石油储罐内外防腐技术.pdf

第 4 1卷第 1 2期 2 0 1 2年 1 2月 当 代 化 工 C o n t e mp o r a r y C h e m i c a l I n d u s t r y V o 1 ． 41，N o ．I 2 D e c e mb e r ， 2 0 1 2 石油储罐内外防腐技术 潘 一，张 明明，梁丹丹 ， 辽宁石油化工大学 ， 胡志勇，王金岩，杨双春★ 辽宁 抚顺 I 1 3 0 0 1 摘 要 随着我国石油战略储备的实施， 以及石油能源地位的进一步提高， 石油储罐的防腐越来越受到人们的重 视， 有效地利用腐蚀与防护技术对储罐进行保护也越来越重要。主要就石油储罐的内外壁的腐蚀环境、腐蚀机理、 腐蚀状况以及相应的防腐措施做了详尽的分析 ，得出在储罐选用防腐措施时，应根据腐蚀机理选用防腐措施。 关键词石油储罐；腐蚀机理；防腐措施 中图分类号 T E 8 3 2 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 1 0 4 6 0 2 0 1 21 2 1 3 6 6 0 3 Ant i c o r r o s i o n Te c h no l o g y f o r Oi l S t o r a g e Ta n ks P A N Y i ， Z HANG Mi n g - mi n g ， L I A NGDa n d a n ， HUZ h i - y o n g ， W ANGJ i n - y a n ， S h u a n g c h u n L i a o n i n g S h i h u a Un i v e r s i t y , L i a o n i n g F u s fi t m I f 3 O O l ， C h i n a A b s t r a c t Wi t h t h e i m p l e m e n t o f s t r a t e g i c o i l r e s e r v e i n c h i n a ， a n d f u r d 1 e i - r i s i n g o f o i l e n e r g y p o s i t i o n ， a n t i - c o r r o s i o n o f o i l s t o r a g e t a n k s h a s b e e n a t t r a c t e d mo r e a n d mo r e a t t e n t i o n ．S o , a p p l i c a t i o n o f t h e an t i c o r r o s i o n t e c h n o l o g y i n p r o t e c t i n g o i l s t o r a g e t a n k s i s mo r e a n d mo r e i mp o r t a n t ． I n t h i s p a p e r ； d o r r o s i o n c o n d i t i o n ， c o rro s i o n me c h a n i s m and c o r r e s p o n d i n g ant i - c o r r o s i o n me a s u r e s o f o u t e r a n d i n n e r wa l l s o f o i l s t o r a g e t a n k s we r e a n a l y z e d and d i s c u s s e d ． I t ’ s p o i n t e d o u t t h a t a n t i c o r r o s i o n me a s ur e o f t h e s t o r a g e t an k s h o u