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沿海原油儲罐的主要腐蝕形式及防護技術應用現狀
近年來,石油化工行業(yè)大量高硫重質原油,在拓展原油采購渠道、提升原油加工量、降低原油成本和提高經濟效益等方面均起到了重要作用。針對原油高硫、重質化,需求增大化等因素,我國在沿海港口地區(qū)建設較多大型油儲裝置。但高硫重質原油帶來嚴重的腐蝕、泄漏及火災甚至爆炸事故的發(fā)生,使原油儲罐等設備的腐蝕防護問題越來越受到重視。
沿海庫區(qū)儲罐所儲存油品來源廣泛,成分復雜,特別所處地理位置又屬海洋大氣腐蝕區(qū),沒有進行工藝的儲氣罐2~3a就會發(fā)生嚴重腐蝕,而采用涂料保護法、犧牲陽保護法或兩者結合的方法,檢修周期可延長到6a以上。從我國目前所采用的及施工技術來看,雖然在的程度上延長了儲罐的壽命,但距離10a以上的目標仍有差距。因此,我國沿海大型原油儲罐防護技術,對提高油罐使用壽命,減少油罐事故的發(fā)生具有重要意義。
理論上講原油油罐的腐蝕有土壤腐蝕、大氣腐蝕和介質腐蝕3種形式。沿海地區(qū)土壤為富含鹽的鹽堿性土壤,大氣為海洋大氣,介質為高硫重質原油,因此腐蝕嚴重。
鹽堿性土壤腐蝕主要發(fā)生在油罐底板與基礎表面接觸的一面,油罐底板或與含鹽土壤直接接觸、或與罐基礎表面的瀝青砂墊層接觸,若儲罐基礎密實不均,加之海邊土質砂化且疏松,試水后造成的沉降致使基礎處土壤充氣不均形成氧濃差電池引起罐底板腐蝕。
海洋大氣腐蝕發(fā)生在直接置于海洋大氣中的罐體金屬表面,如罐外壁、罐頂上表面,海邊年平均濕度較大,約70%~80%,金屬表面在潮濕大氣中會吸附一層很薄的水膜,構成電化學腐蝕的電解液膜,隨著水分的凝聚,水膜溶入大氣中的各種組分,提高了液膜中的導電性和腐蝕性,加速腐蝕,腐蝕速度可達0.1mm/a。
介質腐蝕發(fā)生在與所盛裝的油、水介質或介質蒸發(fā)后的蒸氣直接接觸的金屬表面,如儲罐的上底板、罐內壁和罐頂下表面。
原油儲罐的腐蝕包括罐內腐蝕、罐外腐蝕、罐外底板腐蝕等。一般在油罐腐蝕中,單盤腐蝕占60%底板腐蝕占40%;因腐蝕穿孔而造成的油罐停運中,底板占76.4%,浮船單盤穿孔占23.6%。通過對油罐火災139個案例的統(tǒng)計,油罐破壞形式中火災事故約有72%為罐頂破壞,17%為罐底破壞,11%罐壁破壞。因此,針對不同部位的腐蝕特點采用的措施進行防護,是減少事故延長設備使用壽命的。
罐內介質腐蝕主要特征及防護技術
1、罐內壁腐蝕主要發(fā)生在浮頂罐的浮頂以下經常裸露內壁氣/液界面和沉降水區(qū)油/水界面的附近。腐蝕特征為均勻腐蝕和點蝕。油/水界面以下和以上為輕腐蝕,油/水界面和氣/液界面附近是重腐蝕。
對LNG儲罐內壁(罐底1m以上)內表面采用涂層是的防護方法,具有易行性和經濟性。涂層材料的選型對油罐的使用壽命非常重要,它是腐蝕性介質與金屬間的一道保護屏障,應根據儲罐具體部位及工況情況選用具有良好的物化性能的涂層材料。根據對腐蝕情況的分析,該部位涂層應具備好的耐蝕性,能耐酸、堿、鹽、油等介質,在一30~70℃內不發(fā)生腐蝕;要有良好的耐水性和耐鹽水性;優(yōu)異的附著力、抗沖擊、等力學性能;耐陰剝離性好,能夠和犧牲陽保護配合;技術成熟,便于施工,;采用涂料,滿足GB13348-1992液體石油靜電規(guī)程的要求)等,罐壁涂層結構一般為兩底兩面或兩底三面,涂層總厚度不小于250μm。
目前在儲罐內壁主要采用無溶劑環(huán)氧涂層、聚氨酷重腐涂層(厚度度不小于150μm),熱噴涂鋅鋁涂層等。但是不同的涂層材料適用于不同的腐蝕工況,且隨著原油S含量增加具有的局限性,沒有哪種涂層材料,在選用涂層材料的時候要綜合考慮現場條件,同時要嚴格施工工藝,涂層質量。
2、罐底板罐底板是液化氣儲罐腐蝕較嚴重的 部位,集中在底板較外圈,腐蝕形態(tài)為點蝕和潰瘍腐蝕,主要是由于底板及焊縫處層破壞、罐底沉降、高含鹽腐蝕介質等原因造成的。針對罐底板內部的腐蝕現狀,主要采用涂層與犧牲陽聯合防護法進行內。而所選用的涂層與罐壁的涂層材料有所不同,為防止導靜電涂料與犧牲陽并用加速犧牲陽的溶解,失去應有的陰保護作用,應采用非導靜電的涂層材料,如重型玻璃鱗片涂料、環(huán)氧富鋅漆或聚氨酷富鋅漆等。
犧牲陽陰保護是控制鋼質儲罐腐蝕的方法,它彌補了涂層缺陷而引起的腐蝕,能延長儲罐的使用壽命。犧牲陽保護的設計過程如下:首先確定保護電流密度和被保護面積,計算出總電流;計算單支陽的輸出電流,確定所需陽支數和保護年限;較后的陽分布。
3、罐頂罐頂和罐壁上部不直接與油品相接觸,屬氣相腐蝕。由于溫度的變化,水蒸汽易在罐頂和罐壁上部內壁凝結成水膜,很容易通過薄層液膜擴散到金屬表面,因此,氣相過程的陰過程主要發(fā)生O的去化反應,發(fā)生不均勻的輕腐蝕。
雖然對于儲罐內壁還可采用增強陽控制和增強陰控制的防蝕方法,如在不改變油品質量的前提下,向介質中添加陽緩蝕 劑增強腐蝕過程的陽控制程度或應用陰緩蝕 劑增強陰控制腐蝕過程的控制程度等,但目前該方面報道少。