金属储罐的腐蚀与防护

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摘 要：近年来，我国许多港口及炼化厂建立了大量的原油储罐。金属储罐在日常工作中，会受到环境中各种物质的腐蚀作用，这不但大大缩短了储罐的使用寿命，还会使油品中掺入铁锈等杂质，造成炼油后续工艺催化剂中毒，并对成品油质量造成不良影响。本文从储罐腐蚀的现状出发，深入探究了储罐腐蚀产生的原因，并提出了一系列切实可行的防腐蚀措施，对今后的原油储罐防腐工作具有一定的指导意义。

关键词：原油储罐 腐蚀 使用寿命 防腐工作

一、金属储罐的腐蚀

1.金属储罐的内腐蚀

我国油田的开采效率普遍不高，开采出来的原油中含有大量的水分，这造成了储罐严重的内腐蚀。

1.1储罐上部的气相部位

在储罐气相部位主要发生化学腐蚀，其他部位一般为均匀腐蚀。储罐中会产生大量的酸性气体，它们与储罐内的H2O、O2、SO2、CO2等作用，从而在储罐表面凝结成酸性液体，引起化学腐蚀的发生。

1.2储罐的储油部位

该部位腐蚀速率低，一般不会造成特殊危险。罐壁中部直接与油品接触，其腐蚀属于电化学腐蚀，腐蚀程度最轻。油料中各种杂质离子形成的电解质溶液，导致电化学腐蚀的发生。另外，在气、液交界处，由于氧气的浓度不同，容易发生氧浓差电池腐蚀。

1.3罐底水相部位

罐底内表面的腐蚀形貌为点蚀。大量酸性沉淀物沉积在储罐底部，溶液中聚集了许多的富氧离子，这些富氧离子又形成了高强度的电解质溶液，造成化学腐蚀的产生；油料中各种杂质颗粒积聚在油罐底部，它们与金属罐体之间不同的电位差使得形成了腐蚀原电池，从而产生了电化学腐蚀。

2.金属储罐的外腐蚀

金属储罐的外腐蚀有大气腐蚀、土壤腐蚀和保温层水浸后的腐蚀及微生物腐蚀等四种腐蚀方式。

2.1大气腐蚀

大气腐蚀是金属储罐因所处的位置周围各种复杂的自然环境条件而引起材料发生腐蚀的现象。对于不带保温层的金属储罐，直接暴露在大气中，遭受着大气腐蚀。

大气中的二氧化硫、二氧化氮、硫化氢、氨等都能加强大气对金属储罐的腐蚀能力，从而使金属储罐的腐蚀进程加快。

2.2土壤腐蚀

大量实例表明，储罐的腐蚀与防护重点在于储罐的外部地板。其腐蚀原因主要有：

2.2.1由于罐底板与下面的砂基础之间的不良接触，从而造成氧浓度的差异，会导致罐底腐蚀加剧。

2.2.2直流电、大功率的电气装置等会产生一种因土壤中导体较差的绝缘性而流失的杂散电流，杂散电流同样会造成罐底的腐蚀。

2.2.3为避雷和消除静电，储罐必须接地。然而，当接地材料和罐底的材质不同时会形成电偶，造成腐蚀。

2.2.4当土壤中水分大量存在时，氧分子的流动性就减弱，腐蚀速率也将减慢。当水分逐渐减少时，容易发生氧的去极化，加快了腐蚀速率。当土壤中的水分减少到开始的十分之一时，水分的短缺、土壤比电阻的加大和阳极极化作用，使得腐蚀速率又急速下降。

2.2.5罐底板下面的混凝土中的钢筋暴露在外面与罐底板接触，因混凝土中钢筋的电位比罐底板电位高，二者之间会形成腐蚀原电池，加速腐蚀。

3.保温层水浸后的腐蚀

原油或重质油储罐都有外保温层。聚氨酯硬质泡沫、岩棉和蛭石等多用来制作保温材料。通常保温层外面都有防护铁皮保护，通过保温钉固定。这种特殊的结构容易遭受雨雪暴晒的侵害，从而在保温钉处形成电偶腐蚀，留下空洞渗入水分，长期对储罐造成腐蚀。

4.微生物腐蚀

微生物腐蚀是指有微生物存在和其他生物体的参与下造成的腐蚀过程。那些暴露在外的金属设施，在很大的程度上都会遭受微生物的腐蚀。与腐蚀有关的微生物有硫酸盐还原菌、硫氧化菌和铁细菌。

