李延华  赵华

中国石化胜利油田分公司孤东采油厂   山东东营257237

摘要：本文通过对胜利油田孤东一号联合站（简称东一联）储油罐改造中腐蚀状况的分析，归纳了储油罐腐蚀的不同状况及成因，由此提出了以涂料防腐及区域阴极防护的措施，介绍了储油罐内壁外壁防腐的标准及为东一联设计的区域阴极保护的方案，并阐述了储油罐大修时的注意事项及日常维护管理措施。

关键词：储油罐  腐蚀 涂料  区域阴极保护

0 引言

近年来，虽然胜利油田孤东采油厂东一联对部份罐储油罐进行维修与更新，但存在的安全隐患仍十分严重。造成安全隐患的原因主要是腐蚀，东一联储油罐区埋地管线腐蚀深度最高达4mm。储油罐清砂时，罐底全部发现有麻坑。储油罐防腐蚀技术对提高联合站的平稳运行是十分迫切的。

1 罐储油罐腐蚀的部位检测

油田开发生产出来的原油中含有各种腐蚀性物质。在原油储存与外输过程中，储油罐内油液面经常波动，但对于一个进满原油的拱顶罐来说，其内部介质分布有以下规律:上部(包括罐顶)属于气相空间，中部是原油层，下部是水和泥砂层。多次现场检测表明，由于储油罐内侧接触的介质中含有腐蚀性物质，因此腐蚀程度比较严重，储油罐外侧由于与外界所处的环境不同，其腐蚀程度也不尽相同（表1）。

表1 储油罐不同部位腐蚀情况统计表

近3年来，东一联改造的8#、3#、6#、1#、2#储油罐多是罐顶、罐底以及大罐内测腐蚀严重，外侧腐蚀较轻。

2  罐储油罐腐蚀原因分析

2.1 罐顶和上部壁板内腐蚀

储油罐罐顶和上部壁板内侧不直接与原油相接触，却处在从原油蒸发出的轻质组分气相环境中。气相中含有CO₂、SO₂、H₂S等腐蚀性气体，在O₂和蒸汽等作用下，发生化学腐蚀。

即: Fe+H₂S+1/2O₂ →FeS+H₂O

或8Fe+12H₂S+6O₂→ 4Fe₂S₃+12H₂O

和 Fe+H2O+1/2O₂ →Fe²⁺+2OH^-

→Fe(OH)₂

→FeO·H₂O

    3FeO+H₂O→Fe₃O₄+H₂；

    2Fe₃O₄+O₂+H₂→3Fe₂O₃·H₂O(红棕色铁锈)

由于机械呼吸阀经常吸入新鲜空气，使罐顶和经常不储油的罐壁上部钢板不断地腐蚀。另外，油面上下变动的罐壁部分(油气界面)，由于存在氧气的浓度差，在两者靠近的区域形成了氧浓差电池缺氧区为阳极，也易腐蚀。

2.2 罐壁中部钢板内腐蚀

储油罐罐壁中部由于直接与原油相接触(即使在原油液位较低时，罐壁上仍粘结一层原油，成为罐壁的保护膜)，接触水分和O₂较少，发生的化学腐蚀较轻但是含硫原油中各种硫化物可与钢板发生化学作用，从而锈蚀罐壁钢板。

2.3 罐壁下部与底板内腐蚀

储油罐罐底是水和泥砂的混合物，为厌氧环境，且SO₄^2-含量较高，既为SRB提供了生存环境，又为它生长繁殖提供了养分，使污水对罐底和底部罐壁腐蚀性加大。化学反应式为:

阳极反应:Fe→Fe²⁺+2e；

水的电离:H2O→OH^-+H⁺

阴极反应:H⁺+e→[H]；

SO₄^2-+8H→4H₂O+S^2-

二次腐蚀产物:Fe²⁺+S^2-→FeS；

Fe²⁺+2OH^-→Fe(OH)₂

总反应式为:4Fe²⁺+SO₄^2-+4H₂O→FeS+3Fe(OH)₂+2OH^-

另外，罐底板因化学成分不均一(尤其在焊缝处更为明显)，在电解液作用下将形成腐蚀电池，产生电化学腐蚀，加剧钢板腐蚀的发生。

2.4 罐底板外腐蚀

储油罐罐底板外侧与石油沥青砂接触，一般不易腐蚀但在施工焊接时焊缝附近的防腐蚀涂料往往被烧掉，引起电化学腐蚀，严重时会腐蚀穿孔而出现漏油现象。

另外，如果储油罐沉陷不均或罐底辐板施工时与基础结合不严密，因罐底外侧充气不均而形成氧浓差电池，也会造成罐底板腐蚀。对于罐底边缘板下部，由于透气性好，存在着氧浓差，极易腐蚀。

