儲水罐內腐蝕規律及微觀原因探討

王申珅

（大慶油田水務公司涉水制品設備分公司，黑龍江 大慶 163000）

0 引言

雖然我國當下在鋼產品的防腐蝕方面獲得了一定的技術進步，明顯延長了鋼產品的使用時長，但是儲水罐還是有腐蝕的情況。是因為污水里面包含的介質均有著較大礦化度的特點，常見的有CO2、H2S和高鹽成分物質等，這些介質的構成一般較為繁雜且溫度偏高，易導致儲油罐出現大面積的腐蝕現象，最終致其使用時長縮短，相應的維護開支不斷增加。

1 油田儲水罐概述

儲水罐是油氣開采運輸體系中必不可少的重要器具，是石油、石化領域油產品運輸、存放，利用水處置技術安全運轉所不能或缺的重要設備[1]。按其構造不同可分為固定頂和浮動頂兩種類型，前者的拱形狀頂部和本體是通過焊接固定的，罐的內部隨著油表面升降改變會出現空氣流入和油產品揮發的空間，使油產品損耗存在引發火災的隱患，后者裝配有浮盤部件，緊緊貼附于存放物質表層，這樣一來可以把空氣完全隔絕在外避免油氣揮發，降低火災爆炸風險。浮頂儲水罐又可以分成兩種，分別是內部浮頂和外部浮頂，前者上面有固定拱頂可以有效預防風沙雨雪粉塵進入，但這種儲水罐需使用到大量鋼材，而且很難進行規模化發展，主要用在汽油航空煤油等成品油產品的存放方面。后者的浮頂直接顯露在大氣當中，浮頂上面裝配排水部件，立體柱子和人孔等部件較易修理，一般被用來存放原油和污水使用。

2 儲水罐內部腐蝕規律

2.1 驅替方式不同對儲水罐不同部位腐蝕的影響

儲水罐從上部到下部，分別為氣相、氣液和液相，通過解析儲水罐各部位的水介質分析用鋼腐蝕規律可得知，采用聚驅方法侵蝕更厲害，點蝕速率最高可達0.619mm/a，而水驅動方法最高點蝕速度是0.357mm/a。在其中部，水驅類儲水罐的氣液位置最易受到腐蝕，點蝕速率最高可達0.976mm/a，采用聚驅方法最高點蝕速率則為0.667mm/a。在儲水罐下面使用聚驅方法侵蝕最為嚴重，點蝕速率最高可達1.714mm/a。

2.2 同一驅替方式對儲水罐不同部位腐蝕的影響

通過解析儲水罐各部位水介質給用鋼腐蝕規律可得知，在儲水罐上面，采用聚驅方法侵蝕程度較為厲害，點蝕速率最高可達0.619mm/a，而水驅動方法最高點蝕速率為0.357mm/a。在其中部，采用水驅方法侵蝕程度較為厲害，點蝕速率最高可達0.976mm/a，采用聚驅方法最高點蝕速率是0.667mm/a。在儲水罐下面使用聚驅方法侵蝕最為厲害，點蝕速率最高可達1.714mm/a。

3 儲水罐內壁腐蝕微觀原因分析

罐內部的氣相環境一般構成較為均勻，腐蝕也會出現均勻性的特征[2]。這個部位的氣相原油及采集水散發出來的硫化氫酸性氣體，外面經過呼吸閥進入罐內部的水分、二氧化碳等氣體，在罐壁上凝聚酸性液體，進而會引發化學腐蝕。

3.1 CO2腐蝕

在二氧化碳腐蝕環境當中，碳鋼腐蝕的原理較為繁雜，由于CO2進入水之后會嚴重侵金屬原料，在同等pH值下，CO2的總酸度會高過鹽酸，因此大部分學者均認為CO2給鋼鐵帶來的腐蝕情況會比鹽酸來的厲害。目前CO2引起的腐蝕主要有均勻性和局部性兩種。

3.2 H2S腐蝕

研究發現，在儲水罐的鋼質用材中，Al、Ti等元素成分會提升鋼材的抗H2S腐蝕性，而Mn、S等因素成分會加大H2S腐蝕鋼材的程度。C和Cr元素成分也會給H2S帶來這方面的顯著影響。一般情況下，鋼材當中C的品質數值高于萬分之四的時候，C數量的增長會讓鋼材的抗H2S特性減弱；當這個數值低于萬分之四的時候，C數量的增長會讓鋼材的抗H2S特性變強。鋼材當中Cr含量會給H2S腐蝕帶來較大影響。一些研究證明，只有當Cr品質數值超過12%，鋼材抗H2S能力才會有明顯提升，這也是抗侵蝕鋼材Cr品質分數一般都高于12%的原因。

3.3 SRB細菌腐蝕

儲水罐的底部水體通常摻雜有較多泥沙，常規溫度比較高時會形成厭氧特性環境，且比例較高，給SRB提供了存活環境和營養，SRB直接或者間接參與腐蝕進程，導致污水給儲水罐的底部及其罐壁造成的較大程度的腐蝕。

4 結語

在防腐蝕舉措上，對于聚驅類型儲水罐，關鍵防腐蝕部位應在其中下部分；而對于水驅類型儲水罐，應考慮其中上部分。在選擇儲水罐保護方式時，應按照內部儲藏液體的構成，參考相應溫度值，儲存時長等因素，使用涂料保護或者涂料保護與陰極防護相融合的方式。在選擇涂料的時候，應選用抗化學腐蝕特性較好、抗滲透特性較強的，這樣在存放油水摻合液體時其品質不易生變，另外還要選用涂層擁有較高附著力的，這樣可以穩固地附著在金屬外表，強化對儲水罐內部的保護。