煉油廠酸性水罐的腐蝕原因分析及防腐蝕措施

邢萌萌

（大慶石化公司煉油廠，黑龍江大慶 163000）

0 引言

煉油廠通常在硫磺車間設置有酸性水氣體裝置，用于對減壓、催化、加氫等環節產生的含硫廢水進行處理。酸性水罐發揮著緩沖與儲存含硫廢水的作用，再加上煉油原料成份較為復雜，含有硫化物、氨、硝酸鹽等多種具備較強腐蝕性的介質，會對罐內環氧性防腐涂層造成極大破壞，裸露和腐蝕金屬層。酸性水罐的腐蝕部位主要在罐底與罐壁，尤其是在焊道附近極易由于腐蝕而出現穿透性裂紋，不但影響酸性水罐的正常使用，而且會污染周邊環境。

1 酸性水罐產生腐蝕的原因分析

煉油廠的酸性水罐對于操作的條件要求相對較高，主要是對含硫化物、氨、硝酸鹽、酚、油等的原料水進行處理，原料水的pH 值為10±0.5，溫度在65～70 ℃，碳鋼在這一環境下極易發生電化學腐蝕，尤其是在焊口、彎曲變形處出現腐蝕開裂問題，其他處的金屬表面也會發生均勻腐蝕。常規措施如采用環氧系防腐涂層的保護效果不太理想，通常在2～4 個月就會失去作用。

1.1 酸性水罐涂層表面受損

污水中的酚類會對常溫環境下的環氧、酚醛類的防腐涂層造成腐蝕，而這些涂層在65～70 ℃的污水中，防腐涂層損壞速度會進一步加快。正是因為有機涂層具備這樣的特性，所以在含有腐蝕介質的原料水中，小分子氣體、介質極易穿入有機涂層中，使防腐涂層的原有分子結構遭到破壞，不但降低其耐溫性能，而且會使涂層變軟、發泡進而硬化，失去防腐作用。

1.2 涂層下金屬腐蝕

酸性水罐的金屬層發生腐蝕主要是由于H2S 溶解于水中和金屬發生腐蝕反應，尤其是在應力集中處還會出現由于硫化物應力腐蝕造成的開裂問題。氨易溶于水，且與水結合在低溫環境下會生成結構穩定的NH3·H2O 晶體水合物，一旦受熱即會發生電解反應，出現電化學腐蝕。并且在硫化氫與氨共同作用下，腐蝕反應進一步加劇。電化學方面的不均勻性通常存在于金屬材料表面，薄弱點與缺陷部位電位相對較低，極易出現應力腐蝕，涂層出現劃痕、小孔、縫隙、裂紋等都會進一步導致金屬層開裂。

2 防腐蝕材料的選擇

從金屬發生腐蝕的根源分析，必須選擇滿足生產運作實際條件的防腐涂層，才能有效解決煉油廠酸性水罐的腐蝕問題。在防腐材料選擇過程中需要堅持爭取一次性做好的原則，不走彎路，慎重做好防腐材料選擇。采用涂料掛片的形式進行實驗篩選合適的防腐涂料。目前防腐性能普遍較好的是鈦納米聚合物涂料。納米鈦樹脂聚合物是一類全新涂料，耐腐蝕性能較好，不但耐沸水而且在海水環境中保持狀態10 年不腐，并且具備較高的硬度與耐磨性，在煉油廠酸性水罐防腐方面能夠保持6 年以上的防腐效果。

3 防腐層的選擇與要求

3.1 防腐層的選擇

經過對酸性水罐儲存介質特點分析，現階段XK-252 型耐酸堿鹽鈦納米聚合物涂料的應用方面采取了底、中、面三層結構設計，涂層厚度在210 μm 以上，僅僅需要采用環氧、酚醛類涂層用量的1/2 即可獲得相同的厚度，耐腐蝕性能卻要遠高于環氧、酚醛類的涂層效果，且經濟效益也比較高。該種材料其具有良好的耐磨、耐腐蝕性能，將其覆蓋與產品表面可以讓產品承受沸水，以及在海水中浸泡10 年而不受損害。不僅如此能夠大大提高涂層的耐磨性與硬度，其在諸多防腐涂料中其具有顯著的性能。

3.2 防腐層的要求

對防腐層進行設計時，需要遵守耐腐蝕性、耐磨性、耐熱性原則，同時還應具備較好的抗沖擊性與韌性，附著力的要求也較高。防腐層的層數設計為5 層，涂層干膜的厚度要在200 μm 以上，設計要求的使用壽命在15 年以上。

4 防腐層施工與驗收

4.1 做好施工前期準備工作

包括對技術、設計圖紙等的充分了解，做好交底工作；在編制實施方案時充分遵循準確、安全、保質、經濟的原則；做好相關施工器具、檢測設備、材料的準備、檢驗工作；按照施工計劃進行相關培訓，布置水電基礎設施等。

4.2 進行清洗油污施工

在罐內清掃方面要正確安裝引風機與抽風機，做好換氣工作后搭設腳手架對油污等進行高壓清洗，在搭設腳手架時必須注意留設足夠的操作空間，同時注意安全，在拆除腳手架時注意不要損壞涂層。操作人員在進入罐中作業是要佩戴好防毒面具，先用刮刀等工具清理罐內凝結物，再用水刷洗干凈，按照先罐頂再罐壁后罐底的順序進行。

