含硫常壓儲罐腐蝕檢測與維修

周景宏，程藝兵，吳 濤，徐 瑩，李博文

(1.中國石油天然氣股份公司遼陽石化分公司，遼寧 遼陽 111003;2.遼寧建工集團第六建設工程有限公司，遼寧 遼陽 111003;3.中國科學院金屬研究所，遼寧 沈陽 110016)

隨著石油工業的迅速發展和各國對能源需求的不斷增加，原油和成品油的儲備受到世界各國的普遍關注。各類油庫油品的儲備能力已經不僅僅是關系經濟發展社會穩定的問題，更是會涉及國家政治軍事安全的重大問題［1］。近年來，國內儲罐大型化使油庫的存儲能力大大提高，但儲罐的設計壽命一般為20 a，隨著使用時間的延長，像其它設備一樣，儲罐不可避免地會出現各種腐蝕和老化現象，存在著很大的安全隱患，一旦出現泄露、爆炸等事故，會造成無法挽回的直接經濟損失和環境污染等災難性后果。例如，1974 年12 月，日本水島煉廠5 ×104m3儲罐發生罐底破裂事故，原油泄漏4.3 ×104m3，油從罐壁與罐底之間沖出，并沖開了防油堤，約9 ×103m3的原油流到海面，致使大面積海域受到污染;1988 年1 月，美國賓西法尼亞州Ashland 石油公司的容積為6 ×106m3的柴油儲罐解體并倒塌，造成2.84 ×103m3的柴油流入Monongahela 和Ohio 河，對河流的生態環境造成極大破壞。因此，為了儲罐的安全使用應當做好腐蝕防護、加強腐蝕監測、合理安排腐蝕檢查。針對2014 年某煉油廠儲罐腐蝕檢查發現的腐蝕問題，分析了儲罐腐蝕原因，并提出了維修措施。

1 儲罐腐蝕檢查

1.1 儲罐區介紹

煉油廠始建于1978 年7 月，于1982 年竣工投用。后來為適應上游生產裝置的擴建改造等需要，完成過多次改擴建工程。東部罐區目前共有7 個罐組，均為拱頂立式常壓儲罐，罐底沒有安裝陰極保護裝置和涂刷防腐涂料。2000 年后期主要存儲由俄羅斯進口原油煉制的產品油和中間產品，儲罐總容量24.71 ×104m3。俄羅斯原油的特性是輕組分含量高，含硫量高，煉制過程中產生大量的H2S 氣體，這些氣體不可避免的進入下游裝置的生產過程中，并且和部分產品共存，導致設備腐蝕非常嚴重。2014 年對渣油罐組設備進行腐蝕檢查發現儲罐腐蝕損壞嚴重。

1.2 腐蝕檢查

采用直接觀察法、超聲波測厚儀和HTT-II 型儲罐底板漏磁檢測儀對儲罐整體腐蝕情況進行了檢測，并數碼相機記錄宏觀腐蝕形貌。按照SY/T0087—1995《鋼質管道及儲罐腐蝕與防護調查方法標準》和中國石油化工集團公司、中國石油化工股份有限公司修訂的《石油化工設備維護檢修規程》——常壓立式圓筒鋼制焊接儲罐維護檢修規程的規定，對儲罐進行全面檢查。

2 結果與分析

2.1 儲罐頂板腐蝕

腐蝕檢查發現渣油罐組8 個儲罐中有5 個儲罐罐頂內壁有明顯的均勻腐蝕減薄，個別儲罐罐頂已經大面積腐蝕穿孔，測厚數據見表1。其中C105 渣油罐罐頂(材質為Q235 鋼)腐蝕最為嚴重，罐頂出現多處腐蝕穿孔，沒穿孔部位的壁厚也大多不足3 mm，如圖1 所示。

圖1 C105 罐頂腐蝕穿孔形貌

表1 儲罐頂板測厚數據

儲罐頂板H2S 腐蝕是造成儲罐頂板大面積腐蝕的主要原因。儲罐常壓操作，操作溫度60～85 ℃，儲罐存儲油品介質中含有H2S。日常檢測儲罐H2S 質量分數最高值曾經超出100 μg ∕g。拱頂罐通過呼吸閥等設施和外界大氣相通，呼吸閥正開啟壓力0.000 92 MPa。當油品被抽出時，罐內液位降低，新鮮的空氣會通過呼吸閥涌入罐內，以維持罐內外氣壓平衡［2］。油品中蒸發出的水蒸氣會在儲罐內壁凝結形成液膜，為腐蝕的發生提供了環境。另外，油品中揮發出的H2S 氣體溶入凝結液形成H2O-H2S-O2腐蝕體系腐蝕罐頂內壁。由于儲罐不斷有油品進出，儲罐呼吸作用頻繁，不停地補充氧氣，促進了罐頂內壁腐蝕的發展進程［3］。