2.5 罐壁外腐蚀

由于储油罐壁板外部包有保温层，一般情况下始终处于非常干燥的环境中，在防锈涂料的保护下，不易发生腐蚀。但是因上部遮雨效果差漏进雨水或中部渗进雨水，潮湿部位将会发生电化学腐蚀。特别是罐壁底部，由于雨水不能及时排走，而保温岩棉又具有很强的吸水性，则大量水分积聚在底部保温层中，导致罐壁底部钢板(包括罐外边缘板上部)长期处于潮湿而充满腐蚀性介质的环境中，易发生电化学腐蚀。

2.6 罐顶外腐蚀

储油罐罐顶外表面由于长期与大气接触，会受到空气的氧化，但常温下，干燥空气对金属表面的腐蚀是很轻微的，而且大气腐蚀的产物可以在罐顶表面形成不可见的保护性氧化膜，起到减缓腐蚀的作用。但在罐顶凹陷处焊缝凹陷处和其它易积水的地方，大气腐蚀是比较严重的。

3 储油罐防腐技术对策

3.1 储油罐内防腐蚀

为了避免腐蚀性介质与储油罐直接接触，一般采用耐腐蚀涂料作表面涂层保护。考虑到原油进罐后会产生静电积聚，为防止静电火灾爆炸事故发生，储油罐内壁应使用导静电防腐蚀涂料，以促使原油中静电荷泄漏。目前，联合站储油罐的内防腐蚀都采用导静电防腐蚀涂料(HY-007)和环氧树脂涂料。具体做法:罐顶和罐壁上部不经常接触原油的易腐蚀部位采用HY-007导静电涂料涂敷；罐壁底油层以下以及罐底板采用耐油、耐蚀、防水、附着性能优异的环氧树脂涂料涂敷；罐壁中间段由于经常接触原油(低含硫原油)，腐蚀相对比较轻微，因此采取一般的防锈涂料防护即可（表2）。

表2 储油罐内壁防腐涂装配套

3.2储油罐外防腐蚀

一般对储油罐罐顶表面采用涂敷防锈底漆和银粉面漆的方法即能保护钢板免受腐蚀，该种防腐蚀层具有耐酸、耐水、抗渗、抗光老化性能好的优点。对有保温结构的罐壁采用/上遮、下断、中防渗的防护方法，即:罐的上、中部钢板表面涂刷防锈涂料，并将保温层外铁皮密封，防止雨水进入保温层。对罐壁底部防腐蚀时，须先将罐壁底部亮开20cm高(拆除底部保温层，使罐壁底部和罐外边缘板暴露于大气中)，然后喷砂除锈，再在罐壁和边缘板上浇涂热石油沥青进行防护（表3）。这样，使罐壁始终处于一个干燥环境中，即使有雨水进入保温层，也可以很快排出。如果储油罐基础比四周地面低，则还应在储油罐周围设集水槽，及时将雨水通过排水沟排走，保持干燥环境。

表3 外壁防腐涂装配套

3.3 储油罐底部防腐

储油罐罐底板外侧防腐蚀相对比较困难，要求储油罐新建或大修时提高施工质量，避免储油罐基础沉降不均，采用有效的石油沥青砂填平夯实基础，确保罐底板平整，与基础面紧密结合。目前对罐底板采用阴极保护技术进行外防腐蚀，从而弥补了现有罐底钢板外防护技术的不足。

    由于联合站内储罐（储油罐、污水罐等）、容器较多，单独保护各储油罐、容器相互间会产生干扰，因此，采用区域阴极保护方法。即把站内所有的储罐、容器及埋地管道作为一个整体进行阴极保护，这样既避免了相互干扰，又使站内所有地下金属构筑物都受到了保护。

