储罐罐底角及罐底板下面腐蚀与防护
内容提要：通过对储罐罐底角及罐底板下面腐蚀情况介绍和腐蚀原因的分析，推荐了几种防护方法。经过实际应用收到了很好的效果
主 题 词：罐底角、罐底板下面、腐蚀、原因分析、保护方法。
The corrosion and protection of storage jar’s bottom and base
Wang wei
(Oil refining factory ofDaqing Petroleum company Daqing Heilongjiang province163711)
Abstract:Byanalyzing the corrosion description andcorrosion causation occurring in storage jar’s bottom and base, we recommendseveral solutions. During pratical application the effect is pretty good.
Key words: storage jar’s bottom and base, corrosion, corrosioncausation,protecting method.
1.储油罐罐底角腐蚀情况
1.1 概况
我厂储油罐有一部分是60年代初投入使用的。由于储罐常年运行，使罐的基础边缘高于罐底板。这样在长期使用下，雨水直接顺着罐壁进入罐底板内，长期存在罐底板内，造成罐底脚腐蚀破坏。另外，罐外壁的保温材料大部分为岩棉或超细玻璃棉，外护层为水泥石棉灰或镀锌铁皮。由于长期受大气的影响，使外保护层破裂，特别罐外壁底角半米左右壁板损坏比较严重。表现为石棉灰保护层成片脱落，保温层完全暴露在大气中。罐壁有出现穿孔和渗漏的现象。从表面腐蚀情况看，锈蚀产物厚约3—5mm，锈蚀层下面为大小不一的腐蚀麻面或点蚀坑。
油罐底板焊接组装时，与沥青砂层结合紧密，但在装水试压及投入使用后，油罐基础通常有一定的沉降量。当油罐油品腾空时，底板与基础沥青砂接触不良，中心及边缘因其透气性不同产生氧浓差腐蚀，透气性差的中心部位成为阳极而被腐蚀。储罐在使用过程中出现罐底板渗漏。在通常的情况下，下表面腐蚀具有隐蔽性，一旦产生腐蚀则难于发现和修复。这种不合理结构亟待解决。
2.腐蚀原因分析
大部分罐体保温材料为岩棉或超细玻璃面，这些材料由矿物经煅烧粘接加工而成。由于矿物中含有大量的无机盐，经过处理（有的不处理）后制成的保温材料，仍含有氯化物、氟化物、硫化物等有害成分。这些保温材料与金属表面接触，即发生腐蚀破坏。由于罐底板下面焊道及热影响区无法防腐，存在比较严重的腐蚀。其原因如下：
2.1保温材料的腐蚀：由于保温材料中含有吸水性物质，如K2O、NA2O等与空气中水分发生化学凝聚作用，吸收大量的水分，又因该材料是由柱状纤维组成，很容易造成虹吸现象，使保温材料湿润，保温材料中可溶盐的村在也会使保温材料中水的凝聚作用加强。水的吸附和凝聚使保温材料潮湿，在金属表面形成一层水膜。可溶物的溶解使水膜变成强的电解质溶液，为金属的电化学腐蚀创造了必要的条件。经分析紧贴金属表面的玻璃棉中氯离子高达1.6%，而玻璃棉本身含氯离子浓度为1800mg/L。
由于保温材料的覆盖程度不同，完好处氧供给困难，形成缺氧区。而保温材料破损的部位（腐蚀严重的部位）氧的供给充足，这样在两个靠近的区域（有连续的电解质液膜）形成了氧浓差电池，构成了电化学腐蚀。在罐底角的部分腐蚀较重说明了这一点。
在潮湿时，腐蚀速度常受到氧的补给速度所控制。由于电解液膜层的存在，在金属表面的缺陷处发生电化学腐蚀，反应如下：
