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淺談原油庫(kù)油罐腐蝕機(jī)理研究

文檔作者：陳德輝1 劉啟超2 文檔來(lái)源：黃島國(guó)家石油儲(chǔ)備基地有限責(zé)任公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年10月19日
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淺談原油庫(kù)油罐腐蝕機(jī)理研究
陳德輝1 劉啟超2(黃島國(guó)家石油儲(chǔ)備基地有限責(zé)任公司，山東青島266426)
摘要：原油儲(chǔ)存作為化工建設(shè)的重要工作，它的防腐工作
一直是一個(gè)重要的研究課題。但是原油庫(kù)油罐在運(yùn)行過(guò)程中，
會(huì)受到來(lái)自大氣、土壤以及內(nèi)部因素的腐蝕，必須加強(qiáng)應(yīng)對(duì)處
理。本文詳細(xì)分析油罐外部和內(nèi)部的腐蝕機(jī)理，提出幾點(diǎn)切實(shí)
可行的防腐建議，希望對(duì)相關(guān)人員起到一定參考作用。
關(guān)鍵詞：原油庫(kù)；腐蝕機(jī)理；外部腐蝕；內(nèi)部腐蝕；防腐
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的強(qiáng)勢(shì)崛起，石油成為拉動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的
動(dòng)力源點(diǎn)，但經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)也加劇了資源的消耗速度。有數(shù)據(jù)統(tǒng)
計(jì)，每年我國(guó)因腐蝕造成的損失占到了國(guó)民生產(chǎn)總值的3％，而
對(duì)于石油化工行業(yè)，腐蝕帶來(lái)的損失更是達(dá)到了6％。除了經(jīng)
濟(jì)損失之外，腐蝕還帶來(lái)巨大的安全隱患。為了挽回經(jīng)濟(jì)損
失，消除安全隱患，就不能不對(duì)原油庫(kù)油罐腐蝕機(jī)理進(jìn)行研究。
1原油庫(kù)油罐外部腐蝕機(jī)理分析
根據(jù)油罐外部暴露的情況，可以將油罐外部的腐蝕原因分
為兩種：大氣腐蝕和土壤腐蝕
1．1大氣腐蝕
對(duì)于原油庫(kù)油罐來(lái)說(shuō)，大氣腐蝕主要是電化學(xué)腐蝕和化學(xué)
腐蝕。在我國(guó)干燥的北方，一年四季雨水較少，空氣中水分含
量較低，因此對(duì)于有關(guān)外部的腐蝕一般以化學(xué)腐蝕為主。而電
化學(xué)腐蝕是油罐防護(hù)最大的威脅，因此本文探討的主要也是此
問(wèn)題。油罐外部之所以會(huì)發(fā)生電化學(xué)腐蝕，主要是因?yàn)樽陨肀?
面的一層水膜，水膜中溶解了空氣中的氧氣而發(fā)生濃差腐蝕，
這對(duì)于涂層損傷和缺陷的油罐來(lái)說(shuō)，腐蝕更加明顯。并且油罐
外部的水膜中含有的一些物質(zhì)能夠增大水分中的電解質(zhì)濃度，
電導(dǎo)度也隨之增加，由此加速了電化學(xué)腐蝕的速度H。
大氣腐蝕危害之所以難以預(yù)測(cè)，最主要的是它根據(jù)不同地
區(qū)的大氣質(zhì)量，而產(chǎn)生差異性。在城市地區(qū)的工業(yè)密集區(qū)，除了
二氧化硫(SO：)還有其他帶有腐蝕性的氣體，如氯化氫(HCl)、二
氧化氮(NOz)、硫化氫(H：S)、氨氣(N H3)、氯氣(Cl：)等?。
二氧化硫(S0：)是這些氣體中對(duì)金屬腐蝕最大的氣體，它
在油罐金屬表面的催化作用下被氧化成三氧化硫(S0，)：2S0z+
0z<=催化劑加熱=>2s0，。并在油罐表面的水膜中，與水發(fā)生反
應(yīng)形成具有腐蝕性的硫酸：s0，+H：O—H：SO。在硫酸的作用下，
