污水沉降罐介質腐蝕性分析

劉建發

（大慶油田有限責任公司第一采油廠，黑龍江 大慶 163000）

1 污水沉降罐腐蝕現狀

污水沉降罐是油田采出液處理的重要設備，主要功能是通過沉降、混凝等實現油水分離，污水由進水管線進液，經中心反應筒后配水沉降，上部含水油經收油裝置進入收油管線，下部水進入集水管重新進入中心反應筒后配水沉降，加熱盤管用于保持罐內介質溫度；調節水箱用于調節儲罐內部介質液位。污水沉降罐日常運行時上部有氣相空間。

隨著開發深入和站場運行年限增加，污水沉降罐腐蝕日趨嚴重[1]。截至2020年，某采油廠在役污水處理系統鋼制儲罐總計376座，其中運行10年以上的儲罐214座，占比達55%以上。2015～2019年間，某采油廠有44座污水罐因腐蝕原因維修，占同期污水罐總量的11.7%，其中沉降罐維修占68%以上，主要維修部位為伴熱管線，更換率超過86.7%；水箱更換率為53.3%；重做內防腐比例為46.7%；更換罐頂板2座、罐底板3座、更換部分底部罐壁或罐壁腐蝕貼鐵板7座。統計數據顯示運行年限超過10年后，維修量顯著增加。

2 污水沉降罐腐蝕性調查

在某采油廠選擇13座污水沉降罐，選用與罐材質相同的Q235A試片，按照罐內腐蝕環境的典型性，確定測試部位，罐內典型的腐蝕環境包括罐上部氣相腐蝕環境和罐下部液相腐蝕環境。試驗90天后取出試片，經過酒精丙酮清洗，對試片進行宏觀觀察和微觀分析，得出試片平均腐蝕速率；通過測量試片腐蝕坑深度，計算局部腐蝕速率。

2.1 污水處理系統儲罐不同部位介質腐蝕性

數據統計結果表明，一次沉降罐、二次沉降罐上部氣相介質平均腐蝕速率均高于下部液相介質，其中8座污水站沉降罐上部腐蝕速率達到嚴重腐蝕等級。

2.2 腐蝕因素分析

對沉降罐內取出的試片進行處理，以宏觀觀察結果為基礎，選擇腐蝕嚴重的試片進行微觀形貌及微區成分分析[3]，初步判斷掛片腐蝕成因，為腐蝕措施的制定提供理論依據。

2.2.1 沉降罐上部腐蝕因素分析

污水沉降罐介質腐蝕性超過嚴重腐蝕等級的儲罐，通過觀察污水沉降罐上部試片的宏觀腐蝕形貌可知，上部腐蝕特征為均勻腐蝕。對污水沉降罐上部介質腐蝕產物成分進行分析，主要產物有Fe3O4、Fe2O3、FeO、FeO（OH）（FeOOH）等鐵的氧化物，還有FeS、FeCO3等細菌腐蝕產物及少量的S8、CaCO3、SiO2等采出液中攜帶的雜質等。綜合以上可知污水沉降罐上部主要腐蝕特征為均勻腐蝕，腐蝕產物較厚，腐蝕主要因素以氧腐蝕為主，細菌腐蝕為輔。

2.2.2 沉降罐下部腐蝕因素分析

污水沉降罐中下部介質腐蝕性多數較輕，通過觀察污水沉降罐上部試片的宏觀腐蝕形貌可知，部分儲罐存在明顯的點腐蝕，或雖無腐蝕坑深，但宏觀形貌上已經具有點腐蝕傾向。對沉降罐下部腐蝕產物化驗發現，成分主要為FeS、FeCO3，部分罐有少量的Fe3O4、Fe2O3、FeO（OH）（FeOOH），同時還有少量的CaCO3、SiO2、CaSiO3、MgSiO3。綜合以上可知，沉降罐下部主要腐蝕特征為局部腐蝕，腐蝕主要因素為細菌腐蝕以及氧腐蝕。

3 結論及建議

3.1 結論

污水沉降罐上部氣相介質平均腐蝕速率高于下部液相介質。

污水沉降罐上部主要腐蝕特征為均勻腐蝕，腐蝕產物較厚，腐蝕主要因素以氧腐蝕為主細菌腐蝕為輔。

污水沉降罐下部主要腐蝕特征為局部腐蝕，腐蝕主要因素以細菌腐蝕，氧腐蝕為輔。

投加殺菌劑可減少罐底部點腐蝕，但殺菌劑對抗鹽聚驅腐蝕性影響還需要進一步驗證。

3.2 建議

（1）針對污水沉降罐內部細菌腐蝕問題，建議在污水工藝環節的始端加殺菌劑進行滅菌處理。同時進一步深化研究殺菌劑加藥點、加藥類型、加藥方式等對介質腐蝕性的影響規律，建立有效抑制腐蝕的殺菌技術；

（2）由于污水沉降罐內部上部介質腐蝕較下部嚴重，建議加強嚴重腐蝕等級的污水沉降罐罐頂和水箱腐蝕監測，每3～5年進行一次涂層、壁厚減薄量、點蝕深度等腐蝕性能測試；

（3）部分沉降罐下部存在較嚴重的點腐蝕，建議按照“重點銹蝕部位加密布置，陽極數量與保護面積成比例”原則增加底部犧牲陽極[5]。