氧在金属表面上同金属接触，富氧区为阴极，贫氧区为阳极受到腐蚀。当涂料受到破坏时，金属表面易受到腐蚀，产生锈瘤，形成一个类似半球形的盖罩，使盖罩下面的金属缺氧面继续受到腐蚀。因供氧程度的不同，锈瘤表层是红褐色的高价铁氧化物，内层是黑色的磁性氧化铁或灰绿色的亚铁和高铁氧化物体的混合物。当金属表面存在锈蚀层时，它就起了水和氧的储槽作用，在一定的条件下腐蚀产物会影响大气腐蚀的电极反应。Evans认为大气腐蚀的锈蚀层处在湿润的条件下，可以作为强烈的氧化剂。
所以说，金属表面一旦形成锈蚀层，在气体干湿交替的变化下，金属表面的腐蚀将进一步加剧。
2.2油罐底板下表面的腐蚀：油罐底板焊接组装前,底板下表面涂有防腐层,在焊道热影响区没有很好的方法进行防腐。只有裸露在使用环境中。油罐底板铺放在沥青砂防护层上，当沥青砂与底板结合紧密而无裂缝、且底板的边缘做有防渗水处理时，底板下表面会保持干燥，几乎不受腐蚀。但由于各种因素的作用，底板下表面通常不能保持良好的密封状态，大气中的水分以及地下水等腐蚀介质都容易侵入底板，形成腐蚀环境，使其受到腐蚀。
油罐底板的边缘在受到环境温度变化和油罐储油量变化时，在罐底角“T”型焊缝区域产生变形，罐底角边缘板与罐基础会产生缝隙。底板与基础沥青砂接触不良，中心及边缘因其透气性不同形成氧浓差电池，产生氧浓差腐蚀，透气性差的中心部位成为阳极而被腐蚀。
外部的腐蚀介质如雨水、露水等便侵入缝隙；侵入缝隙的腐蚀介质将对底板下表面产生电化学腐蚀。
对于罐底板下焊道目前采用涂料的方法无法解决，这样这部分的金属表面曝露在腐蚀环境中。由于采用焊接的方法，焊道及焊道的热影响区金属晶粒比母材的大得多。所产生的电极电位要比母材低得多，所以这部分的腐蚀要比有防护层的金属腐蚀大得多。
3．推荐防腐的方法
3.1保温材料下的金属防护方法
一般情况下金属表面采用环氧涂料防腐，涂刷两道底漆即可，关键是底面处理要处理好，最少要达到GB8923-88中手工机械除锈St3级（人工机械除锈1级）或机械喷砂Sa2.5（机械喷砂2级）。罐底角外壁腐蚀是因为保温材料破损、吸水而造成。所以在选用合适的涂料防护层的同时选择腐蚀性小的保温材料联合使用，可获得很好的防护使用效果。
3.2金属表面防腐涂层的选用
通过对防护材料的筛选，采用以下材料做防腐隔离层，可以收到很好的防护效果。
3.2.1 环氧玻璃钢 环氧树脂具有良好的耐腐蚀性能。在固化后的环氧树脂体系中，含有稳定的苯环和醚键以及脂肪羟基，可以耐某些溶剂及稀酸、碱的腐蚀。
环氧树脂以玻璃布增强做成环氧玻璃钢，其整体性好，避免了单纯涂料层在使用中局部脱落现象，提高了涂料层的使用寿命。
3.2.2环氧涂料 重新在就金属表面做防护层，因金属表面有许多锈蚀产物，表面凹凸不平。所以玻璃钢保护层做起来较困难，质量难以保证。为了施工方便并能获得较好的质量，选用环氧涂料作为防护层。
3.2.3施工注意事项 设备底角外壁做防腐之前，有条件时应尽量采用喷砂处理，使金属表面达到银白色，并有一定的粗糙度。条件不允许，可用人工或人工机械除锈，使表面无可见的油脂和污垢，除去氧化皮、铁锈和涂层等附着物。对于采用人工或手工机械处理的表面，应涂刷一道环氧铁红底漆。因该材料与金属氧化物的表面所产生的附着力要比纯树脂或不含氧化铁红的涂料大得多。
对于金属表面处理，根据现场的情况，最好能达到Sa2.5级，如果条件限制，也必须达到St3级，其表面用环氧铁红底漆涂刷一道进行补充。
另外，做玻璃钢（包括保温层壁）防护层，采用一道底漆，两层布的玻璃钢，两道面漆。做环氧玻璃钢的树脂材料采用E44。如果在镀锌铁皮外表面做玻璃钢外防护，首先，在表面涂刷一道磷化底漆，使之金属表面得到酸化处理，主要是提高与涂层的附着力。而采用环氧玻璃鳞片做防护层可涂刷一道环氧铁红底漆、二道环氧玻璃鳞片中间漆、一道环氧涂料封闭漆
3.3采用无腐蚀的保温材料
