于賀(大慶油田有限責(zé)任公司第一采油廠，黑龍江 大慶 163001)

1 儲(chǔ)油罐底板以及底圈壁板腐蝕原因

1.1 原油成分分析

原油中所含有的微生物、腐蝕性雜質(zhì)、泥沙等雜質(zhì)沉淀于底部位置，罐內(nèi)呈現(xiàn)出活性溶解沉積水狀態(tài)。而原油樣品內(nèi)含有大量陰離子，其中比例較大的便是氯離子，其次便是碳酸氫根和硫酸根離子，通過(guò)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，物質(zhì)PH值呈現(xiàn)出中性狀態(tài)。而罐底層部位也產(chǎn)生了嚴(yán)重的腐蝕問(wèn)題，主要是點(diǎn)蝕，同時(shí)還存在部分潰瘍腐蝕問(wèn)題，出現(xiàn)點(diǎn)蝕是罐內(nèi)底部沉積水中所存在的氯離子所導(dǎo)致的，其可以直接從銹蝕層穿過(guò)，滲透硫化物氯化層，導(dǎo)致罐內(nèi)陽(yáng)極溶解速度不斷加快，產(chǎn)生微小腐蝕坑。罐內(nèi)積水還存在硫酸鹽還原菌等物質(zhì)，在溶解了二氧化碳以及硫化氫等有害物質(zhì)條件下，進(jìn)一步擴(kuò)大了罐子底層腐蝕性。碳酸氫根還容易形成片狀以及坑點(diǎn)狀局部腐蝕。隨著介質(zhì)溫度、酸度的提高，同樣會(huì)使腐蝕加速。

硫酸根離子還會(huì)出現(xiàn)酸的循環(huán)再生現(xiàn)象，在不斷反應(yīng)中，形成硫酸亞鐵，但通過(guò)添加水分，溶解處理后，便會(huì)再次形成氯化物以及游離酸，增強(qiáng)溶液酸性，加速溶解，導(dǎo)致腐蝕坑面積不斷擴(kuò)大，罐底腐蝕速度加快。

因?yàn)樵椭鞋F(xiàn)存微生物主要成分是污泥，容易出現(xiàn)潰瘍腐蝕。而罐頂層以及周圍側(cè)板雖不會(huì)直接接觸原油，但依然存在屬氣相腐蝕等問(wèn)題，主要組成內(nèi)容為硫化氫、氧氣等，處于中等腐蝕水平。

原油直接接觸側(cè)板，屬于油相腐蝕，呈現(xiàn)出輕度腐蝕水平，至于管內(nèi)側(cè)板和底層之間油水接觸最多，屬于水相腐蝕，達(dá)到最高腐蝕水平。

1.2 油罐底板和底圈板內(nèi)部表層腐蝕

電化學(xué)腐蝕主要原理是金屬容易和電解質(zhì)溶液產(chǎn)生反應(yīng)，最終形成電化學(xué)腐蝕，普遍屬于鹽、土壤、酸、堿溶液內(nèi)所出現(xiàn)的金屬腐蝕。金屬組織和對(duì)應(yīng)表層不均勻，導(dǎo)致金屬表層產(chǎn)生電位差，形成細(xì)微電源。電化學(xué)腐蝕下，電位低的便是陽(yáng)極，陽(yáng)極反應(yīng)下，在溶液內(nèi)添加金屬原子，形成金屬溶劑離子以及水合金屬離子。電位相對(duì)較高的便是陰極，而陰極反應(yīng)下，金屬內(nèi)殘留過(guò)量電子被溶液內(nèi)電子接受體以及去極化劑所融合，形成還原反應(yīng)。比如碳鋼處于溶解氧下，電子會(huì)持續(xù)從陽(yáng)極朝著陰極流轉(zhuǎn)使得金屬離子被不斷溶解，形成腐蝕問(wèn)題。油罐底層和底圈板表層，運(yùn)輸和儲(chǔ)存過(guò)程中所含水分和凝結(jié)水沉淀于罐底部，形成電化學(xué)腐蝕。