油罐外部開(kāi)始逐漸被腐蝕：2Fe+3H：S04-，F(xiàn)e：(SO。)+3H：T。除了
二氧化硫(S0：)之外，氯氣(clz)、氯化氫(HCl)這兩種氣體的腐
蝕性本身就很強(qiáng)，所以對(duì)油罐外部的腐蝕危害也非常大。
1．2土壤腐蝕
通常認(rèn)為油罐外底部腐蝕是最嚴(yán)重的，因?yàn)樗c土壤、水、
污染物等長(zhǎng)期直接接觸，并且難以處理。在油罐施工時(shí)會(huì)利用
瀝青砂作為防水層，避免油罐底部和土壤進(jìn)行直接接觸。但
是，地下水還是會(huì)滲透到罐底和瀝青砂之間，對(duì)油罐進(jìn)行腐蝕，
另外雨水也會(huì)沿著罐體外部浸入罐底，在水和空氣的共同作用
下，對(duì)金屬(主要是鐵)進(jìn)行緩慢腐蝕：Fe+O：+Hz0=Fe：O，·nHz0
(鐵銹)。除了水，土壤本身的PH值也會(huì)影響腐蝕程度，PH降
低，那么對(duì)油罐底部的腐蝕也就是越大，另外土壤中的厭氧的
硫酸鹽還原菌也是金屬腐蝕的原因之一：4Fe+HS0。+2H：0=
FeS+3Fe(OH)2。
2原油庫(kù)油罐內(nèi)部腐蝕機(jī)理分析
2．1油罐內(nèi)地板腐蝕
油罐內(nèi)部腐蝕主要是指油罐的內(nèi)地板，原油在進(jìn)入油罐時(shí)
夾雜了大量的水分。水的密度比原油的密度大，所以這些水分
在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的沉積之后會(huì)在油罐底部形成積水。一般來(lái)說(shuō)，
油罐的都設(shè)計(jì)有排水管，但是受到地勢(shì)不平和液體流動(dòng)的粘滯
性影響，油罐底部還是會(huì)有一定的積水。并且這些積水中含有
酸類(lèi)物質(zhì)、氧氣、硫化物、氯化物等，根據(jù)這些物質(zhì)可以推斷出
油罐內(nèi)底的腐蝕機(jī)理如下。
(1)硫酸鹽會(huì)被硫酸還原菌還原成硫化物：S0。2+8H～s2十
4Hz0，由于積水中的氫原子不斷被還原菌消耗，所以油罐罐底
的防腐層開(kāi)始部分脫落。
(2)氯化物(CL)、硫化物(S2)對(duì)油罐罐底的電化學(xué)腐蝕：
Fe2++S2——FeS，F(xiàn)e2++2CL—一FeCL2。
(3)縫隙腐蝕對(duì)油罐立柱底板的腐蝕。
2．2油罐氣象空間層腐蝕
這一部分的腐蝕以化學(xué)腐蝕為主，主要是由原油中揮發(fā)出
的硫化氫(H：S)以及水分(H：0)、二氧化碳(C0：)、二氧化硫
(s0：)等反應(yīng)，形成酸從而對(duì)油罐產(chǎn)生腐蝕。其反應(yīng)機(jī)理如下：
C02+H20—+H2C03，H2C03+Fe—'FeC03+H2 T，S03+H20—+H2S0。，
2Fe+3H2s0?！獇Fe：(s0。)+3H：tⅢ。
3原油庫(kù)油罐防腐蝕措施
3．1選用抗靜電防腐涂料
為了排除油罐爆炸隱患，對(duì)油罐抗靜電的要求國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)
GBl3348—92就規(guī)定：“油罐內(nèi)壁的導(dǎo)靜電涂層的體積電阻率應(yīng)
該低于108n(表面電阻率應(yīng)低于10訛)”?！薄蔷蛯?shí)際情況而
言，涂層不僅要抗靜電也要防腐，因此如何選擇涂料成為重中
之重。例如中國(guó)人民解放軍艦船維修研究所采用環(huán)氧樹(shù)脂為
基料，在里面添加超細(xì)石墨，不僅成本低，而且運(yùn)用得當(dāng)還不會(huì)
影響涂料的物理性能，既能抗靜電也能達(dá)到防腐要求。
3．2油罐內(nèi)壁熱噴鋁防腐工藝
熱噴鋁是一種制作涂層的工藝方法，是進(jìn)行金屬表面防護(hù)
的新技術(shù)。與傳統(tǒng)噴涂工藝相比，熱噴鋁對(duì)人體健康的危害較
小，并且效果優(yōu)良，能有效延長(zhǎng)產(chǎn)品的使用壽命。在對(duì)油罐內(nèi)
壁進(jìn)行熱噴鋁處理時(shí)，首先應(yīng)該對(duì)腐蝕嚴(yán)重的地方進(jìn)行噴砂除
