蔣 艷

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油罐車壁厚腐蝕減薄研究

蔣 艷

福建省鍋爐壓力容器檢驗研究院

油罐車被廣泛用于原油、汽油、柴油等石油衍生品的運輸和儲藏，保證其安全使用至關(guān)重要。在實際檢驗工作中，檢驗人員發(fā)現(xiàn)一輛油罐車局部壁厚減薄嚴重，該文對其壁厚異常減薄的原因進行了分析，為油罐車的安全使用提供參考依據(jù)。

油罐車 腐蝕 壁厚減薄 安全使用

油罐車被廣泛運用于原油、汽油、柴油等石油衍生品的公路短途運輸，在油氣儲運方面起著重要作用。由于油氣介質(zhì)的易燃、易爆、易揮發(fā)性質(zhì)，使得油罐車的安全使用問題備受關(guān)注。油罐車的材質(zhì)主要為碳素結(jié)構(gòu)鋼，常用的Q235B鋼元素含量主要為：含C 0.12%～0.20%，含Mn 0.30%～0.670%，含Si≤0.30%，含S≤0.045%，含P≤0.04%。一般條件下，Q235B等碳素鋼的耐蝕性滿足油罐車使用，但是受一些不良油品的腐蝕，或者使用環(huán)境的影響，會導致油罐車罐體受到嚴重腐蝕，進而影響油罐車的安全使用[1,2]。

1 油罐車檢驗結(jié)果分析

供檢驗的為常壓油罐，罐體材質(zhì)為Q235B，罐體尺寸9100×2500×2000 mm，容積30.4 m3，封頭和罐體公稱壁厚分別為6.0 mm和5.0 mm，盛裝介質(zhì)為柴油。罐車外觀檢驗未合格，氣密性試驗（試驗壓力0.036 MPa）也未發(fā)現(xiàn)泄漏現(xiàn)象。依據(jù)《GB/T 11344-2008接觸式超聲脈沖回波法測厚方法》對罐車的罐體進行了超聲波測厚[3]，測厚點的位置分布見圖1，測試結(jié)果見表1。

圖1 油罐車測厚點位置分布示意圖

表1 油罐車各測厚點壁厚數(shù)據(jù) (mm)

從表1可以看出，罐體封頭壁厚的腐蝕量在0.4～0.6 mm，筒體壁厚的腐蝕量在0.6～0.9 mm。該油罐車于2011年投入使用，至2016年，在不到5年的運營時間內(nèi)發(fā)生了較嚴重的腐蝕，特別是壁厚較薄的筒體，有些部位的壁厚從5 mm減薄到4.1 mm，減薄量達到0.9 mm，相當于減薄了18%，壁厚減薄較嚴重，依據(jù)GB 18564.1-2006附錄D關(guān)于壁厚的要求，當截面積大于3.9 m2時，壁厚不能小于5mm[4]。此罐體截面積按近似橢圓面積計算為3.925 m2。故此罐最小壁厚不滿足要求。

2 壁厚減薄原因分析

2.1 硫化氫腐蝕

該油罐車在日常使用過程中，經(jīng)常運輸不合格柴油，導致腐蝕較嚴重。不合格柴油的硫化氫含量偏高，在液相中會導致H2S-H2O的腐蝕，其腐蝕形態(tài)為均勻腐蝕、內(nèi)壁氫鼓泡及焊縫處的硫化物應(yīng)力開裂[5-7]。

在H2S+H2O腐蝕環(huán)境中，硫化氫在水中發(fā)生離解，反應(yīng)方程式如下：

H2S → H++ HS-→ 2H++ S2-

硫化氫離解導致碳鋼發(fā)生析氫腐蝕，形成局部腐蝕或均勻腐蝕，特別是對一些裂紋等缺陷部位，更易發(fā)生局部的嚴重腐蝕。而且在腐蝕過程中，吸附在電極表面的H2S分子和HS-在很大程度上能抑制還原生成的氫原子形成氫氣，從而使氫原子滲透入金屬內(nèi)部的量增大，進而導致金屬發(fā)生氫損傷、氫鼓泡和氫致開裂等缺陷，將進一步加大罐體后期開裂失效的風險。

2.2 縫隙腐蝕

此油罐車長期?？吭诤＿叄＿吙諝庵械穆入x子含量偏高，而且大氣潮濕，再加上罐車罐體外表面有多處保護層剝落，這些裸露的部位在潮濕的氯離子大氣中極易導致局部氯離子腐蝕。當表面形成FeO、Fe2O3等腐蝕產(chǎn)物后，在這些腐蝕產(chǎn)物與罐體之間存在很小縫隙（0.025～0.1 mm），縫內(nèi)介質(zhì)不易流動形成滯留狀態(tài)，促使縫內(nèi)金屬加速腐蝕，容易導致縫隙腐蝕。

在縫隙腐蝕初期，縫隙內(nèi)外發(fā)生氧去極化的均勻腐蝕，但是隨著腐蝕的進行，形成的Fe(OH)2等物質(zhì)易在縫隙口部堆積，導致氧分子的擴散和離子交換變困難，最終構(gòu)成宏觀氧濃差電池（圖2）。但是縫隙口部的堆積物不能阻止Cl－通過，因此Cl-可以向縫內(nèi)遷入，而形成的金屬氯化物極易水解，形成H+，導致縫內(nèi)溶液酸化，pH值降低，形成閉塞電池自催化腐蝕，從而加速了縫隙內(nèi)腐蝕。

圖2 縫隙腐蝕機理

另一方面，一旦形成縫隙腐蝕，相對于其它區(qū)域，由于縫內(nèi)氧分子含量低，pH值低，因此在反應(yīng)過程中是作為陽極而被腐蝕，與縫隙外的大面積區(qū)域相比，易形成“大陰極小陽極”的腐蝕結(jié)構(gòu)，將會進一步加大縫內(nèi)的腐蝕電流密度，使得縫內(nèi)腐蝕進一步加劇，很容易導致局部腐蝕壁厚減薄。

3 結(jié)論

供檢驗的油罐車罐體發(fā)生了較嚴重的局部腐蝕，導致罐體壁厚減薄嚴重，這一方面是由于油罐車在日常使用過程中運輸不合格柴油導致硫化氫腐蝕，另一方面是因為罐車長期?？吭诤＿?，引發(fā)了氯離子腐蝕，特別是保護層脫落的裸露部位，發(fā)生了嚴重的局部腐蝕減薄。為此，建議罐車在今后使用過程中，要運輸合格的油品，并做好罐體的日常維護保養(yǎng)，對于罐體外層保護漆剝落的部位應(yīng)該及時修復(fù)。罐車在較長時間不用時，應(yīng)盡量避免停靠在腐蝕氣氛較強的海邊，避免引起嚴重的局部腐蝕。

[1] 張蓉．油罐車運輸安全隱患的分析與應(yīng)對措施[J]．石油庫與加油站, 2016，25(4)：32-33．

[2] 樊寶德，耿光輝．三種鐵路卸油新工藝的介紹[J]．石油庫與加油站，2001，10(4)：41-42．

[3] 接觸式超聲脈沖回波法測厚方法: GB/T 11344-2008[S]．北京：中國標準出版社，2008．

[4] 曾豐羽．汽車油罐車容量檢定中應(yīng)注意的問題[J]．上海計量測試，2014，23(6)：258-258．

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