4.3 金屬噴砂除銹施工

由于防腐層厚度要求要大于200 μm，所以確定噴砂后的表面粗糙度要控制在45 μm 左右。進行機械噴砂應注意盡量縮短風源、噴砂機兩者與工作面間距，同時注意避免噴砂系統出現漏氣，以及使用長度合適的噴砂軟管，減低壓力降。噴砂磨料要干燥保存，噴砂前先進行空噴一段時間，去除噴管內水分。在砂的選用方面結合表面粗糙度選擇粒度1～3 mm 的砂料，且要求砂料清潔干燥、無油脂、要有棱角。先用河砂噴一遍去除金屬表面油污，然后再用石英砂噴涂，并將表面粗糙度控制在45 μm左右。噴砂除銹的順序為先罐底，再罐頂，后罐壁的施工順序。罐內噴砂、噴涂必須做好通風措施，改善溶劑揮發與涂層固化效果的同事確保罐內氣體濃度小于危險濃度，并且作業人員需按要求穿戴好防護服。

4.4 涂料施工

鈦納米聚合物涂料屬于雙組分涂料，在開始施工前需要混合兩組分。在進行涂料配制前要確定涂料組分是否與要求的型號一致，有無失效等情況，并攪拌均勻確保底部沒有沉積。取合適的比例進行試涂，對效果進行驗證，根據試涂的效果使用涂料配套的稀釋劑對混合液進行稀釋到合適水平，然后使用濾網進行過濾之后方可施涂。在施涂時若是發現涂料反應過度變得粘稠則立即停止施涂，重新配置涂料，并合理控制配置的量。

按照單涂厚度與涂覆面積來計算A、B 組分和稀釋比例，合理控制配料量避免配備數量偏多，導致涂料超出時間而出現過度熟化增稠的情況。通常控制其數量在1～2 h 內使用完畢為最佳，以確保涂膜的質量。

4.5 涂覆工藝

施工前涂覆施工主要采用滾刷的方式進行，若是工作面較小則可采用毛刷進行施工。表面完全干燥之后，按照由上至下的順序涂覆，在此之前需要做好罐底的保護措施避免涂料掉落在罐底上形成瘤節，均勻涂抹不可有遺漏。需待上一道涂料涂覆表面干燥之后（一般間隔12 h）才能進行下一道涂料涂覆。每層涂料的涂覆時間間隔需超過12 h，待最后一道涂料涂覆完成后，在常溫環境下完全固化且超過7 d 之后才能夠投入使用。如若固化溫度在10 ℃以下，則需要控制其固化時間不低于15 d。

施工時應注意測定不同部位涂層厚度，及時調整涂覆工藝確保防腐層厚度達標。在實際涂覆過程中需要注意如下事項：①禁止用手與處理后的金屬表面相接觸，防止手汗導致金屬發生腐蝕，因為汗液接觸到金屬會在金屬表面形成一層汗液膜，讓金屬產生電化學反應從而出現腐蝕的情況，所以必須要求施工人員佩戴手套與指套；②在用漆涂刷過程中，需要按照先上下、后左右的原則來進行；③注意控制蘸漆的量，切勿過多導致其出現滴落；④在涂裝過程中，需要控制漆刷距離，其不可過遠，防止漆膜偏薄；⑤若碰到凸出、彎角、邊緣以及表面粗糙等情況需格外注意，最好先預涂一遍；⑥若采取滾筒滾涂，則需要確保滾筒上均勻分布油漆，且滾筒滾速穩定，不能過快，并且禁止大力壓碾滾筒。

4.6 質量檢驗

（1）對防腐層進行最終質量檢驗。在涂覆完成并完全固化之后要從外觀、厚度、粘結力、漏點等方面對防腐層進行檢驗，并做好檢驗記錄。確保防腐層表面光滑平整，沒有漏涂、脫皮、氣泡等問題，和斑痕等缺陷存在。一旦出現以上問題，需要重新試試表面預處理工作。

（2）按照頂、壁、面三部分對涂層厚度、粘結力進行檢驗。確保符合設計標準要求，對于出現測點不合部分要擴大檢測范圍，及時進行修補。

（3）仔細檢查防腐層的粘結力。在檢查過程中，需垂直使用鋒利的刀刃將防腐層劃開，形成一個40 mm 左右的邊長，45°左右夾角的V 形切口。在切割線交點用刀尖將切口內的防腐層挑剝開來，如若挑起部位出現脆性點狀斷裂，而不是成片挑起或剝離的狀況，就說明防腐層粘結力達標。對于經過粘結力檢驗損傷的內防腐層需要根據相應要求來實施修補，如若防腐層的粘結力不達標，則要求重涂。因為涂層的粘結力檢驗屬于破壞性的檢驗，如若沒有做好其修補工作會導致腐蝕隱患的出現，因此，盡可能使用相同材質的試片在施工時做好涂層檢查。

4.7 修補、復涂

對防腐層進行修補所使用的材料要與主體涂層結構相一致，修補時要求先將不合格的防腐層清理干凈再進行修補。修補完成后還應進行二次檢測，確保符合方案要求。對防腐層進行復涂，則要對原有涂層進行打毛處理，然后按規定進行面層涂覆，使涂層厚度符合要求即可。如若防腐層需要重涂，則要求全部清除干凈原有的涂層，并根據特定要求來對其實施涂覆，隨后根據規定來實施質量檢驗，直至其與相應質量標準要求相符。

5 結束語

腐蝕是煉油廠酸性水罐的常見問題，如若不進行有效的處理與防范則必定會產生嚴重的安全隱患。為此，相關工作人員必須要熟悉煉油廠酸性水罐的防腐與涂裝工作，切實保證酸性水罐的運行穩定與安全。