地上鋼質(zhì)油罐的腐蝕與防護

朱麗紅

摘要：針對地上鋼質(zhì)油罐的腐蝕原因進行分析，提出有效的延緩腐蝕過程的方法：選用合適的鋼材、工藝與涂料，并做好運行油罐的日常檢查與維護工作。

關(guān)鍵詞：油罐；腐蝕；防腐措施

1油罐的腐蝕機理

1.1外腐蝕

金屬材料在大氣自然環(huán)境條件下，由于大氣中的水、氧、二氧化碳等物質(zhì)的作用而引起的腐蝕，稱為大氣腐蝕。大氣腐蝕分為三種類型：（1）干的大氣腐蝕：在這種情況下，大氣中基本沒有水蒸氣，是金屬表面上完全沒有水膜層時的大氣腐蝕。如果大氣的濕度沒有超過臨界濕度的話，鋼鐵的表面將保持光澤。（2）潮的大氣腐蝕：金屬在肉眼看不見的薄液膜層下所發(fā)生的腐蝕，稱為潮的大氣腐蝕。此時大氣的濕度超過臨界濕度，相對濕度低于100%，金屬表面有很薄的一層水膜存在。鐵在沒有被雨、雪淋到時發(fā)生的銹蝕，即屬于此例。（3）濕的大氣腐蝕：當空氣中的相對濕度為100%左右或當雨水直接落在金屬表面上時就發(fā)生此類腐蝕。在這種情況下，水在金屬表面上已成液滴凝聚，金屬表面上存在肉眼看得見的水膜[1]。

油罐罐壁外面和罐頂板上面，直接與大氣接觸，經(jīng)常受到雨、雪、霜、霧和潮濕空氣的侵襲。在這種氣候下，油罐上述部位很容易發(fā)生大氣腐蝕，形成一層薄水膜。早晚濕度較大且受溫差影響易產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象，水膜較厚；到了中午隨著氣溫的升高，水膜會揮發(fā)掉或只剩下很薄的一層。這層水膜是由大氣形成的，而通常情況下，大氣是含有許多污染物質(zhì)的混合物（見表1）[1]，所以這類薄水膜中可能溶有酸、堿或鹽類，形成電解液，發(fā)生電化學分解，造成潮的/濕的大氣腐蝕。但這種大氣作用造成罐壁外面或罐頂上面的電化學腐蝕（電解層）是不均勻的，一般來說罐頂、鋼板凹陷處、焊縫處和其它易積水的部位比較嚴重些，其它部位則比較輕微[2]。同時由于油罐罐體外部直接與大氣接觸，雨水對罐體表面塵埃鹽粒等腐蝕性附著物的沖洗和日光照射等原因，在某種程度上將會起到減緩腐蝕的作用。

1.2內(nèi)腐蝕

油罐罐體內(nèi)部（包括罐壁內(nèi)面、罐頂板下表面和罐底板上表面）的腐蝕，主要是由于油品揮發(fā)出來的酸性氣體（H2S、HCl）和呼吸閥吸入罐內(nèi)的空氣含有酸性氣體（如SO2、CO2），這些酸性氣體和氧溶于水形成具有腐蝕性的酸性電解液。以H2S、SO2腐蝕機理為例：H2S一旦溶于水便立即電離，使水具有酸性。H2S在水中的離解反應(yīng)為：

一級電離：H2S=H++HS-（1）

二級電離：HS-= H++S2-（2）

釋放出的氫離子是強去極化劑，極易在陰極奪取電子，促進陽極鐵溶解反應(yīng)而導致鋼鐵的全面腐蝕。

陽極反應(yīng)：Fe-2e→Fe2+（3）

陰極反應(yīng)：2H++2e→Had+ Had→H2↑（4）

↓

Hab→鋼中擴散

陽極反應(yīng)產(chǎn)物：Fe2++ S2-→FeS↓（5）

式中 Had——鋼表面吸附的氫原子

Hab——鋼種吸收的氫原子

上述電化學反應(yīng)過程中，陰極析出氫原子，氫原子進入鋼中后，會導致金屬構(gòu)件兩種不同類型的開裂，即硫化物應(yīng)力開裂和氫誘發(fā)裂紋，氫誘發(fā)裂紋常伴隨著鋼表面的氫鼓泡。陽極鐵溶解，導致鋼鐵表面的均勻腐蝕和局部腐蝕，表現(xiàn)為金屬設(shè)施與日俱增的壁厚減薄和點蝕穿孔等局部腐蝕破壞。

2油罐的防腐蝕措施

2.1從設(shè)備本質(zhì)安全出發(fā)，事先防腐。

2.1.1首先是材質(zhì)選擇，要優(yōu)先選用具有較高的耐腐蝕性能的鋼材?？紤]技術(shù)可行性與經(jīng)濟承載能力，我?guī)煊凸掬摬倪x用的是Q235B低碳鋼，c含量為0.12-0.20，s、p含量為0.45，Mn含量為0.3-0.7。磷化物會導致晶間腐蝕，硫化物則可引起空蝕，而錳含量的增加在一定程度上緩解了腐蝕速度。

2.1.2其次是對油罐焊接工藝的要求。焊接不良，容易產(chǎn)生氣泡或夾渣，造成砂眼，并且焊接時焊縫周圍容易形成熱應(yīng)力，造成應(yīng)力集中，形成電位差，進而產(chǎn)生電偶腐蝕，使罐體出現(xiàn)裂紋。

2.1.3最后是對罐體采取涂層覆蓋的方法防腐。這是目前普遍采用的比較經(jīng)濟合理而且行之有效的方法。以前油罐內(nèi)壁多采用紅丹漆，外壁用各色調(diào)和漆進行防腐，近些年來，各類環(huán)氧漆成為主流。常用的油罐防腐涂料性能比較見表2[3]。

較差

我?guī)?008年新建的3個罐采用的防腐措施方案如下，可供各油庫參考：

罐底板下表面。采用環(huán)氧瀝青厚膜底漆，無空氣噴涂1道，干膜厚度約為125um；面漆采用環(huán)氧瀝青厚膜面漆，干膜厚度約為125um。

（2）罐底板上表面、罐頂內(nèi)表面及罐體1.8米以下和罐頂部向下1.5米內(nèi)表面。底漆：灰色無機富鋅底漆，無空氣噴涂1道，底漆干膜厚度不小于50um；中間漆：黑色環(huán)氧耐油導靜電防腐涂料，無空氣噴涂1道，底漆干膜厚度不小于100um；面漆：乳白色環(huán)氧耐油導靜電防腐涂料，無空氣噴涂1道，底漆干膜厚度不小于100um。

2.2油罐附件

油罐附件，包括罐上平臺、踏板、扶梯、加強圈、抗風圈、消防泡沫管線、罐前閥門等也要做好涂層防腐，防止附件銹蝕后銹層隨雨水流淌到罐體。

2.3日常維護

冬季罐頂積雪及時清掃，雷雨季節(jié)勤檢查，清罐時注意檢查油罐內(nèi)部腐蝕情況，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

參考文獻：

[1] 西南石油大學.華北油田腐蝕與防垢講座，2007.5

[2] 中國石油化工總公司編.石油庫管理手冊.烴加工出版社出版，1990.7

[3] 張吉泉等.立式油罐底板腐蝕原因分析及解決方法.油氣儲運，2006，25（11）：45～46，55