原油储罐腐蚀机理及防腐对策研究

原油储罐腐蚀机理及防腐对策研究

刘媛

中石化管道储运有限公司天津输油处天津市300450

摘要：钢制储罐是石油化工行业中常用的容器，石油化工企业主要利用其存储原油等产品，是原油的运输与存储系统中最重要的环节。随着社会经济的快速发展，我国的能源结构也逐渐发生了变化，经济建设中原油的需求量正在不断增加。为了保证原油能够持续稳定的供应，石油化工企业必须加强储罐的管理与维护，避免因储罐出现质量问题而影响原油供应。但是，原油储罐内一般会存留硫化物、水以及各种杂质，这些物质之间可能会发生一系列的反应对储罐产生腐蚀作用。如果长时间未得到妥善处理，就会导致原油储罐出现泄漏等安全隐患，对石油化工企业的安全生产造成不良影响。所以，想要延长原油储罐的使用寿命，保证生产过程的安全性，我们必须对储罐的腐蚀机理进行分析，并对其采取相应的防范对策。

关键词：原油储罐；腐蚀机理；防范对策

1引言

在石油化工行业中，需要使用到大量的钢制原油储罐，做好这些原油储罐的维护工作是保证石油化工企业实现安全生产的重要环节。原油储罐在使用中的内外界环境情况比较复杂，在经过长时间的使用后，罐体的一些位置会出现腐蚀现象，影响储罐的正常使用，对安全生产造成不利影响。本文将对原油储罐的腐蚀机理进行分析，并探讨原油储罐腐蚀防范的对策，提高原油储罐抗腐蚀性，保证石油化工企业的安全生产。

2原油储罐的腐蚀部位及腐蚀机理

2.1储罐外表面

储罐外表面发生的主要是大气腐蚀。空气中的氧气、水蒸气、CO2等都会对储罐外壁及附属钢结构造成一定的腐蚀，主要是空气中溶解有一定的酸性物质的水蒸气，在金属罐体上冷凝，水在其中充当了电解质溶液，引起罐体外壁发生电化学腐蚀，主要腐蚀过程为:

阳极:Fe→Fe2++2e－

阴极:O2+2H2O+4e－→4OH－

总反应:2Fe+2H2O+O2→2Fe(OH)2↓

因此在罐顶凹陷处或者其他易积水的地方极易发生腐蚀。

2.2油罐内气相空间

外浮顶罐在浮顶浮起前，外界空气会进入罐中。因此罐内存在一定的气相空间，其腐蚀机理主要为化学腐蚀，同时也存在一定的电化学腐蚀。当气温下降时，罐内水蒸气会冷凝成水滴附着在罐内壁上，且冷凝水中会溶解有少量原油中析出的H2S气体，再加上氧气的作用，造成了化学腐蚀，该过程中主要的反应如下:

2Fe+2H2S+O2→2FeS+2H2O

4Fe+6H2S+3O2→2Fe2S3+6H2O

H2S+2O2→H2SO4

生成的硫酸以及空气中存在的水蒸气和氧气均充当电解质溶解，从而引起电化学腐蚀。

2.3储罐内油气交接处

在储油部分储罐内壁被原油覆盖，原油在此充当了保护膜的作用，从而延缓了储油部分内壁的腐蚀。然而在油相与气相交界面处，由于原油内和上部空气中氧气浓度的不同，极易形成氧浓差电池，从而引起腐蚀。

2.4原油储罐底部积水位置的腐蚀机理

在整个原油储罐中，储罐底部积水位置是腐蚀最严重的位置，这是因为水与油存在密度上的差异，原油中含有的水会因密度较大而沉积在储罐底部，这些沉积水中含有H2S、SO2以及CO2等物质，他们会使底部介质具有极强的腐蚀性，进而产生化学腐蚀。由于底部积水位置罐壁直接与水接触，会发生电化学腐蚀，而沉积水中还含有分丰富的硫酸盐还原菌，这些硫酸盐还原菌可以在缺氧的情况下利用细菌生物膜内产生的氢将硫酸盐还原为硫化物，随着氢原子不断被消耗，钢板表面的阴极反应会增强，电化学腐蚀速度就会不断加快。由于储罐底部的坡度是向外的，会造成罐底与罐壁的衔接位置深度更大，腐蚀程度更加严重。因此，储罐底部不仅会有均匀的腐蚀，同时还会存在严重的局部腐蚀，甚至能够造成底板穿孔。

2.5储罐罐底板下表面

罐底板下表面发生的腐蚀主要为土壤腐蚀和水腐蚀。由于罐中满载和空载交替，夏冬季温度和地下水的影响，使得罐基础中心部位和周边的透气性存在较大差别，引起氧浓差电池，中心部位成为阳极而被腐蚀，地下的杂散电流也会加剧底板腐蚀。接地极可能引起电偶腐蚀，采用牺牲阳极保护可以有效地减小电偶腐蚀。

