淺談原油庫油罐腐蝕機理研究.pdf

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1、淺談原油庫油罐腐蝕機理研究陳德輝1劉啟超2(黃島國家石油儲備基地有限責(zé)任公司，山東青島266426)摘要：原油儲存作為化工建設(shè)的重要工作，它的防腐工作一直是一個重要的研究課題。但是原油庫油罐在運行過程中，會受到來自大氣、土壤以及內(nèi)部因素的腐蝕，必須加強應(yīng)對處理。本文詳細(xì)分析油罐外部和內(nèi)部的腐蝕機理，提出幾點切實可行的防腐建議，希望對相關(guān)人員起到一定參考作用。關(guān)鍵詞：原油庫；腐蝕機理；外部腐蝕；內(nèi)部腐蝕；防腐隨著我國經(jīng)濟的強勢崛起，石油成為拉動我國經(jīng)濟增長的動力源點，但經(jīng)濟增長也加劇了資源的消耗速度。有數(shù)據(jù)統(tǒng)計，每年我國因腐蝕造成的損失占到了國民生產(chǎn)總值的3％，而對于石油化工行業(yè)，腐蝕帶來的

2、損失更是達到了6％。除了經(jīng)濟損失之外，腐蝕還帶來巨大的安全隱患。為了挽回經(jīng)濟損失，消除安全隱患，就不能不對原油庫油罐腐蝕機理進行研究。1原油庫油罐外部腐蝕機理分析根據(jù)油罐外部暴露的情況，可以將油罐外部的腐蝕原因分為兩種：大氣腐蝕和土壤腐蝕1．1大氣腐蝕對于原油庫油罐來說，大氣腐蝕主要是電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕。在我國干燥的北方，一年四季雨水較少，空氣中水分含量較低，因此對于有關(guān)外部的腐蝕一般以化學(xué)腐蝕為主。而電化學(xué)腐蝕是油罐防護最大的威脅，因此本文探討的主要也是此問題。油罐外部之所以會發(fā)生電化學(xué)腐蝕，主要是因為自身表面的一層水膜，水膜中溶解了空氣中的氧氣而發(fā)生濃差腐蝕，這對于涂層損傷和缺陷的油

3、罐來說，腐蝕更加明顯。并且油罐外部的水膜中含有的一些物質(zhì)能夠增大水分中的電解質(zhì)濃度，電導(dǎo)度也隨之增加，由此加速了電化學(xué)腐蝕的速度H。大氣腐蝕危害之所以難以預(yù)測，最主要的是它根據(jù)不同地區(qū)的大氣質(zhì)量，而產(chǎn)生差異性。在城市地區(qū)的工業(yè)密集區(qū)，除了二氧化硫(SO：)還有其他帶有腐蝕性的氣體，如氯化氫(HCl)、二氧化氮(NOz)、硫化氫(H：S)、氨氣(NH3)、氯氣(Cl：)等?。二氧化硫(S0：)是這些氣體中對金屬腐蝕最大的氣體，它在油罐金屬表面的催化作用下被氧化成三氧化硫(S0，)：2S0z+0z<=催化劑加熱=>2s0，。并在油罐表面的水膜中，與水發(fā)生反應(yīng)形成具有腐蝕性的硫酸：s0，+H：O

4、—H：SO。在硫酸的作用下，油罐外部開始逐漸被腐蝕：2Fe+3H：S04-，F(xiàn)e：(SO。)+3H：T。除了二氧化硫(S0：)之外，氯氣(clz)、氯化氫(HCl)這兩種氣體的腐蝕性本身就很強，所以對油罐外部的腐蝕危害也非常大。1．2土壤腐蝕通常認(rèn)為油罐外底部腐蝕是最嚴(yán)重的，因為它與土壤、水、污染物等長期直接接觸，并且難以處理。在油罐施工時會利用瀝青砂作為防水層，避免油罐底部和土壤進行直接接觸。但是，地下水還是會滲透到罐底和瀝青砂之間，對油罐進行腐蝕，另外雨水也會沿著罐體外部浸入罐底，在水和空氣的共同作用下，對金屬(主要是鐵)進行緩慢腐蝕：Fe+O：+Hz0=Fe：O，·nHz0(鐵銹)。

5、除了水，土壤本身的PH值也會影響腐蝕程度，PH降低，那么對油罐底部的腐蝕也就是越大，另外土壤中的厭氧的硫酸鹽還原菌也是金屬腐蝕的原因之一：4Fe+HS0。+2H：0=FeS+3Fe(OH)2。2原油庫油罐內(nèi)部腐蝕機理分析2．1油罐內(nèi)地板腐蝕油罐內(nèi)部腐蝕主要是指油罐的內(nèi)地板，原油在進入油罐時夾雜了大量的水分。水的密度比原油的密度大，所以這些水分在經(jīng)過長時間的沉積之后會在油罐底部形成積水。一般來說，油罐的都設(shè)計有排水管，但是受到地勢不平和液體流動的粘滯性影響，油罐底部還是會有一定的積水。并且這些積水中含有酸類物質(zhì)、氧氣、硫化物、氯化物等，根據(jù)這些物質(zhì)可以推斷出油罐內(nèi)底的腐蝕機理如下。(1)硫酸

6、鹽會被硫酸還原菌還原成硫化物：S0。2+8H～s2十4Hz0，由于積水中的氫原子不斷被還原菌消耗，所以油罐罐底的防腐層開始部分脫落。(2)氯化物(CL)、硫化物(S2)對油罐罐底的電化學(xué)腐蝕：Fe2++S2——FeS，F(xiàn)e2++2CL—一FeCL2。(3)縫隙腐蝕對油罐立柱底板的腐蝕。2．2油罐氣象空間層腐蝕這一部分的腐蝕以化學(xué)腐蝕為主，主要是由原油中揮發(fā)出的硫化氫(H：S)以及水分(H：0)、二氧化碳(C0：)、二氧化硫(s0：)等反應(yīng)，形成酸從而對油罐產(chǎn)生腐蝕。其反應(yīng)機理如下：C02+H20—+H2C03，H2C03+Fe—'FeC03+H2T，S03+H20—+H2S0。，2Fe+3

7、H2s0?！獇Fe：(s0。)+3H：tⅢ。3原油庫油罐防腐蝕措施3．1選用抗靜電防腐涂料為了排除油罐爆炸隱患，對油罐抗靜電的要求國家標(biāo)準(zhǔn)GBl3348—92就規(guī)定：“油罐內(nèi)壁的導(dǎo)靜電涂層的體積電阻率應(yīng)該低于108n(表面電阻率應(yīng)低于10訛)”。”’但是就實際情況而言，涂層不僅要抗靜電也要防腐，因此如何選擇涂料成為重中之重。例如中國人民解放軍艦船維修研究所采用環(huán)氧樹脂為基料，在里面添加超細(xì)石墨，不僅成本低，而且運用得當(dāng)