金属油罐腐蚀与防护

金属油罐腐蚀与防护

刘　刚1,张赞牢1,朱海军1;张　泉2

(1.后勤工程学院,重庆　400016;2.72283部队,烟台芝罘区　264002)

摘　要　主要阐述金属油罐的腐蚀种类,分析腐蚀机理,并着重对油罐内部的腐蚀提出防护措施。

关键词　金属油罐;腐蚀种类;防护措施

1　问题的提出

油罐所储存的油品往往含有氢、硫酸、有机和无机盐以及水分等腐蚀性化学物质,加上罐外壁受环境因素影响,油罐的寿命将会大大缩短。如果不能对金属油罐进行及时的防腐处理,轻则腐蚀并对油品造成油品污染,使油品胶质、酸碱度、盐分增加,影响油品质量;重则因腐蚀而使油罐穿孔造成油品泄漏,不但形成能源浪费、污染环境,而且容易造成火灾、爆炸,其危险性可想而知。因此,对油罐的腐蚀种类、腐蚀的主要部位、腐蚀机理等进行分析研究,采用合理的、先进的、经济的防护方法,对金属油罐进行防腐蚀处理是非常必要的。

2　油罐的腐蚀种类

211　化学腐蚀。主要发生在干燥环境下的罐体外壁,一般腐蚀程度较轻。

2.2　浓度腐蚀。主要发生在油罐内壁液面以下,是由于氧的浓差引起的。

213　原电池腐蚀。(电化学腐蚀)主要发生在罐底、罐壁和罐顶。是油罐内部最主要、最严重、危害最大的一种腐蚀。

214　硫酸盐还原菌及其他细菌引起的腐蚀。主要发生在罐底。

215　摩擦腐蚀。主要发生在浮顶罐的浮动伸缩部位。

3　油罐的腐蚀机理

重质油罐主要包括原油罐、污油罐、各类专用润滑油、专用燃料油等。油罐的腐蚀主要是由于重质油中的无机盐、酸、硫化物等对钢铁造成的腐蚀。此类油罐腐蚀最为严重的部位是罐底部分,由于罐底水含有厌氧细菌(硫酸盐还原菌)有机物、硫酸盐、H2S、CO2,氧在这些油品中的溶解度很低,罐底水处于缺氧状态,正好是硫酸盐还原菌生存的适意环境,因而上述较重油品储罐罐底内部腐蚀是以酸腐蚀和硫酸盐还原菌引起的坑蚀两种形势存在。其次是水、油界面部位的腐蚀,油、气界面的腐蚀也较严重,顶部汽相腐蚀则较轻。

轻质油品主要包括汽油、煤油、柴油等。这类油料储罐的罐体外壁容易发生化学腐蚀,油罐内部则容易发生其余的几种腐蚀形式。油品中一般不存在H2S、SO2、O2等酸性气体,因而无酸腐蚀。由于氧在轻油中的溶解度很高,一部分溶解氧可以进入罐底水中,所以罐底仍存在轻度的电池微腐蚀和氧浓差电池腐蚀。而且这类油料储罐的具体腐蚀情况也随介质的不同而有所差异。汽油中加的四乙基铅,煤油中加的硫化物和抗静电剂等对碳钢都有腐蚀作用。汽油罐顶部和汽油气液界面腐蚀较严重,而这些部位煤油引起的腐蚀较次之,柴油腐蚀轻微,底部水相腐蚀也较轻。其平均腐蚀速率为0.05～0.25mm a,最大腐蚀速率为0.4mm a。

碳钢材料在各种油罐中的腐蚀率如表1。

表1碳钢材料在各种油罐中的腐蚀率

气相油相水相

原油0.060.050.30

汽油0.250.35-

航煤0.160.060.17

柴油0.290.200.14

渣油0.340.301.00

污油-0.40-

注:全国油罐腐蚀与防护会议资料——金陵炼油厂数据。

无论是重质油罐,还是轻质油罐,其顶部腐蚀的主要原因都是由水蒸汽、空气中的氧及油品中的挥发性硫化氢造成的电化学腐蚀,对某些油品而言,这种腐蚀显得更加严重一些;而罐壁气液交替部位的腐蚀主要是由于氧的浓差电池引起的,氧浓度高的部位为阴极,氧浓度低的部位为阳极;罐底腐蚀主要

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　2005年第3期 内蒙古石油化工

由于罐底钢板直接与罐底水层相接触,因为罐底水中含有各种水容性盐、酸,这些盐和酸的水溶液都是电解质,能够产生局部电解过程,所以罐底部分是遭受腐蚀最严重的部位。浅析水的理化指标如表2。

