儲罐保溫層下腐蝕分析

鄭天一

（大慶煉化公司聚合物一廠，黑龍江大慶 163411）

0 引言

近年來大慶煉化公司對油品罐區帶保溫層儲罐進行多次定點測厚及儲罐全面檢測，由于絕大多數儲罐運行時間較長，檢測后發現，多數儲罐保溫層下均或多或少發生腐蝕，個別儲罐罐壁及罐底角出現麻坑、銹蝕、減薄等現象。2018 年在對89座保溫儲罐進行自檢過程中，發現4 座廢酸罐壁腐蝕嚴重。下面將針對此類問題開展論述。

1 保溫層下腐蝕現狀

出現層下腐蝕將嚴重影響儲罐使用壽命，直接影響到儲罐的使用壽命，并且給安全生產帶來很大隱患，一定要引起足夠的重視。圖1 表明了儲罐保溫層下真實的腐蝕情況，從圖中可以看出，儲罐罐壁已經發生腐蝕，罐壁部分防腐漆已經脫落，多處出現點腐蝕，個別處出現腐蝕小深坑。圖2 為儲罐罐底角處腐蝕，此處雨水順儲罐保溫鐵皮外壁流聚集，罐底角長時間與雨水接觸，已出現生銹，腐蝕范圍較大。另外在接管與罐壁接觸補強處，由于此處罐壁保溫開口與雨水及大氣長時間接觸，也發生了腐蝕。

發生腐蝕儲罐的儲存介質廢酸，主體材質為SPV-36N，保溫層采用玻璃絲棉。針對腐蝕儲罐選用LA-30 型測厚儀（精度0.01 mm）進行厚度測定，測得平均腐蝕速率在0.025 mm/s 以下（表1），腐蝕等級屬于低級輕微腐蝕[2]。

2 保溫層下腐蝕機理

2.1 金屬腐蝕機理

帶保溫層儲罐罐壁發生腐蝕，即出現保溫層下腐蝕。它是指在金屬管道或者其他一些金屬設備表明覆蓋保溫層下面產生的一種腐蝕情況：如果發生在碳鋼材料上就會產生坑蝕或腐蝕減薄；如果是發生在不銹鋼為主要材料的設備上，則會發生坑蝕或者是產生應力腐蝕開裂。罐底角底板處為儲罐外最低點，易產生雨水易積存，形成電化學腐蝕，導致罐壁及罐底角腐蝕減薄。

圖1 罐壁腐發生腐蝕

圖2 罐底角腐蝕

儲罐外表面保溫層下易形成大氣腐蝕，雨季空氣濕度大，水蒸氣或雨水透過罐壁保溫鐵皮開孔處與保溫層及罐壁外表面接觸，大氣中有害氣體，如CO2、SO2、H2S 等溶解在罐外壁冷凝水膜中（冷凝水隨氣溫濕度變化而形成），發生電化學腐蝕：

加之水膜薄、容易擴散，耗氧腐蝕起主導作用。則：

儲罐腐蝕后，產生Fe（OH）3、Fe2O3，此兩種物質較為疏松，不能對儲罐起到支撐和保護作用，長年累月致使罐壁不斷減薄，甚至出現腐蝕深坑導致罐內介質泄漏。

2.2 金屬漆膜腐蝕機理

在現場經過測量可以知道，在被保溫層包裹下的金屬表面會形成液膜，這種液膜主要是由雨水、清罐及大氣中水汽共同組成的。當漆膜處在能夠浸水的條件時候，就會吸收水分而發生膨脹，最終產生鼓泡；如果有的漆膜發生了破裂，就會使漆膜下面的金屬接觸到大氣，與水膜一起對金屬構成濕大氣腐蝕、潮大氣腐蝕，或者是干大氣腐蝕。圖3 是大氣腐蝕與漆膜表面同時被破壞后金屬表明所形成的水膜厚度情況：A 區表示大氣濕度非常低，在此情況下金屬表面所覆蓋的水膜厚度只有單個水分子層厚，不能夠形成比較連續的水膜，這個時候對金屬的腐蝕是比較慢的，也就是相當于上面提到的干大氣腐蝕；在B 區，水膜已經形成了比較連續的、厚層覆蓋，由于電離作用會形成電化學腐蝕，這個時候的腐蝕速率增加的特別快，形成了潮大氣腐蝕；C、D 區域就是濕大氣腐蝕區域，在C 區時，由于液膜厚度不斷地增加，就會阻止了氧氣與金屬表面的接觸，從而使腐蝕的速率降低；進入D 區，液膜的厚度不再增加，腐蝕速率就趨于平穩。由于在B 區域的時候漆膜被破壞而形成鼓泡，進而在電化學作用下使保溫層下的金屬發生腐蝕，即形成膜下腐蝕[1]。

