀主要发生在油罐顶部观察孔和计量孔的位置。表1储油罐底部腐蚀调查表腐蚀深度/mm 腐蚀点数/个底板壁板(500mm 以下部位1.0335801.02.041182.03.030113.04.02694.05.02175.06.0(未穿孔19>6.0(已穿孔62腐蚀原因分析从油罐投入使用后腐蚀情况分析,一方面原油中含有较坚硬的杂质,储油罐在进油过程中由

5、于流量较大、速度较高,原油在冲刷罐底板时易导致防腐蚀涂层脱落,使金属裸露出来;另一方面由于原油在进罐过程后速度得到减缓,原油中的杂质和淤泥极易沉积在进油口一侧。由于杂质和淤泥的沉积阻碍了罐底脱水,使油罐底部的存水不易排出,油罐底部浸泡在酸性溶液中,将不可避免地导致防腐蚀涂料层发生脱落,使油罐底板发生腐蚀。专论石油化工腐蚀与防护C orrosion &Protection in Petrochemical Industry2004,21(520储油罐内部的腐蚀可分为大气腐蚀和储存介质腐蚀。大气腐蚀主要发生在拱顶油罐的内顶部和油罐安全罐位以上的罐壁处。这是由于油罐中的原油温度与空气中的大气

6、温度形成温差,因此在油罐顶部和罐壁高处吸附一层水膜,这就形成了电解液膜。由于形成的水膜中含有原油和空气中的二氧化碳、二氧化硫和盐分,以及原油中含有的硫化物,都加速了罐内金属的腐蚀,因此导致罐顶发生塌陷、以及当来油进至高罐位时罐壁上部发生漏油现象。介质腐蚀常发生在油罐的底板和底圈壁板300500mm以下部位。这主要是由于罐底的水中含有原油的沉淀物、盐类(如氯化镁、氯化钠和氯化钙以及硫酸盐还原菌等,这些酸和盐能够与油罐底部的金属产生局部的电解过程,从而导致了油罐底部发生腐蚀。因此,储油罐发生内腐蚀是由多方面原因造成的。2.1施工质量(1油罐基础外围是混凝土圈梁,圈梁内是由素土、沙垫层和沥青砂垫层组

7、成的油罐基础,由于油罐基础施工过程中土质密度未达标,在油罐投用后因油罐负重频繁变化,以及大气环境等因素的影响,致使油罐发生不均匀沉降,使油罐底部的积水无法排出,导致罐底发生腐蚀。(2油罐在防腐蚀施工过程中未按照规程进行喷砂除锈,使油罐防腐蚀涂层出现“气泡”、“起皮”和“脱落”现象,引起油罐顶部、底板和底圈壁板(300500mm以下部位发生了腐蚀。2.2涂料的选型涂料是腐蚀性介质与金属间的一道屏障,因此在罐底部位不应采用导电涂料。因为在导电涂料中含有石墨粉与碳微粒,这样在油罐内的H2S,HCl 和H2O的作用下,会加速油罐底的电化学腐蚀。2.3日常管理储油罐使用周期缩短的另一方面原因是未按照钢制

8、储油罐使用操作规程管理和维护:(1忽视浮顶油罐中央排水管日常维护,使雨、雪直接排入储油罐内,增大了储油罐底部的水分,这是目前储油罐使用过程中普遍存在的问题。(2在放水过程中,由于放水不彻底使储油罐长期浸泡在酸性水溶液中。3防腐蚀方案的选择3.1涂料防护法目前罐底主要采用的油罐防护涂料是G4-1-921漆(不含石墨粉,它属于防静电环氧树脂类涂料,体电阻率为1.5×104m,面电阻率为1.1×106m,大大低于国家标准为G B1334892液体石油产品静电安全规程中的规定值。该涂料具有附着力强、耐化学介质腐蚀的特点。在施工时应进行4道涂刷,且每次涂刷间隔应在8小时以上,每次涂刷

9、厚度在50m,腐蚀严重的区域可增加1道涂刷,涂刷厚度可在250m。从实际使用效果来看,能够达到原油储罐底板的防腐蚀要求,延长了罐底和底圈壁板的使用寿命,目前己在国内石油和石化企业得到广泛应用。对油罐顶部防护应选择防静电涂料,其性能要求符合国家标准G B1334892液体石油产品静电安全规程中的规定,以防止原油在进、出油罐过程中相互磨擦和相对运动产生静电,导致意外事故发生。涂料的涂刷厚度应在200250m。目前在石化企业主要采用环氧涂料和聚氨酯涂料。3.2牺牲阳极保护法牺牲阳极保护法是一种长效防腐蚀措施。它是在储油罐底板上安装铝(Al基合金阳极,使罐底板得到保护。牺牲阳极的安装方法有两种,即焊接