3原油储罐腐蚀的防范对策

3.1选择合适的制造材料

为了更好的防范原油储罐腐蚀，储罐材料最好选择含碳量在0.2%以下，硫与磷元素含量均小于0.5%的钢材作为制造材料。与此同时，对于更加容易产生腐蚀的位置，要酌情增加钢材的厚度，以提高腐蚀防范能力。

3.2合理的利用缓蚀剂

合理的利用缓蚀剂是防范原油储罐腐蚀最有效的方法，原油储罐常用的缓蚀剂可按照用途分为三类，分别是能够减缓储罐底部积水腐蚀的水溶性缓蚀剂，能够减缓罐内原油与气体衔接位置腐蚀的气溶性缓蚀剂，以及能够减缓储罐壁位置腐蚀的油溶性缓蚀剂。

3.3防腐涂层的利用

3.3.1抗静电涂料防腐

原油在过滤、流动及灌注等处理过程中容易产生静电荷，在进入储罐后容易发生电荷的积聚引起电位升高，如果静电荷不能够及时释放极易引起火灾或者爆炸事故。因此应该选择具备良好耐油性及耐水性，同时满足抗静电要求的防腐抗静电涂料。

3.3.2热喷铝技术

针对罐内壁腐蚀较严重的部分，可采用金属火焰喷镀涂层。喷铝涂层可以在大气中产生致密的氧化膜，从而将罐体内壁与H2S、氧气等隔绝开，延缓腐蚀并提高稳定性。

3.3.3其他部位防腐涂层技术

（1）原油储罐外壁。原油储罐外壁处于大气环境中，易受到紫外线、风沙及雨水等影响，可使用环氧富锌底漆、环氧云铁防腐蚀涂料、丙烯酸聚氨酯防腐蚀涂料或常温固化氟碳防腐蚀涂料的涂层结构。

由于北方地区冬季气温较低，为防止原油粘度过大影响运输，储罐外壁常设有保温层，在保温罐壁外侧部分，只需涂刷环氧富锌涂料与环氧云铁防腐涂料。处于南方及热带的原油储罐，由于没有保温层，需要涂刷抗紫外线的面漆，在环氧富锌底漆与环氧云铁防腐蚀涂料的基础上，涂刷抗紫外线的丙烯酸聚氨酯防腐蚀涂料或常温固化氟碳防腐蚀涂料。

（2）原油储罐底板内侧。该部位防腐蚀涂层的基本要求是:原油浸泡不变质，具有良好的耐化学性能、抗渗透、对金属表面有很好的附着力、抗阴极剥离和耐存储温度等。在原油罐底部，多数原油储罐采用绝缘涂料，用于原油储罐底板的主要有环氧树脂涂料、聚氨酯涂料和玻璃鳞片涂料。

（3）罐底板外侧的防护。原油储罐底的外部常用红丹漆作为底漆，然后再涂沥青漆。这种做法的优点是比较简便，沥青漆有良好的耐水腐蚀性能。如果底板外壁先做好防腐蚀层，然后再安装焊接，则焊缝周围的防腐蚀层会在焊接时被烧掉，而焊缝处的材质不均一，又无防腐蚀层，极易遭到土壤的电化学腐蚀。为了解决这一问题，近年来采用环氧(填料如锌粉、云母粉、玻璃鳞片等)漆代替红丹漆作为罐底防腐层的底漆，效果比较好。

3.4对阴极进行适当的保护

利用单一的涂层能够保护大面积的金属基体不被腐蚀，但是在涂层存在缺陷的位置，金属基体就无法得到有效的保护，甚至会形成大阴极小阳极的情况，提高涂层破损处的腐蚀速度[5]。涂层和牺牲阳极联合保护能够为涂层存在缺陷的位置提供有效的保护，这种保护相比于单纯的阴极保护能够结节省更多的牺牲阳极，并且具有良好的电力分散效率，是一种简单有效的保护措施。

3.5对原油进行脱硫处理

原油的硫含量过高是造成原油储罐腐蚀的主要原之一，为了防范储罐腐蚀，我们可以对原油进行脱硫处理。但是，目前使用的脱硫方法投入成本过高，不适合广泛使用。而生物脱硫是一种新型的脱硫技术，很快将成为原油脱硫的主要方法。

4结束语

总而言之，在原油储罐中，不同位置的腐蚀现象都具有各自不同的腐蚀机理。通过对这些位置腐蚀机理进行分析，可以找出发生腐蚀的原因。我们必须根据不同位置的腐蚀机理采取相应的防范对策，提高原油储罐腐蚀防范水平，减少因储罐腐蚀带来的经济损失，保证生产的安全进行。

参考文献：

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