在涂層缺陷的情況下下，增加了腐蝕幾率，需通過(guò)合理設(shè)計(jì)配置防腐涂料以及添加劑配置防腐涂層。在配置中需要有效隔離其中危險(xiǎn)元素，包括金屬、水和電解質(zhì)、氯等，可以提高防腐水平。但因?yàn)橥繉颖韺游⒖椎拇嬖?，在產(chǎn)生老化現(xiàn)象后，容易出現(xiàn)龜裂、剝離等現(xiàn)象。假如施工質(zhì)量不足，還會(huì)產(chǎn)生各種針孔，金屬暴露在外部的部分直接轉(zhuǎn)變?yōu)樾￡?yáng)極，涂層部位屬于大陰極，產(chǎn)生局部腐蝕電池，容易威脅漆膜完整性，進(jìn)而腐蝕油罐。

1.3 罐底板和底圈板外部表層腐蝕

大氣腐蝕也是儲(chǔ)油罐腐蝕的主要原因，儲(chǔ)油罐在夏秋季長(zhǎng)期處于在雨水天氣下，外表面會(huì)形成電化學(xué)腐蝕問(wèn)題。而在冬春季節(jié)中，因?yàn)楣迌?nèi)金屬腐蝕部分呈現(xiàn)出相對(duì)干燥的狀態(tài)，在通氧環(huán)境下，使得黑色氧化鐵被滲透的氯元素所氧化，形成氧化反應(yīng)。所形成的氧化皮直接從金屬表面脫離，形成氧化鐵以及鐵銹，使鋼板腐蝕速度不斷加快，導(dǎo)致儲(chǔ)油罐產(chǎn)生穿孔現(xiàn)象。土壤腐蝕方面，儲(chǔ)油罐底板主要設(shè)置于基礎(chǔ)砂層當(dāng)中，同時(shí)也會(huì)設(shè)置于瀝青砂內(nèi)，由于瀝青砂存在較大開(kāi)裂幾率，以及儲(chǔ)油罐中油量交替增減，導(dǎo)致基礎(chǔ)水分直接滲入裂縫到油罐內(nèi)，腐蝕油罐外部底板。甚至水還會(huì)通過(guò)儲(chǔ)罐底板和罐側(cè)面滲透下來(lái)，縫隙內(nèi)存在一定水分滯留，構(gòu)成大陰極小陽(yáng)極彼此反應(yīng)，腐蝕縫隙。如果油罐溫度持續(xù)提升，蒸發(fā)底板內(nèi)部水分，則會(huì)降低縫隙區(qū)域PH值，導(dǎo)致鹽分濃度增加，產(chǎn)生自動(dòng)催化現(xiàn)象，導(dǎo)致腐蝕速度加快。氧濃度差電池腐蝕也是導(dǎo)致出現(xiàn)儲(chǔ)油罐腐蝕的原因之一，而氧分濃度差是因?yàn)閮?chǔ)油罐基礎(chǔ)和儲(chǔ)油罐底部之間沒(méi)有進(jìn)行充分接觸，降低了儲(chǔ)油罐中心和罐子周圍透氣性，導(dǎo)致緊密處無(wú)法提供充足氧氣，產(chǎn)生缺氧區(qū)域，腐蝕較為嚴(yán)重的部位和松弛部位擁有充足的氧供給，因?yàn)橥笟獬潭炔町愋纬傻难鯘舛炔铍姵兀渲锌p隙內(nèi)部呈現(xiàn)為陽(yáng)極的狀態(tài)，持續(xù)進(jìn)行溶解，陽(yáng)極反應(yīng)下形成鐵離子，通過(guò)氧化反應(yīng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，氯離子反應(yīng)作用下，導(dǎo)致縫隙內(nèi)部不斷被溶液酸化，產(chǎn)生儲(chǔ)油罐底板腐蝕。

2 儲(chǔ)油罐防腐措施

2.1 油罐底板和底圈板內(nèi)層保護(hù)

