原油儲罐內底板腐蝕原因分析

郭江萍

(中國石油天然氣股份有限公司烏魯木齊石化分公司，新疆烏魯木齊 830019)

原油儲罐內底板腐蝕原因分析

郭江萍

(中國石油天然氣股份有限公司烏魯木齊石化分公司，新疆烏魯木齊 830019)

隨著中國石油西北石油勘探局南疆輪臺亞柯拉油田的不斷開發和進口原油(哈薩克斯坦原油)量的增加，某煉油廠煉制的原油中硫含量也隨之增加，使設備的腐蝕日趨嚴重。文章對原油儲罐的腐蝕現狀進行了分析。分析認為腐蝕的原因是罐底部存有水、堿和硫等。采取的安裝犧牲陽極措施對原油儲罐底板起到了較好的保護作用，防腐蝕效果比較明顯。

原油儲罐 腐蝕機理 原因分析 防護措施

某煉油廠88號原油儲罐近兩年來一直儲存中國石油西北石油勘探局南疆輪臺亞柯拉油田原油(以下簡稱亞柯拉原油)或進口原油(哈薩克斯坦原油)。原油硫含量較高，最高硫質量分數為2%。一般硫對儲罐底板的表面腐蝕主要表現為電化學腐蝕。2010年4月對88號原油儲罐進行檢修，開罐發現儲罐內底板腐蝕較為嚴重。

1 原油儲罐

儲罐采用外浮頂結構。底板在普通瀝青砂防腐蝕層基礎上，由扁鋼(40 mm×2 mm)直接與大地連接?；A防腐蝕環境情況良好，工作參數見表1。

表1 儲罐工作參數Table 1 Oil tank operating parameters

儲罐腐蝕情況如下:

(1)外壁無腐蝕現象;(2)內部罐壁腐蝕輕微(可忽略不計);(3)裝有犧牲陽極的內底板附近基本沒有腐蝕;(4)沒有犧牲陽極的內底板腐蝕較為嚴重，出現不規則洞、坑和槽等現象，長度一般為1～20 mm。底板和加熱盤管腐蝕形貌見圖1，2。底板和加熱盤管腐蝕情況見表2。

88號儲罐已安裝犧牲陽極。從檢查情況看，在安裝犧牲陽極的區域底板基本沒有腐蝕，而沒有安裝犧牲陽極或遠離安裝犧牲陽極的區域底板及焊縫均有不同程度腐蝕。說明儲罐內的介質不同，出現的腐蝕機理不同。影響儲罐質量的因數就會發生變化。儲罐內加強防腐蝕，可以延長儲罐的使用壽命，保證安全生產。

圖2 加熱盤管腐蝕形貌Fig.2 Heating coil corrosion mar phology

表2 儲罐腐蝕情況Table 2 Oil tank corrosion mm

2 腐蝕原因分析

88號儲罐內底板腐蝕，主要原因是底部存有大量含腐蝕性介質的水溶液，又長期浸泡。通常H2S和Fe生成FeS，引起全面腐蝕。當pH值大于6時，能覆蓋在鋼的表面，有較好的防護性能，其腐蝕隨時間的推移而降低。當pH值小于6時，結果則相反。

3 腐蝕機理分析

88號儲罐內底板的腐蝕具有典型的電化學腐蝕特征，是幾種腐蝕因素共同作用的結果。對亞柯拉原油進行了分析，分析結果見表3。

表3 亞柯拉原油分析結果Table 3 Yake la crude analysis results

儲罐底板通常使用A3或A3F鋼，可耐硫磷質量分數分別在0.055%以下，碳質量分數在0.22%左右。硫磷含量增加使腐蝕速率加快，硫化物存在可誘導小孔局部腐蝕，磷化物可導致晶間腐蝕。

儲罐內底板長時間與腐蝕性溶液(電解質溶液)接觸，可在不同區域或面積上產生微電池腐蝕、坑點腐蝕和縫隙腐蝕等多種形態的腐蝕現象。

3.1 鋼板的腐蝕機理

3.1.1 微電池腐蝕

由于鋼板表面粗糙或受施工過程中碰撞和劃痕等影響，這些裸露的金屬與儲罐底部水溶液接觸可形成許多小陰極和小陽極，構成許多個微電池。每個微電池都流動著腐蝕電流(微電池腐蝕)。

腐蝕過程的化學反應生成氫氧化亞鐵(Fe(OH)2)，被水溶液溶解氧化生成氫氧化鐵(Fe(OH)3)，又進一步氧化生成紅色鐵銹(Fe2O3·3H2O)。這種腐蝕由表面開始，逐漸向下擴張，鐵銹不斷增加和脫落，腐蝕不斷加深和擴展，進而形成儲罐底板的大面積銹蝕區域。