二、金属储罐的防腐措施

1.合理设计

合理设计是指确保金属储罐使用性能的结构设计的同时，全面考虑储罐的防腐蚀结构设计。

1.1腐蚀余量的考虑

在产品设计时，一般应先进行强度计算，初步算出结构尺寸，再根据构件的使用环境、腐蚀介质的性能来考虑留取适当的腐蚀余量。

1.2表面外形的合理设计

产品的结构与外形复杂、表面粗糙常会造成电化学不均匀而引起腐蚀。在条件允许的情况下，采取结构简单、表面平直光滑的设计是有利的。

1.3防止电偶腐蚀结构设计

为了防止电偶腐蚀的发生，在结构设计中应尽量采取在相同结构中使用相同金属材料的方法，避免不同金属材料直接组合。但在使用环境介质中，如没有现成的电偶序可查，应通过腐蚀实验，确定电偶序电位及其电偶腐蚀的严重程度。

1.4防止缝隙腐蚀的结构设计

在设计过程中，尽量避免和消除缝隙是防止缝隙腐蚀的有效途径。

2.采用覆盖层保护

应用覆盖层保护是防止金属储罐类设施发生腐蚀最为常见且有效的方法。

2.1金属覆盖层

用抗腐蚀性强的金属以及合金成分把易受到腐蚀的金属表面完全遮盖起来以防止腐蚀的方法，称为金属覆盖保护。国内外许多的先例表明，将一层金属（如铝、锌）喷涂到金属设施的表面，然后进行密封处理，在各种复杂恶劣的自然环境中，都能有非常出色的防护表现，使用寿命长达20～30年，甚至50年。

覆盖金属储罐的加工方法主要是热喷镀。热喷镀技术是将所要使用的喷涂材料加热到液态，然后利用高速气流将其雾化，喷射到基材表面上，形成各种性能要求的覆盖物。

2.2非金属覆盖层

非金属覆盖层是指由有机物或无机物制成的表面涂料。无机涂料包括化学转化涂层、搪瓷或玻璃覆盖层等。用于防腐的非金属覆盖层主要有磷化膜、钢铁的化学氧化膜、铝及其合金的阳极氧化膜。有机涂层包括涂料涂层、塑料涂层、硬橡皮覆盖层、防锈油脂。

3.储罐的阴极保护技术

对于金属油罐来说，牺牲阳极法和外加电流法依然是有效的保护方法。

3.1牺牲阳极法

牺牲阳极法简单易操作，没有干扰产生，正常运行后只需定期检测电位和电流。周围土壤的电阻率较低时，可选用牺牲阳极法保护。对于新建储罐，可将阳极均匀分布在罐底，力求得到分布均匀的电流。

3.2外加电流法

外加电流法又称为强制电流阴极法。它是从阴极保护的角度出发，阴极保护的极化电源选用外部的直流电源，而电源的负极则连接被保护的构筑物，将电源的正极接辅助阳极。顺着电流的方向，被保护构筑物的对地电位向低电位降低，从而实现阴极保护。

3.3缓蚀剂保护

缓蚀技术是缓解石化行业中各类储罐内腐蚀的有效方法之一，储罐用缓蚀剂根据用途不同分成三类：防止与油层接触的金属腐蚀的油溶性缓蚀剂；防止储罐底部沉积水腐蚀用的水溶性缓蚀剂；储罐上部与空气接触的金属防腐蚀用气相缓蚀剂。

3.4清洗

金属储罐的清洗是去除污垢，防止腐蚀的一种有效方法。它包括物理清洗和化学清理。物理清洗是利用物理的手段对系统或设施进行的清洗，它不会带来化学清洗后废墟液的排放和处理问题。化学清洗是利用一定浓度的酸、碱和缓蚀剂配制的化学溶剂来清洗金属储罐表面污垢的清洗方法，它具有可以除去硬垢和腐蚀产物，清洗时间较短，效率高，可以在不停车状态下进行等优点。

三、金属储罐防腐层质量检测

表面处理、涂装工艺、涂装质量验收三个方面共同构成了金属储罐防腐层质量检测的内容。

1.表面处理质量检查

金属储罐防腐层施工（内壁、外壁）均应采取喷砂除锈工艺。喷砂作业宜从罐底开始并连续作业，防止二次生锈。

2.涂装工艺的质量控制

涂装作业应由上而下进行，先涂装一道底漆封闭罐壁表面，防止在大气中二次生锈。雨雪、大风天气将严重影响金属储罐的防腐施工，这段时间内应当停工整修。作业温度以10―30℃为宜。

3.涂装质量验收内容

3.1验收工作应在防腐层实干后进行。

3.2外观检查防腐层应无漏涂、无脱落、无龟裂、无气泡、无流挂等缺陷。

3.3防腐层厚度应均匀，符合设计规范的规定。

3.4防腐层完整性检查即漏点检查。应使用电火花检漏仪检查金属储罐防腐层的漏点和缺陷。

四、结语

金属储罐的正常运行与油气的高效生产和环境安全有着密不可分的关系。只要我们充分掌握金属储罐的腐蚀特点及规律，严格把控施工的各个环节，按照有关的标准和技术规范进行操作和维护，加强对金属储罐的日常管理，全方位做好金属储罐的防腐措施，就一定会在油品的设备管理上取得较大的进步。

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