對(duì)于罐內(nèi)陰極保護(hù)應(yīng)該以犧牲陽(yáng)極方式為宜。對(duì)于陽(yáng)極盡量避免選擇鎂陽(yáng)極和鋅陽(yáng)極，可以選擇鋁合金陽(yáng)極，而陽(yáng)極呈現(xiàn)為一種環(huán)狀分布狀態(tài)，可以在罐底進(jìn)行直接焊接。在陽(yáng)極消耗占初始重量的85%條件下，可以在清罐時(shí)實(shí)施替換。不斷擴(kuò)大陽(yáng)極數(shù)量，限制陽(yáng)極板塊高度，優(yōu)化陰極保護(hù)成效，確保在殘水條件下維持穩(wěn)定，具體保護(hù)覆蓋面為罐整個(gè)底板和罐壁下方低于1.8 m以下的表層。

在原油罐內(nèi)部涂抹有效的防靜電以及防腐材料，盡量選擇具有良好抗?jié)B、抗沖擊、抗陰極剝離能力的材料，提升材料耐水性和黏著度，具有較高的耐溫性。電阻率低于1×108 Ω。表層噴砂處理需要達(dá)到SA2.5級(jí)，盡量在噴砂處理區(qū)域內(nèi)避免通過(guò)動(dòng)力工具除銹。

對(duì)涂裝環(huán)境內(nèi)需要把溫度控制在5～35 ℃之間，將相對(duì)濕度控制在80%之內(nèi)。在內(nèi)部涂抹防腐涂料過(guò)程中避免選擇犧牲陽(yáng)極保護(hù)，建議涂抹T521聚氨酯防靜電涂料充當(dāng)面漆，搭配碳黑充當(dāng)有效的導(dǎo)電素材，選擇有機(jī)耐熱漆對(duì)加熱管和支架進(jìn)行施工處理，至于中間漆可以選用E544環(huán)氧充，將T558無(wú)機(jī)富鋅當(dāng)成底漆。

對(duì)于絕緣油罐，需要選擇適合防腐材料，結(jié)合聚氨酯和耐腐蝕環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行合理配置，設(shè)計(jì)甲乙雙組分，由面漆和底漆構(gòu)成，同時(shí)也存在底面合一型，具有良好的絕緣性、抗沖擊性、柔韌性以及附著力，能夠耐水、耐油、耐鹽、耐堿、耐酸，耐溫度在60～80 ℃之間的含油污水和原油，耐短期蒸汽吹掃蒸罐，適合原油罐防腐。選擇陰極保護(hù)和涂抹防腐涂料的共同應(yīng)用法，在實(shí)施陰極保護(hù)基礎(chǔ)上，涂抹防腐材料，通過(guò)集中電流保護(hù)技術(shù)，對(duì)裸露部分進(jìn)行合理保護(hù)，有效彌補(bǔ)涂層缺陷，其屬于一種經(jīng)濟(jì)有效的方法。

因?yàn)楣薜讓釉O(shè)置了犧牲陽(yáng)極，而經(jīng)過(guò)陽(yáng)極能夠順利導(dǎo)出靜電。所以無(wú)需涂抹防靜電涂料。選擇具有良好耐磨性、抗沖擊能力、耐化學(xué)介質(zhì)浸泡、粘結(jié)力的重型玻璃鱗片涂料。

2.2 油罐底板和底圈板外層保護(hù)

罐外部網(wǎng)狀金屬鈦的陽(yáng)極陰極保護(hù)屬于全新外加電流罐底保護(hù)系統(tǒng)，屬于陰極保護(hù)，此系統(tǒng)涵蓋鈦導(dǎo)電片以及混合金屬氧化物對(duì)應(yīng)陽(yáng)極帶等部分構(gòu)成，可以在混凝土和防滲膜以及罐底板之間設(shè)置陽(yáng)極網(wǎng)，和罐底板之間最少相距15 cm，不需要額外填料。在具體設(shè)計(jì)操作中，應(yīng)該按照垂直交叉方式，設(shè)置鈦連接片和陽(yáng)極帶，并進(jìn)行焊接處理，將陽(yáng)極電纜和鈦連接片密封焊接。如果需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電位，還應(yīng)該額外設(shè)置鈷或硫化鈷。此網(wǎng)狀陽(yáng)極具有接地電阻低、應(yīng)用壽命長(zhǎng)以及保護(hù)電流均勻分雜散電流小等特征，不會(huì)干擾腐蝕其他結(jié)構(gòu)。適用于大型儲(chǔ)罐外部底板，能夠有效進(jìn)行陰極保護(hù)。

