浅谈汽油储罐腐蚀原因及防腐措施

2022-10-31

汽油中硫元素主要以硫、低分子硫醇形式存在, 在常温下这些物质很少与金属发生反应, 硫醇受热分解后生成具有腐蚀性的烯烃和硫化氢。加之氧含量在汽油中的溶解度较高, 所以汽油对碳钢的腐蚀性比煤油和柴油对碳钢的腐蚀性要强得多。因此研究汽油储罐的腐蚀机理对汽油油罐防腐措施的科学制定具有现实意义, 对其它成品油罐防腐措施的采取具有指导意义。

1 汽油储罐的腐蚀特点

汽油储罐的腐蚀与所储存介质的种类、性质、温度和储罐形式等因素密切相关, 现从不同的部位研究其腐蚀特点。

1.1 罐顶内部

虽然罐顶内部不直接接触油品, 但诸如H2S、O2等有害气体通过冷凝水膜腐蚀罐体, 属于气相腐蚀。油罐顶部发生腐蚀穿孔的主要原因是罐顶钢板薄, 加之O2容易在薄水膜里扩散, 耗氧型腐蚀主导了罐顶的穿孔。

1.2 储罐内壁

由于油品直接接触罐壁, 其对罐壁的腐蚀主要是油品的化学腐蚀。少量的活性硫也存在于汽油中, 主要包括硫、硫化氢和低分子硫醇, 硫醇在高温下易受热分解生产具有腐蚀性的烯烃和硫化氢, 硫也在较高温度下才具有较强腐蚀性。因此对于露天拱顶或浮顶油罐, 夏季晴天午后气液结合处罐壁的温度会比液面下罐壁的温度高许多, 此处的腐蚀部分就是活性硫腐蚀造成的。

1.3 储罐底板内表面

油罐内腐蚀最严重的部位就发生在储罐底板内表面, 电化学腐蚀是最主要腐蚀形式。在油料的运输和储存过程中难免会产生水分, 水分积存在罐底板上形成底水层, 通常底水层中含有Cl-和硫酸盐还原菌 (SRB) 等微生物, 腐蚀性极强, 极易造成电化学腐蚀。

1.4 储罐底板外表面

该处主要为氧浓差电池腐蚀和杂散电流腐蚀。在罐底氧浓差主要表现在罐底与砂基础接触不良, 如满载和空载比较, 空载时接触不良;罐周和罐中心部位的透气性有很多差别, 从而引起氧浓差电池, 这时罐底外表面的中心部位成为阳极而被腐蚀。

2 汽油储罐腐蚀机理分析

油罐存在不同程度的腐蚀, 主要是均匀腐蚀、坑蚀、应力腐蚀, 局部有鼓泡和裂纹现象等。不同的腐蚀是由不同的原因造成的, 从腐蚀机理上分主要有化学腐蚀、浓差腐蚀、电化学腐蚀、微生物诱发的腐蚀等。

2.1 化学腐蚀

非电解质和金属表面直接发生纯化学作用使金属表面腐蚀破坏就是化学腐蚀, 干燥环境下的罐体主要发生化学腐蚀破坏, 一般腐蚀程度较轻。氧化还原反应直接发生于非电解质中的氧化剂与金属表面的原子之间是化学腐蚀的主要特点, 在腐蚀的整个过程中不会产生电流。

2.2 浓差腐蚀

气液相交界处 (既干湿交界部位) 多发生浓差腐蚀或活性硫腐蚀。由于氧在汽油中溶解度低, 造成汽油中氧浓度低, 而油面上氧浓度较高。氧浓度低的部位为阴极, 氧浓度高的一侧为阳极, 氧浓差腐蚀电池就形成于干湿交界面处。

2.3 电化学腐蚀

离子的导电介质 (电解质) 与金属表面发生电化学反应而引起的腐蚀即为电化学腐蚀。电化学腐蚀是罐体上危害最严重、最主要、最大的一种腐蚀, 主要发生在与底水层接触的罐底、罐壁。

2.4 微生物诱发分腐蚀

微生物侵蚀是一种几乎对所有常用金属材料都非常有害的腐蚀类型。微生物侵蚀在本质上是一种电化学过程。如硫酸盐还原菌、硫代硫酸盐还原菌、硝酸盐还原菌及其它细菌引起的腐蚀, 主要发生在罐底板内面。

3 汽油储罐防腐蚀措施

3.1 严把质量关

为了尽可能地降低油罐的腐蚀程度和速度, 必须从源头上减少油品的含硫量, 加强对油品的工艺、质量控制, 严把油品质量关。

3.2 阴极保护与防腐涂层相结合防腐

实践证明, 最经济、最佳的油罐防腐措施就是采用阴极保护与涂防腐层相结合的办法来控制腐蚀。改善电流的分布、缩短阴极极化的时间、降低阴极保护的电流密度、扩大保护范围、延长防腐层的使用寿命是这种联合保护的优点和特点。

3.3 适量增加罐底板厚度

适量增加罐底板厚度, 尤其是边缘板的厚度, 能大大延长油罐的使用寿命。在油罐的设计建设或大修过程中, 适当增加腐蚀严重部位 (如罐底) 的厚度, 可以极大地延长油罐的使用寿命。

3.4 定期检测和维修

油罐有一定的设计寿命, 应做好以下几项工作, 保持油罐良好的技术状态。

3.4.1 定期检测

做好每年至少一次的油罐外部全面检查, 定期对油罐进行厚度和缺陷检测。对使用时间、腐蚀严重的储罐, 可用多种先进检测技术开罐检查, 发现问题及时修补。

3.4.2 定期维修

对检测出的问题根据严重程度及时进行维修或大修。对使用超过50a且未作大修的油罐, 必须实施大修;但腐蚀严重、凹凸变形超过三级允许值的时候应进行换底大修。

油罐腐蚀是必然存在的, 只要掌握了油罐腐蚀的特点和机理, 采取相应的科学方法和合理措施, 就能减少和延缓油罐的腐蚀, 避免因腐蚀引起的各种事故, 有效延长油罐的使用寿命。

摘要：随着汽车逐渐走进千家万户, 汽油的消耗量与日俱增, 石化行业重要的存储设备汽油储罐的作用和地位越来越高, 但汽油的腐蚀穿孔渗漏欲泄露往往给企业带来巨大的经济损失, 同时造成严重的生态环境污染, 甚至人员生命损失。加强对汽油储罐腐蚀部位和特点的研究, 弄清其腐蚀机理的具有重要的现实意义, 可以为防腐措施的制定提供科学依据。

关键词：储罐,腐蚀,防腐