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油罐腐蚀概况
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王巍
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2017-05-04
油罐腐蚀概况
随着石油化工的迅速发展,各厂建立了很多大型储油罐。据“全国油罐防腐蚀会议”资料介绍,我国石化系统各类型储油罐近5000多座。一般设计使用寿命为20年。但由于其储存的油品往往含有有机酸、无机盐、硫化物及微生物等杂质,会对钢铁造成腐蚀,所以油罐往往会因此缩短使用寿命5年左右,有的严重者使用一年左右就报废了。这种腐蚀穿孔现象不仅使油品泄漏,造成能源浪费以及污染、火灾、爆炸等危险的发生,而且由于腐蚀会引起油品的胶质、酸碱度、盐分增加,影响油品的使用性。所以对油罐的腐蚀机理及防护方法进行研究是很有必要的。
1 油罐腐蚀的种类
① 化学腐蚀。主要发生在干燥的罐体外壁,一般腐蚀较轻。
② 浓差腐蚀。主要发生在油罐内壁液面以下,是由于氧的浓差引起的。
③ 原电池腐蚀(即电化学腐蚀)。电化学腐蚀是油罐内壁最主要、最严重、危害最大的一种腐蚀,主要发生在罐底、罐壁和罐顶。电化学腐蚀的阴极区和阳极区是由于材料的热应力、机械应力、不同金属的相互接触以及金属材料本身的不均匀性(如成分、组织、表面状态和腐蚀产物沉积)等原因造成电极电位差别而形成的,而油品中含有水、氧化物、硫酸钠和钙镁铁盐及盐酸、硫酸、氢硫酸等,是造成电化学腐蚀的主要原因。
④硫酸盐还原菌及其他细菌引起的腐蚀。主要发生在罐底。
⑤ 摩擦腐蚀。主要发生在浮顶罐的浮动伸缩部位。
2、
各种油罐的腐蚀情况
一般重质油罐较轻质油罐腐蚀轻一些,地面油罐较地下油罐腐蚀轻一些。地下地下油罐装轻质油品,受油品杂质和地下水的腐蚀穿孔,个别孔径达10~20mm。
重质油罐如原油罐、污油罐、润滑油罐底部腐蚀严重,其次是水油界面部位的腐蚀,油、汽界面的腐蚀也较重,汽面顶部腐蚀较轻。对于原油罐,腐蚀的主要原因原油中含有环烷酸、无机盐、硫化物以及微生物等,能对钢铁造成腐蚀。腐蚀最严重的部位是罐底水相部分,原因是罐底原油析水中含有大量的渗透性很高的无机盐,一些盐可水解产生酸性成分,首先引起均匀腐蚀和焊缝区的腐蚀;其次,由于腐蚀产物的存在和水中盐分的作用,造成电化学腐蚀;另外罐底的无氧条件很适合硫酸盐还原菌的生长,可引起严重的针状或丝状的细菌腐蚀,原油罐底部的加热管也因此腐蚀较重。有资料介绍,腐蚀严重的原油罐,仅3~4年罐底和加热管就腐蚀穿孔破坏,其腐蚀特征是产生斑点、坑蚀,最大穿孔直径可达15mm,最深4~5mm,腐蚀速度一般为0.4~0.8mm/a,最大可达2mm/a。
轻质油罐如汽油罐、煤油罐、石脑油罐、柴油罐等的腐蚀情况随介质而异。汽油中的四乙基铅、煤油中的硫化物和抗静电添加剂等对碳钢都有腐蚀作用。汽油罐顶部和汽液面腐蚀严重,而在这些部位煤油引起的腐蚀次之,柴油引起的腐蚀则较轻;石脑油的含硫量、含盐量、含氯量比较高,可形成HCl-H
2
S-H
2
O系统腐蚀。
无论是轻质油罐,还是重质油罐,其顶部腐蚀的主要原因都是由于水蒸汽、空气中的氧及油品中的挥发性硫化氢造成的电化学腐蚀;而罐壁汽液交替部位的腐蚀主要是由于氧的浓差电池引起的;氧浓度高的部位为阴极,氧浓度低的部位为阳极;罐底腐蚀主要是由油析水造成的腐蚀,这也是油罐腐蚀最严重的部位。油析水的理化指标如下:
温度
5~40℃
SO
2
4
-
0.065%~0.2%
PH值
2~8
Na
+
0.2%~0.25%
Cl
-
0.2%~2%
Fe
2+
Fe
3+
0.0035%~0.012%
碳钢材质在不同油品油罐中的腐蚀速度如下表所示:
碳钢材质在不同油品油罐中的腐蚀速度(mm/a)
相位
原油罐
汽油罐
柴油罐
蜡油罐
石脑油罐
渣油罐
污油罐
航煤罐
气相
油相
水相
0.06
0.05
0.30
0.25
0.35
-
0.29
0.20
0.14
0.03
1.00
0.07
-
0.12-0.30
0.34
0.30
1.00
0.34
0.30
1.00
0.16
0.05
0.30
注:表中数据为全国油罐腐蚀与防护会议资料金陵炼油厂的数据
油罐的外壁腐蚀主要有三种:罐外底部焊缝腐蚀,含盐地下电化学腐蚀,杂散电流的腐蚀。某些油罐外保温时采用珍珠岩或矿渣棉等保温材料,它们含有大量的可溶性碱性盐,因长期雨水的渗入可造成碱性物质对钢铁的腐蚀,年腐蚀速度可达0.8mm/a以上。
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