l d b e c h o s e n a c c o r d i n gt o t h e c o rro s i o n me c h a n i s m． Ke y wo r d s Oi l s t o r a g e t a nk ； Co rro s i o n me c h a n i s m； An t i c o r r o s i o n me a s ur e 石油储罐是当今最重要能源的重要储存设备， 在国家石油战略储备、 原油生产、 石油炼制以及成 品油销售 中都有重要的作用。储罐所储存的油品往 往含有酸 硫酸 、盐酸等 、氢 、有机盐 、无机盐 和水等腐蚀性杂质 ，会对金属罐造成腐蚀 ，这样不 仅会缩短储罐使用寿命， 还会对油品掺入铁锈等杂 质从而加剧 了内燃机和其他机械的磨损Ⅲ；严重 的 会造成油品泄露 ，不仅污染环境还加大了火灾和爆 炸事故的发生概率 ，严重威胁人身安全 ，同时还会 造成严重的经济损失。因此 ，利用腐蚀与防护技术 保护储罐具有十分重要的意义。 1 储罐内防腐 储罐按储备油 品性质 的不 同可分为 原油储 罐 ，中间产品储罐 ，成品油 汽油、煤油 、柴油 、 润滑油等 储罐等 ； 按储罐 自身结构不 同又可分为 拱顶罐 、浮顶 内浮顶 、外浮顶 罐等。不同种类 的储罐其腐蚀机理也不尽相同，故其防腐措施也不 尽相同， 但又大同小异。下面着重就成品油储罐来 进一步探讨储罐的内腐蚀机理及内防腐措施。 1 ． 1 储罐 内腐蚀机理 储罐 内腐蚀一般为液体腐蚀 油品及油 品沉积 水对罐壁及底板的腐蚀 既有化学腐蚀也有电化学 腐蚀 和气体腐蚀 油罐气相部位由于油料中挥发出 的酸性气体 H z S 、 HC 1 ， 外加通过呼吸阀进入罐 内的 水分 、氧气 、二氧化碳等腐蚀气在油罐上凝结成酸 性溶液从而引起腐蚀 ，同样既有化学腐蚀又有电化 学腐蚀 川 。 1 ． 1 ． i 油罐气相部位 油罐气相部位包括罐顶 、 罐壁上部及气液交界 处。这个部位不直接接触油品，属于气体腐蚀。气 相中的介质包括油品中挥发出来 的硫化氢 、二氧化 硫、氯化氢等酸l生 气体，还有当油罐进油、转油以 及呼吸阀吸气时带进 的氧气 、 水蒸汽、 二氧化碳等。 这样 ，硫化物 、氧气 、水三者在罐顶就构成了电化 学腐蚀，这个反应主要依靠了氧的去极化作用口 。 即由于水蒸汽与油气 的存在，加上 日照的影响 ，昼 夜温差较大，从而水蒸气会在钢板上结露 ，在罐顶 和罐壁上部形成一层很薄的液膜 ，而氧在液膜的作 用下更容易扩散到钢材表面 ，氧的去极化反应更为 迅速，因此罐壁在这种情况下遭到腐蚀的速度更 快 ，是浸在油品中的数十倍 。此外 ，液位的波动 ， 会使气液交界处液膜呈周期性反复形成 ，最终使得 该部位 的腐蚀情况比罐顶及罐壁上部更为严重 。 收稿 日期 2 0 1 2 - 0 7 - 0 8 作者简介 潘一 1 9 7 6 一 ，男，辽宁抚顺人，讲师，研究方向油气田开发。E - m a i l p a n y i b j l 2 6 ． c o m 。 通讯作者 杨双春 1 9 7 7 一 ，女，辽 宁营口人 ，讲师，研究方向环境化工。E - m a i l y a n g c h u n b j l 2 6 ． c o m 。 第 4 1卷第 1 2期 潘 一，等石油储罐内外防腐技术 1 3 6 7 1 ． 1 ．2 油罐储油部位 油罐储油部位就是罐底 以上气液交界面 以下 的部位 。该部位与油品直接接触 ，主要受油品及油 品的硫化氢、 有机、 无机盐等腐蚀性化学物质腐蚀， 腐蚀速率较低，腐蚀程度最轻，一般不会造成特殊 危险 。但如果液位经常变化 则气液交 界面也经 常变化 ，这样会给罐壁带来 比较严重 的腐蚀。 1 ． 1 _ 3 油罐底部 ． 油罐底部包括罐底内表面及罐壁底部 1 米 以下 的部位。这个部位的腐蚀较为严重，腐蚀形貌为点 蚀 ，易形成罐底穿孔 。