从设备外底角的腐蚀情况看，引起金属表面腐蚀的主要原因之一是保温材料含有较多的有害物质，材料本身吸水性强。可以选用“难燃型低密度聚乙烯高发泡沫板”，该材料导热系数低、重量轻，特别是吸水率与其它材料相比是最低的，导热系数随时间的延长基本是一个常数，有较好的伸长率。该材料本身不含有任何杂质，在潮湿的情况下不产生酸、碱物质。
3.3 解决好罐底角的不合理结构
罐底角结构问题 在实际中有不少罐的基础经过一段时间使用后，基础的边缘高于设备的底板。这样基础边缘容易村水，腐蚀罐底板。同时保温材料发生虹吸现象，使罐底角板表面充分润湿，造成罐壁板腐蚀。所以，对于基础边缘高于底板的，要整改成有一定坡度，避免基础边缘存水。所以根据储运系统储罐现使用的情况，把罐基础高于罐底板的这种不合理的结构彻底清除。改成合理结构，即罐基础边缘低于罐底板，并且基础有一定的坡度，有利于雨水流淌。
对于罐底角保护层缝隙原采用防水防腐材料进行封闭，但是经过一段时间使用（1年左右）效果不好。封闭层出现开裂、脱层，使用寿命短。
3.4防止底板下表面受腐蚀
对罐底板下则须尽量保持底板的密封干燥。首先，在油罐基础施工时，要尽量提高沥青砂防护层的施工质量。其次，油罐安装完毕后，要对边缘板做防渗水处理，以避免大气或腐蚀介质侵入罐底。在使用过程中，还要经常检查、维护。对于罐底板下面均采用牺牲阳极的阴极保护系统，以提高底板的防腐蚀能力。
4.我厂采用的几种方法
根据现场储罐罐底角及罐底板下面腐蚀情况采用了以下几种方法：
4.1 改变现有储罐罐基础高于罐底板的不合理结构。把罐基础高于罐底板的那部分部分去掉，用水泥砂浆找平并有一定的散水坡，有利于排水，使罐底角不含水分，可以避免发生电化学腐蚀。
4.2 对于罐底角金属表面腐蚀的部分采用环氧系涂料进行防腐。
4.3 有保温的恢复保温，采用“难燃型低密度聚乙烯高发泡沫板”无腐蚀的保温材料。
4.4 对罐底板下面的保护采用牺牲阳极法的阴极保护。
5.效果
炼油厂分别对重质油罐腐蚀严重的罐外壁及外壁罐底角进行防护处理。根据现场的实际情况，采用了“难燃型低密度聚乙烯高发泡沫板”及“泡沫玻璃”收到了很好的效果。例如炼油厂5000m3的柴油罐，对罐底角采用环氧玻璃钢防护层，保温材料采用“聚乙烯泡沫板”，外护层为镀锌铁皮，已使用15年以上，经检查防护层、保温材料完好无损，效果很好。特别是罐体表面任何季节都能保持干燥，保温材料也不吸水。
采用岩棉板做保温材料的，做好金属表面的防腐与外封闭层同样能收到较好的效果。但防腐施工一定要做好，如炼油厂污水处里厂6座500 m3污水热水罐使用6年，个别罐底角已经腐蚀穿孔，大部分罐壁已经腐蚀减薄2-3mm。采用环氧玻璃鳞片防腐蚀层，保温材料为岩棉板，保护层为石棉灰水泥，外保护层罐底角采用EPH做玻璃钢防水封闭层。使用5年多没有发现什么问题，防护层、防水层完好无损。
对罐底板下面进行的电化学牺牲阳极的保护方法，通过按《钢制储罐罐底外壁阴极保护技术规范》SY/T0088－1995检测，罐底对地最小保护电位相对于饱和硫酸铜参比电极达到-0.85V以下。检测结果表明均在金属的保护电位均在所需要的保护电位上，避免了罐底板下面的金属腐蚀。
6.结论
6.1储罐所用“难燃型低密度聚乙烯高发泡沫板”保温材料与其它材料相比，不吸水、不透气，可以保证罐底角表面干燥。材料本身对金属无腐蚀，可以避免因保温不当或保护层破损造成金属表面腐蚀。
62采用环氧树脂及涂料做金属表面防护层，耐腐蚀、附着力整体性、抗渗性好，防护层使用时间长。
6.3 采用EPH型高耐候做保温外层做玻璃钢，玻璃钢体坚韧，其中抗老化、耐寒性、抗裂性、漆膜光亮性、色泽鲜艳性均由于氯磺化聚乙烯涂料。
通过以上方法处理避免了罐底角长期存水，造成腐蚀严重及渗漏的现象。可以延长储罐的使用寿命。
采用环氧树脂及涂料做金属表面防护层，耐腐蚀、附着力整体性、抗渗性好，防护层使用时间长。
6.4采用电化学牺牲阳极的保护方法，可以避免罐底板下面的金属表面腐蚀,特别是避免了罐底板下面焊道的腐蚀。