区域性阴极保护采用外加电流为主，同时辅以牺牲阳极以改善阴极保护电流流失，并直到补偿保护减少干扰等作用。阴极保护对象主要是储底板，其次是埋地管线。阳极地床根据保护对象，综合考虑多方面因素，设置在合理的位置。

3.4区域阴极保护方案的设计

（1)储油罐区：采用外加电流为主，牺牲阳极为辅的阴极保护方案。考虑到东一联储罐多并且直径较大，增设20m深井阳极地床20口，布置于保护区内，距罐区边缘不低于20m。为保证阴极保护的有效性和经济性，把储罐的钢接地极改造成锌接地极。如果电位不足之处将补充部分浅埋阳极。阳极井分布（见图1）。

图1  东一联储油罐区阳极井分布图

站内阴极保护所需电流主要由储油罐决定，根据防腐层实际情况及国内阴极保护理论和经验，所需电流密度约为8mA/m²，4座5000m³及6座10000m³，其罐底面积总和为：

     4×344＋6×877＝6638（m³）

保护电流：6638×8mA/m²＝53.104(A)

考虑到各种接地电流流失，保护电流需要加倍，总的保护电流余量1/3，设计为80A左右。采用高硅铸铁阳极，设计寿命可达30年以上。

针对东一联实际，采用深井阳极。可减轻一般浅阳极地床对周围可能存在的不良干扰。阳极地床为20m次深井阳极。

（2)恒电位仪：考虑到储油罐区的面积，配备2台恒电位仪。

4 储油罐大修防腐注意的问题

储油罐防腐蚀施工质量的优劣，不仅与根据储油罐不同部位接触介质来选择适宜的防腐蚀措施有关，而且在很大程度上取决于以下几个方面。

4.1 表面处理

由于储油罐金属表面上的水分、油污、尘垢和氧化皮等，会降低或丧失保护层与金属表面的粘结力，直接影响防护涂层的使用寿命。因此，防腐蚀施工质量的好坏关键在于除锈是否达到规定要求。一般储油罐内壁采用喷砂除锈方法除去壁板上的污物，除锈等级要求达到Sa3级。储油罐外表面可采用手工除锈方法，除锈等级要求达到St3级。该道工序必须在晴天干燥的气候环境下进行。验收合格后，方可进行下道工序。

4.2 涂刷防腐蚀涂料

储油罐表面处理后要尽快涂敷涂料(以无锈蚀产生为限)，以免误时而使钢板重新生锈。涂刷间隔要求为头遍涂料表干后即可进行下一遍涂料涂敷。对于HY-007和环氧树脂涂料必须涂刷4遍，且涂层总厚度为100Lm。

4.3 防护涂层质量检查

涂料涂敷完毕后，必须进行质量检查，目测有无凸瘤、起泡、裂纹等现象；用防腐蚀层测厚仪检测涂层总厚度是否达到规定要求；用电火花检漏仪检测有无针孔；用钝器敲打的方法检查防腐蚀层的韧性和粘结力。

5 储油罐的日常维护管理

日常管理中，要加强储油罐的定时、定点巡回检查制，配备专人检查储油罐保温层是否完好，防护层有无破损，确保罐体清洁，罐顶无积水、油污和杂物；定期检查储油罐基础有无沉陷，罐壁底部(包括罐外边缘板)有无土层覆盖边缘板上有无积水等；坚持每年检测一次罐体钢板厚度(包括罐顶、罐壁)，检查罐壁底部亮开处石油沥青层的老化程度，对不合格的沥青层进行拆除并重新防腐蚀处理；对储油罐进行台帐登记动态管理全面掌握储油罐的使用状况，了解储油罐的大修情况，做到既能确保储油罐安全运行，又能有的放矢地进行储油罐大修。

总之，把储油罐防腐蚀工作作为油田生产建设中的一项重要工作来抓，加强管理，认真落实防腐措施，能够降低安全隐患，确保联合站安全运行，降低生产成本。

参考文献

[1]孙登峰;油田储油罐防腐措施探讨--《中国新技术新产品》2013年02期

[2]赵文杰;储油罐防腐的施工方法及技术标准[J];化学工程与装备;2009年10期

[3]韩文礼;储油罐腐蚀及其防护措施[J];石油工程建设;2010年05期