其腐蚀的主要原 因是 油 品中的水分沉积于此，同时还有油品中的各种杂质 泥沙 、二氧化硫 、二氧化碳 、硫化氢 、氧 、氯离 子等 沉降或溶解于其中 ，此外还有硫酸盐还原菌 等 ，这些物质混合在一起就形成了油罐底部腐蚀性 极强 的液体环境； 这种情况下 的腐蚀同时包含化学 腐蚀与电化学腐蚀， 在罐壁下部和罐底板上表面油 水结合处存在浓差腐蚀，但主要表现为电化学腐 蚀 。其腐蚀机理为 F e S 。 F e S ① F e S 2 02 F e s 0 。 ② F e 2 H 2 O F e O H 2 2 H ③ 又由于存在氯离子， 则又能使腐蚀产物分解并 向深处进行 ，从而就形成了点蚀或坑蚀。当地板上 设置加热盘管时，由于温度和焊接形成的电偶会加 剧局部腐蚀。又 由于罐底存在向外的坡度 ，因此罐 壁和罐底结合处的腐蚀最为严重。 1 ． 2 储罐内防腐措施 1 ． 2 ． 1 选用优质的防腐涂料 涂层保护是储罐防腐最基础 、 最常用 、 最实用 、 最经济有效的保护措施。由储罐的腐蚀机理分析 知 ，防腐涂层必须具备 以下几方面 的基本性能要 求 ①耐化学性稳定， 涂层应耐油 、酸、碱 、盐等 ； ②耐水性良好；③玻璃化温度高；④抗冲击、 抗弯 曲、耐磨等机械I生 能好；⑤附着力好，抗阴极剥离 性能强 ；⑥电性能稳定 。 涂料 的种类有很多，最常用的是环氧类涂料 ， 环氧类涂料抗化学性能良好 、附着力优异 、机械性 能良好 、电绝缘性能良好 ，由于这么些优点这类涂 料成为国内外储油储罐内防腐的首选。环氧类涂料 包括 环氧沥青涂料 、环氧玻璃鳞片涂料 、环氧防 静电涂料 、 酚醛环氧涂料、高固体份环氧涂料 、 无 溶剂环氧涂料等 。此外 ，钛纳米聚合物涂料因其 良好的耐温性在轻烃罐的防腐上也得到了广泛的 应用 ；近年来 ，由环氧树脂改性而来 的乙烯基酯 树脂 因其更加 良好的耐热性 、 耐腐蚀性 、 耐溶剂性 、 施工性也得到了很快的发展 】 。 1 ． 2 ． 2 在涂层保护上加涂缓蚀剂 缓蚀剂就是在基体材料中添加少量即能减缓 或抑制金属腐蚀的添加剂 。它的用量很小 ，但效 果显著。添加缓蚀剂是防止钢铁腐蚀 的一种简单而 有效的方法。在油罐防腐 中，在防腐涂料上加涂缓 蚀剂是很常用的方法。 1 ． 2 ． 3 阴极保护 阴极保护是 电化学腐蚀原理 的一种 防腐蚀方 法 。这种方法主要针对 电化学腐蚀 ，因此经常用于 油罐底部的防腐 。目前涂层和阴极保护联合使用的 方法是防止腐蚀最为合理的手段 。 1 ． 2 ． 4 适 当增加腐蚀严重部位的钢材厚度 由内腐蚀机理知， 储罐腐蚀严重的部位是罐顶 和罐底 ，合理增加罐顶和罐底 的厚度 ，可以提高储 罐的防腐能力 ，增加储罐的使用年限 。 1 ． 2 ． 5 周期性检查 油罐 的外部检查 和油罐测厚检查 每年至少做 一 次。对盛装腐蚀性强的油品的油罐 ，每年要进行 一 次开罐检查 ，发现问题及 时解决 。如果经济许 可，可选用更加优质的储罐材质 、防腐涂料等。 2 储罐外防腐 储罐的外防腐包括储罐外壁防腐 、罐底板下表 面防腐和罐底外边缘板防腐 3个部分。 2 ． 1 储罐外防腐机理 2 ． 1 ． 1 储罐外壁腐蚀 储罐外壁包括罐壁和罐壁外附件 抗风圈、 加 强 圈、罐壁金属结构附件 、盘梯平 台等 。储罐的 外壁腐蚀主要是典型的大气腐蚀 ，它与储罐所在地 的气候状况和大气污染程度有密切关系，因此不同 地域的储罐其外壁腐蚀状况不 同，一般沿海城市和 工业化程度高的城市，腐蚀情况最为严重，广东、 海南 的等地的储罐腐蚀相对明显就是证明。大气腐 蚀的机理是通过冷凝水膜 ， 在有害气体 盐类 、 二 氧化硫 、二氧化碳 、硫化氢 、氧气等 的作用下形 成的腐蚀原 电池 ，其实质属于电化学腐蚀 。影响大 气腐蚀的因素有 以下几点r s ①水膜的形成 。