原油储罐的腐蚀机理分析及应对措施

石相涛

摘要：作为社会经济发展和综合国力衡量的重要因素，原油资源非常宝贵。油罐是原油在油气采输系统中的主要容器，由于当前我国炼化企业加工的原油逐渐向重质化、劣质化、高含硫等不利方向发展，从而使原油油罐腐蚀问题进一步加重，造成石化安全生产隐患和石化企业经济损失。本文通过分析原油油罐腐蚀形成的机理，探讨应采取的应对保护措施，以便提高原油储罐的防腐蚀水平。

关键词：原油储罐；腐蚀机理；应对措施

由于原油内含有一些如硫化物、无机盐、有机酸、二氧化硫、氮化物、水分、氧等腐蚀性杂质，虽然这些杂质含量较少，但容易造成储罐腐蚀，目前绝大多数储罐损坏是由腐蚀引起的，如外腐蚀和内腐蚀。随着我国原油消耗的日益加大，国产原油已不能满足自身市场的需要，需要进口外国原油。随着中东原油质量的不断下降，高硫化、高酸、高含水量趋势越发严重，也加剧了原油储罐的腐蚀。腐蚀容易使原油油罐使用寿命大打折扣，且腐蚀物质进入原油后容易在炼化后污染环境，降低成品油质量。而一旦储油罐因腐蚀穿孔出现原油泄漏事件，不仅容易污染环境，还容易引起重大火灾或爆炸事故，造成严重的安全生产事件并影响人身财产安全。

1原油储罐腐蚀机理分析

原油储罐一般使用寿命设计为20年，但因为各种原因加上防腐意识不强，原油储罐的使用寿命一般都达不到20年这个期限，研究表明在投入使用2-3年后，罐体都会出现不同程度的腐蚀，其中以油罐底部和顶部腐蚀最为严重，特别是油罐底板及底圈壁板的腐蚀速度是最快的，可以＞0.15mm/年的速度发展，并出现大面积腐蚀麻坑，深度可达1-3mm。

1.1气相部位腐蚀机理

油罐气相部位的腐蚀主要是电化学腐蚀，主要是该部位的原油挥发出H2S、HCI等酸性气体，或罐中原有或后期进入的水分、CO2、SO2等气体可凝结成酸性溶液凝聚在罐壁，从而发生化学腐蚀。其中CO2可造成片状腐蚀、坑点腐蚀等局部腐蚀。而硫腐蚀主要是以s元素、H2S为主，在无水状态下，原油的硫化氢对金属无腐蚀作用，但在有水气的情况下，H2S或S元素容易产生固态形式腐蚀产物，且腐蚀速度变快。在PH值适当或流速不大或静态环境下，硫化物在罐壁内表面形成膜，如果控制不当，严重时会造成储罐自燃事故的发生。

1.2原油储罐罐底腐蚀

罐底是原油储罐腐蚀最严重的部位，主要分为罐底板外侧和罐底板内侧腐蚀2种。罐底板是建在由沥青砂层和砂层构成的基础层上。随着季节和储量的变化，沥青砂层老化出现裂缝，地下水深入其中，容易造成罐底外侧腐蚀。其次由于罐底板外侧与基础层的接触不够紧密，与氧气形成氧浓差电池腐蚀。罐底板内侧腐蚀主要是由罐内储存的油品中所含的沉积水造成的。沉积水中含有酸、盐等腐蚀性介质，而且沉积水中的硫酸盐还原菌对罐底也会造成腐蚀。储罐中温度的变化也会使罐底腐蚀加快，局部腐蚀、蚀坑、穿孔是罐底腐蚀的主要表现形式。在储罐底部的油水分解面，由于氧浓度的差异形成了氧浓差腐蚀。

1.3原油储罐外壁腐蚀

油罐所处的环境大气中SO2、CO2、H2S、H2O、O2的含量高于普通环境，这些都可以导致油罐外壁产生腐蚀。大气中的水气会在金属设备表面冷凝而形成水膜，这种水膜溶解了大气中的气体及其他杂质，起到电解液的作用，使金属表面发生电化学腐蚀。