表1 儲罐技術參數及平均腐蝕速率

腐蝕區域的分類如下：

A 區：δ≈1～10 nm，干大氣腐蝕

B 區：δ≈0.01～1 μm，潮大氣腐蝕

C 區：δ≈1 mm，濕大氣腐蝕

D 區：δ＞1 mm，濕大氣腐蝕

3 采取的防護措施

3.1 保溫、防腐材料選擇

經過2018 年對多個儲罐保溫層拆卸檢查，并查閱相關文獻資料發現，儲罐保溫層下發生腐蝕的現象多數發生在金屬設備工作環境溫度低于150 ℃的情況下。查看高溫熱罐（罐溫200 ℃），罐壁防腐漆完好，未發現腐蝕狀況。因此對某些部位保溫的必要性進行分析，拆除了一些沒必要的保溫部位，那些運行溫度不超過150 ℃的則應用隔熱涂料代替。

圖3 腐蝕速度與金屬表面水膜厚度的關系

由于腐蝕離不開水，因而要求使用的保溫材料含水量最少且干燥快，還要選擇密閉性比較好的保溫材料，這樣才能減少水分的進入、降低腐蝕。同時對保溫的施工過程進行監控，嚴格進行質量驗收，以降低腐蝕的發生與速率。

對罐底角防腐要選好材料，如使用防腐防水效果較好的瀝青與油布進行搭配防腐。瀝青耐腐蝕性強，瀝青與油布按順序逐層施工，施工時瀝青與油布要至于保溫層內部，且與罐壁形成斜坡，坡向罐基礎，使保溫層積水順利從防腐材料流到罐外，對罐底角起到隔絕雨水的作用，減緩儲罐腐蝕。通過完善罐底角防腐，2019 年儲運廠的89 座保溫儲罐未發現腐蝕現象。

3.2 通過各類先進設備等手段檢測

3.2.1 開罐檢測較為常用檢測方法

目前開罐檢測的方法主要有3 種，分別是超聲測厚技術、渦流檢測和磁粉檢測。它們各有優缺點：超聲測厚技術的有點是精度高、缺點是只能檢測某點，而不能檢測整個平面，而且對要檢測罐的自身表面要求非常高；渦流檢測具有設備重量輕、操作簡單、方便等特點，缺點是只能對金屬進行檢測，精度不夠高，不能做定量分析，只能做定性的判斷；磁粉檢測主要用于檢測鐵磁性材料表面或近表面缺陷，其檢測原理是先將儲罐罐底被檢部分磁化，在被檢測部位及周圍產生磁，是一種傳統的檢測方法。當缺陷位于儲罐表面或近表面時，一部分磁力線繞過缺陷暴露在空氣中，如果此時在儲罐表面撒上鐵磁粉或涂抹上磁粉混濁液，則缺陷處的漏磁通會吸住部分磁粉而把缺陷顯現出來。

3.2.2 儲罐導波在線檢測技術

導波檢測能比較準確地反映實際的保溫層下腐蝕程度。通過檢測手段，采用定點熱成像儀進行檢測，可以清晰地識別保溫失效程度，提供重點點位進行掃描檢測，為辨別保溫層脫落或罐壁腐蝕失效提供預處理定位依據。

3.2.3 儲罐罐底聲發射在線檢測技術

聲發射傳感器均勻布置在儲罐罐壁周圍，在一定時間內接收罐底因腐蝕而產生的聲發射信號，通過各傳感器接收到聲發射信號的時間差綜合估算聲源位置，進而了解罐底各區域的腐蝕狀況。

3.3 儲罐陰極保護

外加強制電流陰極保護技術是防止儲罐外側腐蝕的有效手段，網狀陽極是目前比較理想的儲罐陰極保護系統形式，它可以給儲罐底部提供均勻的保護電流，使儲罐底部中心與周圍電位分布均勻。

大慶煉化公司聚合物一廠采用強制電流陰極保護為深井陽極形式，此形式雖然在運行中對電源設備輸出電流、輸出電壓、控制電位進行定期檢測，測定陽極床接地電阻等，但保護電位在直徑方向不均勻。目前采用儲罐底部埋設參比電極的方式，對儲罐外側的保護效果進行測試，而長效參比電極埋設在儲罐周圍時，只能測得儲罐邊緣的保護電位。因此，為了實現對深井陽極影視下儲罐底部保護效果的準確性，有必要對儲罐外側電位分布進行研究。

4 結論

針對保溫層下儲罐腐蝕嚴重等問題，通過分析保溫層下儲罐外壁、罐底板等部位的腐蝕機理，明確腐蝕產生原因。實踐證明，通過有效的檢測手段對儲罐腐蝕狀況進行評價、查找儲罐易腐蝕部位，施工過程中合理選用材料提高儲罐保溫層下的防護，并充分運用防護設備，可以有效避免儲罐的保溫層下腐蝕。