空气 中夹杂的盐类颗粒和氯化物 尤其是沿海地区 ， 很容易粘附在金属表面 ，而盐类和氯化物又具有很 强的吸湿性 ，在空气湿度较大的情况下 ，很容易在 金属表面形成水膜 ，氧在有水膜 的情况下更容易到 达金属表面 水膜厚度越薄 ，氧越容易扩散 ，因 化 工 2 0 1 2 年 l 2 月 此氧的去极化反应也就更容易发生 。②氧扩散的影 响。氧气作为 主要的去极化剂 是任何金属在溶液 中发生电化学腐蚀的根本原因，所以溶液 中的氧与 金属的腐蚀有直接 的关系。一般来说 ，在有水的情 况下 ，氧越容易到达金属表面，金属的腐蚀速度越 快。 ③盐类的影响。 这类因素在沿海地区尤其突出， 盐类会加速金属表面水膜的形成 ，此外其中的氯化 物又是引起金属发生点蚀 的主要因素之一。④腐蚀 产物 自身的影响。腐蚀产物在一定条件下也会影响 大气腐蚀的电极反应 。 2 ． 1 ． 2 储罐底板下表面的腐蚀 罐底板外侧是储罐外部腐蚀最为严重的部分。 其主要为土壤腐蚀和水腐蚀 ，也存在氧浓差腐蚀 和 电偶腐蚀等； 腐蚀性质主要为电化学腐蚀，同时也 存在化学腐蚀。土壤腐蚀和水腐蚀的原因 油罐底 在实际中不与土壤直接接触，通常用沥青砂作为防 水垫层 ，但是尽管如此 ，含盐的地下水还是会从毛 细管土壤上升到沥青砂底面，又从沥青砂 中渗透到 罐底直接腐蚀 ；此外 ，罐底四周的雨水或从罐壁流 下的水也很容易侵入罐底造成腐蚀。氧浓差腐蚀主 要是 由于罐底板与沥青砂接触不 良以及管周和罐 中部位透气性德差别引起的， 氧浓度小得部位成为 阳极而被腐蚀。 2 ． I ． 3 罐底外边缘板的腐蚀 罐底外边缘板 腐蚀 是油罐失 效的一个 主要 原 因。其腐蚀原因是 储罐底板与基座的接触部位 ， 随温度的变化底板会发生径向伸缩， 长期使用又由 于液位 的不断波动也会造成罐底板变形 ，甚至造成 罐底板与基座脱开罐底边缘向上翘起。在这种情况 下，雨水 、雪水以及腐蚀性气体会侵入罐底板与基 座的缝隙，从而发生 电化学腐蚀 。另外 ，水在缝隙 中也会导致缝隙腐蚀 。 2 ． 2 储罐外 防腐措施 罐顶与罐壁表面的防腐措施有很多种。目 前广 泛使用的是 环氧富锌底漆加环氧云铁中间漆再加 丙烯酸聚氨脂面漆 ，这一配套涂层 。另外常用的还 有 ，环氧富锌底漆加氯化橡胶中间漆再加氯化橡胶 面漆配套涂层和环氧富锌底漆加环氧 云铁 中间漆 再加氯磺化聚乙烯面漆配套涂层。比较新 的工艺措 施是 环氧富锌底漆加 G R隔热反射涂料 的配套 中 间漆再加 G R隔热反射涂料面漆配套涂层 州 。G R隔 热反射涂料耐候性强、耐沾污、使用寿命长，能够 对太阳光 、热进行反射 、阻隔，这种方法不仅能防 止储罐表面腐蚀 ，同时还起 到隔热降温的作用 ，可 使物体表面温度降低 5 ～ 1 0℃， 从而降低了油品的小 呼吸蒸发损失， 是目 前比较好的罐壁表面防腐措施。 罐底外表面防腐较常用的方法有沥青或环氧 沥青涂层法； 牺牲阳极 ≤3 0 0 0 0 m 和外加电源 3 0 0 0 0 m。 的阴极保护措施 ；环氧类涂层或聚 氨酯涂层配合外加电流阴极保护法u ” ；水性硅酸铝 富锌涂料加环氧煤沥青面漆涂层法等u 。 罐底外边缘板的防腐的主流方法是 将防水涂 料 C T P U中加入一定量的填充物配置成胶泥或粘泥 ， 涂覆在底层边缘板上，再利角贴覆玻璃布加强涂层 强度。此外还有用三元乙丙弹性橡胶带包覆等方法。 3 结束语 石油储油罐的不同部位，腐蚀机理不同，故其 防腐措施也有所差别。在储罐选用防腐措施时，应 根据其腐蚀机理 ，针对性的选用防腐措施 ，这样才 能做到经济节约的同时，高效 的利用油罐 ，增大石 油储油罐的使用寿命 ，增强石油储油罐的安全性 ， 有效的降低因储罐腐蚀而带来的火灾及爆炸事故 的发生概率 ，不仅人身安全得 到了进一步保障，同 时还减少了经济损失。因此 ，石油储罐 的内外防腐 具有极其重要的意义。 参考文献 [ 1 ]索双富， 等．中国石油储罐防腐剖析[ J ] ．设备管理与维修，1 9 9 8 8 1 4 - 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