銹處理；其次是進(jìn)行除塵處理；最后是熱噴鋁的施工方法和技
巧H。
3．3運(yùn)用緩蝕劑
緩蝕劑技術(shù)是減輕油罐腐蝕的有效方法，根據(jù)緩蝕劑的不
(下轉(zhuǎn)第137頁(yè))
2016年6月北摹彳療J 135
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
爆的特點(diǎn)，操作人員必須具備有一定的化工知識(shí)，因此對(duì)于無(wú)
人機(jī)操作人員的要求更高，相應(yīng)的合格人員就更加稀缺。
在未來(lái)，隨著無(wú)人機(jī)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)的不斷增加，無(wú)人機(jī)操作人
員匱乏的現(xiàn)狀將得以緩解。據(jù)了解，目前全國(guó)共有380多家機(jī)
構(gòu)在申請(qǐng)無(wú)人機(jī)培訓(xùn)資質(zhì)，我國(guó)的無(wú)人機(jī)駕駛員正在以每天
50～80人的速度飛速增長(zhǎng)，而隨著報(bào)名人數(shù)和培訓(xùn)機(jī)構(gòu)的增加，
未來(lái)我國(guó)無(wú)人機(jī)駕駛員的數(shù)量將以幾何數(shù)字增長(zhǎng)?；o(wú)人
機(jī)的專(zhuān)業(yè)人員我們可以通過(guò)在大中專(zhuān)化工專(zhuān)業(yè)內(nèi)設(shè)置選修課
或者興趣班，來(lái)提高化工專(zhuān)業(yè)人員的無(wú)人機(jī)駕駛水平。
3．2微型無(wú)人機(jī)防水耐高溫抗腐蝕性能有待提升
要使微型無(wú)人機(jī)防水，機(jī)體的封閉性很重要。微型無(wú)人機(jī)
所使用的無(wú)刷電機(jī)，有無(wú)電火花、防水等特點(diǎn)，但這并不意味著
整個(gè)無(wú)刷系統(tǒng)防水，還需要將電機(jī)連接電調(diào)的接線、電子調(diào)速
器本身和電池防水的絕緣問(wèn)題處理好。
微型無(wú)人機(jī)的飛行控制系統(tǒng)一般工作溫度都不會(huì)超過(guò)
100℃，在超過(guò)100℃的環(huán)境下，則會(huì)出現(xiàn)失控的問(wèn)題。同時(shí)，無(wú)
人機(jī)所使用的鋰電池在高溫環(huán)境下使用壽命會(huì)縮短，有出現(xiàn)鼓
包、破裂、甚至爆炸的危險(xiǎn)。所以，如何使無(wú)人機(jī)耐受高溫，也
是亟待解決的問(wèn)題。
目前，一些研究也提高了無(wú)人機(jī)的耐熱性能。韓國(guó)科學(xué)技
術(shù)研究所的研究人員開(kāi)發(fā)了一種名為“FAROS”的防火無(wú)人機(jī)，
可以在摩天大樓里飛行、爬墻，應(yīng)對(duì)火宅，可以忍受高達(dá)1000
攝氏度的丁烷氣體和氣溶膠乙醇火焰長(zhǎng)達(dá)1分鐘。
3．3搭載設(shè)備有待開(kāi)發(fā)
除了高清成像設(shè)備外，微型無(wú)人機(jī)可搭載并實(shí)時(shí)反饋數(shù)據(jù)
的探測(cè)設(shè)備較少，如有毒、有害氣體檢測(cè)器，可燃?xì)怏w檢測(cè)器，
探傷設(shè)備，熱成像設(shè)備等，已知的多為普通外設(shè)或自行開(kāi)發(fā)設(shè)
備。一些無(wú)人機(jī)專(zhuān)用探測(cè)設(shè)備造價(jià)較高，這對(duì)無(wú)人機(jī)拓展其在
化工方面的作用有較大阻礙。
目前，許多公司加入了開(kāi)發(fā)無(wú)人機(jī)外設(shè)的隊(duì)伍中，不斷有
新產(chǎn)品出現(xiàn)，如一氧化碳?xì)怏w傳感器、氧氣傳感器、激光粉塵傳
感器、紅外熱成像攝像頭等。相信隨著無(wú)人機(jī)市場(chǎng)的成熟，越