表2浅析水的理化指标

项 目指 标

温度5～40℃

pH2～8

C l-(m g L)2000～20000

SO42-(m g L)650～2000

N a+(m g L)2000～2500

Fe2+Fe3+(m g L)′35～120

4　油罐的内部防护措施

411　油罐材质的选择

一般宜选用含碳量小于0.2%和硫、磷含量低于0.3%的钢材。不同存储介质的制罐应选用不同的不锈钢材质,见表3。

表3不同存储介质的钢材选用

不同存储介质不锈钢材质

一般腐蚀性介质选用0C r19N i9,0C r18N i11T i和00C r19N i11中等腐蚀性介质选用0C r17N i12M o2,00C r17N i14M o2

严重腐蚀性介质选用OC r19N i13M o3,00C r19N i13M o3

412　适当增加腐蚀严重部位的钢材厚度

适当增加腐蚀严重部位如罐底和罐顶的厚度,但不应超过钢板总厚度的20%。

413　采用阴极保护法

油品沉积污水介质中含盐量高,腐蚀性成分多,致使储罐底受到严重的腐蚀,多年实践证明,牺牲阳极阴极保护可以减缓与沉积污水介质相接触部分表面的腐蚀。一般采用压制带状阳极在罐底环状布置和罐壁下部均匀分布作牺牲阳极。在实际应用中通常牺牲阳极阴极保护与涂料联合使用,将更经济,取得更好的保护效果。

414　热喷涂复合防护层

把喷涂的金属原料在高温下熔化,用压缩气体或其他惰性气体将熔化的金属吹成雾状,迅速地喷射到预先准备好的金属物体表面上,这些细小的金属颗粒在飞射过程中是处于熔化状态,当撞到被喷射的物体表面后,立即变形、伸平并迅速冷却,紧紧地嵌附在被喷涂物体的表面,连续喷射便形成喷涂层。经过热喷铝的钢基组织表面形成了0.1～0. 3mm的喷涂层,该保护层可以经受住典型的工业大气及高温考验,能有效的隔绝腐蚀介质的渗透,防止钢基在介质中的电化学腐蚀,铝复盖层还能不断地给钢基提供牺牲阳极保护,从而保护金属不受腐蚀。415　涂料防护

从目前情况来看,对油罐内部防腐,国内外大都采用涂料进行防护。要求涂料具有良好的耐油性,在-30～50℃范围内能耐原油、汽油、柴油、煤油、渣油、含油污水等介质的腐蚀。同时涂料还应具有良好的抗静电性能,为此防腐涂料中往往需加入导静电填料,使涂料的体积电阻率低于1088・m。除此之外,防腐涂料还应具有良好的物理机械性能,如附着力强、常温固化、不龟裂、施工方便等。通常涂层要求涂刷3～6遍,总厚度为250～300Λm。

国外非常重视油罐防腐工作,日本通过3042台油罐防腐调查,大部分采用环氧涂料、环氧煤焦油涂料、玻璃鳞片涂料、锌粉涂料用于油罐防腐,使用寿命7～10年,涂层厚度一般为0.4～0.7mm。其中玻璃鳞片涂料66.5%,环氧涂料占27.1%;其他涂料占6.4%。不同的油品、不同的容积涂料使用情况见表4。

表4不同油罐的涂料使用情况

涂料品种原油轻油重油其他小计

环氧树脂4768974836836环氧煤焦油树脂258201122311

玻璃鳞片涂料401616162471226

FR P22108245159

锌涂料22276316335

喷铝12069

其他9924916166

国内目前常用的储罐涂料主要有环氧树脂、聚氨酯、无机富锌、有机富锌、玻璃鳞片涂料等。一般国内常用的油罐涂料品牌有:8701环氧树脂防腐蚀涂料、TH-4硅酸锌耐油防锈涂料、H-99环氧抗静电涂料、环氧漆酚耐蚀抗静电涂料、聚氨酯抗静电涂料、EP-67环氧树脂玻璃鳞片防腐蚀涂料。

参考文献

[1]　王德武,贾荣勋.化工设备与防腐蚀,1999.5.

[2]　秦国治,王顺,杜志侠.腐蚀与防护,1999.9.

第一作者:刘刚(1981.9-)山东济南人,硕士,现就读于重庆市后勤工程学院,主要从事油料储存技术与装备的研究。联系电话:023-6857100413617658998邮箱:gang_928 @

收稿日期:2005年1月12日

821刘刚等　金属油罐腐蚀与防护 2005年第3期