10、型和螺栓固定型。焊接型电连接牢固、阳极效能可得到充分发挥,使用寿命在5年以上的应采用焊接方法;对于使用寿命在5年以下、而且经常更换的应采用螺栓固定型。3.3涂料-牺牲阳极联合保护方法在腐蚀严重地区和对使用周期长的储油罐应采用涂料与牺牲阳极相结合的联合保护方法,当涂料出现缺陷或因其它原因发生脱落时,牺牲阳极为其提供了保护电流,使发生缺陷和脱落处成为阴极,从而达到减缓腐蚀的目的。但在选用涂料时不宜采用导静电涂料,因为选用导静电涂料后,由于涂料层的导静电率较低,起不到绝缘作用,而牺牲阳极的电位又低于涂料层的电位,因而形成牺牲阳极与其周围的防护层间形成通电回路,在涂料层完好时,牺牲阳极仍处于工作状态,

11、这样会加速牺牲阳极的溶解。根据原油储罐底板和底圈壁板的实际情况,选择采用无机富锌涂料或有机富锌涂料与牺牲阳极(Al-Zn-In相结合的防腐蚀措施,可得到较好的防腐蚀效果。4建议和措施造成油罐底板腐蚀的主要原因是油罐底部的沉积水,当罐底中的水分与酸性物质形成酸性溶液时,会导致罐底板腐蚀。因此彻底解决罐底板的腐12第4期李勇等.大型储油罐内腐蚀分析及防腐蚀措施蚀关键环节是解决油罐底部的存水问题。4.1设计建议(1油罐基础应根据外输泵的吸入条件尽可能加高油罐基础,提高外输泵的吸入能力,达到降低储油罐最低油位高度的目的;外输泵房的平面设计应与油罐区尽量接近,以减少管路和局部损失;增加油罐放水口,减少油

12、罐不均匀下沉和施工中造成油罐底部不平整产生的存水现象。(2油罐底部采用国产抗静电(不含石墨粉G 4-1-921型涂料,可延长储油罐的使用寿命。油罐顶部建议采用环氧涂料和聚氨酯涂料。(3对于油罐底部防护形式的选择,应根据油品的性质、储油温度、存放时间和该地区土壤含有的腐蚀成分来确定,对于腐蚀严重地区的储油罐,可采用涂料与牺牲阳极相结合的联合保护方法,或采用增加涂料厚度的加强级防腐蚀措施。4.2施工管理施工管理对于储油罐使用寿命的长短尤为重要,因此在施工过程中应做到:(1建设或检修过程中的隐蔽工程应严格按照钢制储油罐隐蔽工程施工规范施工,如:焊接后药皮应及时除掉,罐底板外侧的防腐蚀、浮顶油罐浮船支

13、架加强板与罐底板接触的焊接等,应严格按照有关要求施工。(2在运输和施工过程中应尽可能使板材不发生硬伤,如果发生损伤应做好记录,以备在后期的防腐蚀过程中进行处理。4.3运行管理为了减少油罐底部的存水,在运行时应采取如下措施:(1对于储备油罐或收发油作业较少的储油罐,在静置24小时和48小时后应及时放水,并在罐中注入适量的缓蚀剂(正常情况下可注入0.2%亚硝酸钠或硼酸钠。(2尽可能减少储油时间,如罐内有搅拌设施的在外输前应开启搅拌,以减少油罐底部的存水。总之储油罐的腐蚀是由多方面原因造成的,忽视任何一个产生腐蚀的原因都有可能缩短储油罐的使用寿命,因此加强对油罐腐蚀的研究是十分重要的。Analysi

14、s of I nternal Corrosion of Large Oil Storage T ank and Corrosion Protection MeasuresLi Yong ,Xu WeiPipeline Transportation and Oil Storage Company /SINOPEC (Xuzhou ,Jiangsu 221008Abstract The causes and mechanisms of corrosion of oil tanks are analyzed based upon the severe corrosion and corrosion

15、failure conditions of the bottom of the tanks resulting from the spalling of corrosion protection coating of the tank bottom after operation for a certain time peri 2od.Appropriate internal corrosion protection schemes should be selected based upon the local conditions and physical properties of the

16、 oil stored.Suggestions for tank design ,construction and management are presented.K eyw ords oil storage tank ,corrosion mechanisms ,coating ,sacrificing anode(上接第4页Abstract S ix single -component emulsion breakers with g ood performances are screened out based upon the dehydration results of m ore

17、 than 20commercial breakers in treating Lu -Ning pipeline crude oil.The six single -component breakers are then equally composited to form binary composite system and the dehydration performance of these composite systems for the crude oil is tested.In the tests ,the binary com 2posite breaker Y L -2010which is composited from breaker PA -1and P B -2with marked synergism exhibits excellent dehydration perfor 2mance for