3.1.2 水中二氧化硫腐蝕

儲罐底部水溶液中的二氧化硫對底部鋼板可發生酸的再生循環反應。首先由二氧化硫、氧氣及鐵形成硫酸亞鐵，硫酸亞鐵水解形成氧化物和游離酸，游離酸又加速鐵的腐蝕，生成新的硫酸亞鐵，硫酸亞鐵再水解……，如此反復循環加速了對儲罐底板的腐蝕。

3.1.3 耗氧腐蝕

水溶液中分子氧的腐蝕作用是通過陰極上耗氧反應進行的，電極反應如下:

根據儲罐底部水溶液的性質分析，水溶液應屬酸性液。陰極上耗氧反應進行，陽極鋼板不斷分解成離子溶解，從而發生腐蝕。

二氧化碳常常造成坑點腐蝕和片狀腐蝕等局部腐蝕。

可對鋼鐵產生腐蝕作用的細菌有硫代硫酸鹽、氧化細菌、硫氧化細菌、鐵細菌和硝酸鹽還原菌等。

儲罐底板不同程度的腐蝕，可能還存在其它一些腐蝕因素，如氧濃差電池腐蝕、氫腐蝕和縫隙腐蝕等。

3.2 儲罐底板的坑點腐蝕機理

鋼板表面因材料缺陷，表面材質不均一性等各種原因可造成某些區域優先腐蝕，形成坑(洞)和槽等。

從形態上看，儲罐內底板部分的腐蝕坑洞，具有典型的坑點電化學腐蝕特征。

儲罐底部鋼板表面已存在微小縫隙，將產生微小坑點腐蝕。由于蝕坑內反應產物不斷累積，pH值下降(pH值小于4時，將發生劇烈腐蝕)，坑內正電荷過剩，微觀局部酸化，因而具有更強的腐蝕性，從而加速腐蝕(自催化過程)。這樣的點蝕坑一旦形成，由于腐蝕集中在某些點上，陽極面積很小，而電流密度很大，因而將進一步加劇腐蝕，使蝕坑迅速加大，并很快發生穿孔。

由于腐蝕坑點，儲罐內水溶液中其它腐蝕因素對蝕坑發生腐蝕作用，因而出現了蝕坑上面金屬表面光滑，沒有明顯的銹蝕物和坑內溶液透明等特有的電化學腐蝕現象。

4 防腐蝕措施

2003年4月對20 dam3的88號原油儲罐檢修后，共安裝了54塊、重22 kg的鋁合金陽極。陽極直接焊接在儲罐底板上表面及罐壁下部(距底板0.5 m處)，在底板上及壁板上呈環狀分布。從2010年對88號原油儲罐的檢修情況看，在犧牲陽極附近底板基本沒有腐蝕，而遠離犧牲陽極的底板和焊縫腐蝕較為嚴重。而犧牲陽極本身腐蝕較為嚴重?？梢姞奚枠O與防腐蝕涂料聯合使用，對儲罐的底板防腐蝕起到很好的作用。

5 結論和建議

(1)儲罐內底板腐蝕的根本原因，是底部常年存有腐蝕性很強的水溶液。因此，解決儲罐底板腐蝕的關鍵就在于如何處理底部的水溶液。建議在內底板增加安裝犧牲陽極，降低底板的腐蝕速率;在內壁和底板刷耐水溶液腐蝕的防腐蝕涂料進行防護，將底部存水盡量脫凈;加強現場監控。從工藝、材料以及綜合管理入手，結合具體有效的防護措施，才能取得最佳的防護效果。

(2)現在生產運行中的儲罐(主要指建北)已使用了34 a，日趨老化，已不同程度地出現隱患。為了消除隱患，必須加強防護。

Cause Analysis of Corrosion in Bottom Plates of Crude Oil Tank

Guo Jiangping
(PetroChina Urumqi Petrochemical Company，Urumqi，Xinjiang 830019)

increased South Xinjiang Crude and Kazakhstan crude being processed by the refinery，there is a great increase in sulfur in feed crude and equipment is corroded severely.The status－quo of crude oil tank is analyzed and the root causes of the corrosion are found to be the water，caustic and sulfur at the bottom of the tanks.The installation of sacrificing anode has effectively protected the tanks from corrosion，and good results have been achieved.

crude oil tank，corrosion mechanisms，cause analysis，protection measures

TE988

A

1007－015X(2011)05－0017－02

2011－05－ 09;修改稿收到日期:2011－06－30。

郭江萍，1980年參加工作，中專畢業，現在煉油廠油品車間從事設備管理工作。E-mail:guojp.ws@petrochina.com.cn。

(編輯 彭濟鋒)