在外層涂抹防腐涂料，由于原油罐底層下面在涂抹完防腐層后，無(wú)法繼續(xù)實(shí)施二次涂裝，為此防腐覆蓋層應(yīng)該保證可焊接性，避免對(duì)覆蓋層整體結(jié)構(gòu)造成破壞。如果沒(méi)有實(shí)施陰極保護(hù)，還可以額外選擇具有良好粘結(jié)力、防銹能力、耐溶性、耐磨性、耐老化、耐熱性的無(wú)機(jī)富鋅涂料，確保其中的漆膜具有良好陰極保護(hù)作用，且屬于水性。原油罐底部表層實(shí)施涂裝前，需要率先將鋼板表層水分、泥沙以及油污等雜質(zhì)徹底清除，使金屬表層維持良好的清潔與干燥狀態(tài)。涂裝過(guò)程中，需要嚴(yán)格把控覆蓋層厚度質(zhì)量、漏點(diǎn)和外觀，針對(duì)保溫層外部底角縫以及金屬防護(hù)層進(jìn)行有效的密封處理[1]。

選擇外部涂抹防腐材料的同時(shí)，搭配陰極保護(hù)。因?yàn)槲⒖妆蝗娓采w，長(zhǎng)期應(yīng)用老化后容易產(chǎn)生剝離問(wèn)題，甚至還會(huì)出現(xiàn)裂縫。選擇單獨(dú)涂料無(wú)法發(fā)揮出相應(yīng)的保護(hù)效果。如果選擇陰極防護(hù)和涂料相結(jié)合的方法實(shí)施防護(hù)處理，能夠通過(guò)集中電流保護(hù)裸露金屬，彌補(bǔ)涂層中的針孔問(wèn)題，這也是防護(hù)罐底板表層的主要措施。對(duì)于外壁部分防腐材料，應(yīng)該結(jié)合不同地區(qū)的氣候特征合理選擇防腐材料，對(duì)于外壁應(yīng)該選擇耐高溫、隔熱且防腐涂料，可以幫助控制漆膜日光熱老化問(wèn)題。隨后在外部添加保溫層，有效縮減儲(chǔ)罐金屬對(duì)應(yīng)熱膨脹率。可以選擇LOB-2Y標(biāo)志的防腐面漆，此涂料能夠在強(qiáng)烈日光照射下維持良好性能，不易降解、變色，確保土層長(zhǎng)期維持穩(wěn)定外觀。

2.3 罐底邊緣板防腐

為了避免雨水通過(guò)縫隙進(jìn)入原油罐內(nèi)，普遍會(huì)在縫隙中填充石棉繩，隨后通過(guò)玻璃纖維布以及防水膠密封整個(gè)原油罐，但該種方法防水效果不足。建議選擇通過(guò)邊緣板外下部位焊接圓鋼、切削環(huán)梁外露角的結(jié)構(gòu)方法，對(duì)已建儲(chǔ)罐切削環(huán)梁外露角，同時(shí)在邊緣板外部下沿焊接一圈D6圓鋼，結(jié)束焊接工作后，通過(guò)防水密封膠實(shí)施密封處理，徹底填充密封焊接位置，選擇該種結(jié)構(gòu)能夠控制水分通過(guò)縫隙滲透，降低由于邊緣板上翹所產(chǎn)生的積水問(wèn)題，整體施工效果較好，施工便利。

原油罐中選擇犧牲陽(yáng)極法，無(wú)法有效保護(hù)邊緣板外露部分，外露部位因其處于惡劣生存環(huán)境下，建議選擇熱噴涂鋁防腐。而對(duì)應(yīng)噴涂層能夠順利接受相應(yīng)的高溫考驗(yàn)，進(jìn)一步阻隔腐蝕介質(zhì)滲透，避免鋼板于介質(zhì)內(nèi)受到電化學(xué)腐蝕，而鋁覆蓋層還可以發(fā)揮出犧牲陽(yáng)極功能，此次方法盡管需要較大的一次性投資，但能夠確保后期工程中一勞永逸。