2原油储罐腐蚀防护措施探析

2.1合理选择原油储罐材料

首先，原油储罐的钢材应选用碳含量小于千分之二，硫和磷含量少于千分之五的钢材，同时要适当增加罐底和灌顶等容易腐蚀加重的部位材料厚度，但不能超过钢板总厚度的20%。其次，做好防护涂层工作，将防护涂层均匀涂刷至罐壁，可有效防止储罐遭到腐蚀。不过因为大部分都是阴极性涂层，如若该涂层出现脱落便会导致大量基于小阳极的现象出现，使得储罐受损部位的腐蚀加剧。

2.2开发和创新脱硫技术

原油中大量的硫造成了储罐的腐蚀，因此对于高含硫原油要采取脱硫技术进行处理，以降低原油中的硫含量对储罐内部的腐蚀影响。目前世界普遍采用加氢脱硫法来对原油进行脱硫，目前我国在脱硫工艺上采用“一脱四注”技术，但操作成本较大。因此新的脱硫方法如生物脱硫等技术已被开发，未来将成为主流。

2.3油相防腐处理

油相腐蚀一般不严重，为了防止静电造成火灾及爆炸事故，罐壁油相区应采用导静电涂料。由于原油罐罐顶的特殊性，罐顶不适宜使用玻璃钢内衬，而应采用涂料。

2.4储罐外壁防腐处理

储罐外表面主要是大气腐蚀，很难形成导通的电化学空间，因此，阴极保护方法很难达到腐蚀防控的效果，因此，一般只是通过防腐层的方式进行保护。可进行金属喷涂与涂料的复合保护。涂料要选用耐候性涂料，如氯化橡胶、环氧富锌、聚氨酷涂漆、氯磺化聚乙烯、丙烯酸聚氨酷涂料等。

2.5储罐内壁防腐处理

原油储罐可以在内部涂加内防腐层来进行内部防腐。一是通过金属火焰喷镀法对储罐内壁进行喷铝。喷铝涂层在大气中极易产生致密的氧化膜，提高了稳定性。此项技术可以避免罐体与氧气和二氧化硫发生反应，阻止油罐的腐蚀。二是用导电防腐类材料对内壁进行防腐，富锌涂料和防静电涂料是最常用的材料，其原理是牺牲阳极保护所提供保护低电流，从而减少对罐壁的腐蚀。对于采用外浮顶罐进行原油储存的储罐，应注意避免原油产生的静电危害，可在浮盘下表面和浮舱侧板采用导静电涂层防腐。三是用绝缘防腐类材料对内壁进行防腐，重型玻璃鳞片涂料和玻璃钢 （GFP）内衬是最常用的材料。

2.6储罐内、外底板防腐处理

储罐内底板需要与腐蚀介质进行有效的绝缘隔离，因此需要考虑原油进罐后产生的静电积聚危害，可在底板采用防腐层+阴极保护的形式进行腐蚀控制，一方面通过良好的防腐层将底板和腐蚀介质进行有效绝缘隔离，另一方面阴极保护系统对防腐层缺陷部位进行有效电化学保护，同时需要采用牺牲阳极保护形势进行腐蚀控制，以适应内底板的阴极保护作用环境。

罐底板外侧保护一般采用防腐层加阴极保护联介保护的形式进行腐蚀控制，其中防腐层一般采用涂料加沥青砂绝缘层结合的形式。而阴极保护主要有牺牲阳极和外加电流两种方式，为了便于管理维护一般采用外加电流法。

综上所述，原油储罐的储存安全质量关系着原油输送的安全稳定，腐蚀危害不容小觑。相关部门和人员在做好储油罐腐蚀机理分析的同时要根据实际情况做好相关的防腐措施，已杜绝各类腐蚀状况的出现，使原油储存安全稳定。

参考文献

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