2.2 儲罐底板腐蝕

對儲罐底板腐蝕檢查發現，儲罐底板腐蝕主要是發生在上表面(內側腐蝕)，被檢罐底均有不同程度的局部腐蝕，以點腐蝕為主。圖2 所示為渣油罐C101 底板標號，底板名義厚度6～8 mm，材質為Q235 鋼，罐底總面積為405.50 m2。采用儲罐底板漏磁檢測儀對C101 的79 塊底板全部做了檢測。檢測發現，底板局部大面積點蝕減薄，35號、41 號、50 號、55 號、63 號和70 號底板存在腐蝕深度比為40%～60%不同層度的點蝕坑，圖2中陰影部分為腐蝕發生區域。

圖2 C101 儲罐底板標記

圖3 標出了各塊底板的具體腐蝕位置，35號、50 號和70 號底板點蝕坑直徑約60 mm，最大腐蝕深度比約為50%;41 號底板腐蝕出一條面積約400 mm×350 mm 的點蝕坑帶，最深的點蝕坑腐蝕深度比約為60%;55 號和63 號底板分別有面積約為1 300 mm × 400 mm 和700 mm ×1 300 mm的腐蝕坑帶，最大腐蝕深度比約為50%，圖4 為55 號罐底板腐蝕坑帶宏觀形貌。

圖3 C101 儲罐底板腐蝕部位示意

圖4 55 號底板腐蝕形貌

儲罐底部復雜的水雜腐蝕是造成儲罐底板大面積局部腐蝕的主要原因［4］。成品油儲罐底部水雜成分相當復雜，燃料油罐水雜的pH 值為6.0～6.5。水雜的來源主要有2 個方面，(一)在加工過程中的添加劑，經長期存儲油品膠質指標發生了變化，部分膠質沉淀在罐底;(二)罐頂罐壁腐蝕產物脫落引入雜質。油品中的腐蝕性離子，如S2-和Cl-等溶入水分后隨水分沉入罐底腐蝕儲罐底板。由于水雜并非均勻的沉積在罐底，雖然儲罐會定期脫水，還是在水雜沉淀處就形成了局部腐蝕區域，造成底板發生局部腐蝕。

3 維修措施

3.1 罐頂維修措施

依據SHS01012—2004《常壓立式圓筒形鋼制焊接儲罐維護檢修規程》規定要求，結合罐頂腐蝕檢查結果，提出以下修補措施:渣油罐C101、C103、C104、C105 和C108 等5 臺拱頂儲罐由于罐頂板腐蝕嚴重，將原罐頂板全部拆除，用Q235-B 的鋼板重新更換。罐頂板更換之后，罐頂板內、外表面噴砂除銹，噴砂除銹等級為Sa2.5。噴砂除銹后，罐頂板外表面涂刷兩次環氧富鋅底漆、三次環氧云鐵中間漆和兩次丙烯酸聚氨脂面漆;罐頂板內表面涂刷無機富鋅底漆兩道，每道干膜厚度40 μm、耐熱耐油導靜電涂料中間漆各兩道、面漆二道，干膜總厚度160 μm。

3.2 罐底板維修措施

將檢測發現有腐蝕破損的底板進行補焊修復后繼續使用。35 號、50 號和70 號底板的點狀腐蝕坑直接補焊填平;41 號、55 號和63 號底板采用面積大于點蝕坑帶面積且與底板同材質的鋼板做貼片焊接。

由于底板附著較厚的腐蝕產物和油泥，且金屬在H2S 作用下，電化學反應過程中產生的氫原子滲透到金屬內部，當金屬焊接高溫溶解后逸出氫氣，給焊縫成型帶來了困難。貼片焊接經嘗試多種焊接工藝，最終摸索出一套可使焊縫成型良好的焊接工藝。焊接前先用電刷清除焊道表面及周圍區域至光亮，并采用氣焊加熱焊道，待表面火紅后進行手工電弧焊接，此時焊縫可能會有少量氣孔，再次用氣焊加熱焊縫，手工鐵刷清理焊縫表面后再次進行手工電弧焊接，如此反復進行直至焊縫成型良好，焊縫經無損檢測合格。表2 中列出了其他焊接工藝及焊縫表面現象。

表2 焊接工藝

4 結束語

儲罐的腐蝕是由多種因素引起的，為了防止其發生腐蝕，除了從選材、施工等方面都應把好關外，科學合理的日常腐蝕管理同等重要。采用經濟合理施工方法，在保證檢修安全工藝條件下，安排儲罐維護檢修，涂刷防腐涂料，安裝儲罐陰極保護裝置、罐底泄露監測裝置和腐蝕在線監測系統，對儲罐剩余壽命作出評估，為避免腐蝕事故的發生是很有必要的。

［1］鄭敏，朱成果.我國油氣資源及對國民經濟發展的影響研究［J］.中國礦業，2006，15(11):9-11.

［2］史玉穎，楊劍鋒，劉文彬，等.煉油廠儲罐腐蝕檢查及防護措施［J］.安全與環境工程，2014，21(3):90-93.

［3］田立奎.拱頂儲罐腐蝕原因分析及防腐措施［J］.石油化工安全技術，2005，21(1):49-51.

［4］金利鋒.成品油儲罐底板腐蝕的因素分析［J］.儲運技術，2011，20(2):3-6.

［5］胡建華.油品儲運技術［M］.北京:中國石化出版社，2002:155-162.