來(lái)越多的通用型外設(shè)會(huì)進(jìn)入我們的眼簾，會(huì)使無(wú)人機(jī)進(jìn)入各個(gè)
行業(yè)的門(mén)檻降低。
無(wú)人機(jī)產(chǎn)業(yè)是一項(xiàng)前景巨大的產(chǎn)業(yè)，它在化工安全方面的
應(yīng)用少之又少，這將成為一個(gè)課題，等待我們?nèi)パ芯亢烷_(kāi)發(fā)。
參考文獻(xiàn)：
[1]王星．化工設(shè)備維護(hù)檢修的幾點(diǎn)思考【J]．中國(guó)機(jī)械，2013
(13)．
【2]董正勇，喬昌軍．淺談無(wú)人機(jī)在長(zhǎng)輸管道項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中
的運(yùn)用[c]．2015年4月建筑科技與管理學(xué)術(shù)交流會(huì)，2015．
作者簡(jiǎn)介：
第—作者：姓名：甘勃：籍貫：柳城：職稱(chēng)：一級(jí)實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師；研
究方向：化工工藝：郵編：530031
第二作者：姓名：蘭平：籍貫：南寧：職稱(chēng)：講師；研究方向：化工工
藝
(上接第135頁(yè))
同用途，可以分為三類(lèi)。
(1)油溶性緩蝕劑。
(2)防止氣象空間層接觸的氣相緩蝕劑。
(3)防止與罐底積水腐蝕的水溶性緩蝕劑。
3．4防腐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
原油庫(kù)油罐除了滿(mǎn)足一般儲(chǔ)存需要外，還應(yīng)當(dāng)考慮到防腐
要求。比如針對(duì)罐底積水問(wèn)題，應(yīng)盡量完善排水設(shè)計(jì)，減少積
水。另外要避免出現(xiàn)死角，影響后期的維護(hù)工作。
3．5控制油溫和脫水
溫度越高對(duì)于腐蝕反應(yīng)越有利，因此在滿(mǎn)足正常使用的情
況下，按照防腐的要求，應(yīng)該將油溫控制得越低越好。另外，油
罐中許多腐蝕反應(yīng)都跟水有關(guān)系，水會(huì)加速腐蝕反應(yīng)。因此，
在對(duì)油罐的定期維護(hù)中，要及時(shí)注意罐底的積水，進(jìn)行及時(shí)
清理。
3．6采用原油脫硫技術(shù)
原油按照硫的含量可以分為高硫原油、含硫原油和低硫原
油，高硫原油加工的腐蝕性強(qiáng)，加工過(guò)程中產(chǎn)生的硫化氫含量
大，因此增加了加工生產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)和成本。為了降低風(fēng)險(xiǎn)，生產(chǎn)
加工盡量選擇低硫原油，但是在原油價(jià)格上升的情況下，國(guó)內(nèi)
許多化工廠不得不大量加工高硫原油。在這種情形下，原油脫
硫技術(shù)就顯得更加有必要?，F(xiàn)在國(guó)際上采用的都是加氫脫硫
方法，但這種方法成本高，投資大，經(jīng)濟(jì)效益不高。而生物脫硫
作為一種新型脫硫技術(shù)，與加氫脫硫相比，投資小、能耗低，因
此有望成為將來(lái)普及的原油脫硫技術(shù)。
3．7定期維護(hù)保養(yǎng)和檢測(cè)
定期維護(hù)主要針對(duì)使用時(shí)間較早的原油罐，應(yīng)進(jìn)行及時(shí)的
材質(zhì)更新。另外原油在儲(chǔ)存過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生油泥，油泥中的硫
氧化細(xì)菌和硫酸鹽細(xì)菌對(duì)油罐會(huì)有一定的腐蝕作用，因此應(yīng)該
定期(一年一次)進(jìn)行油泥清理。除了維護(hù)和保養(yǎng)之外，在日常
的工作中，就應(yīng)該對(duì)油罐可能遭受的腐蝕威脅進(jìn)行檢測(cè)，防范
于未然。
4結(jié)語(yǔ)
通過(guò)對(duì)油罐腐蝕機(jī)理的分析，大氣腐蝕、土壤腐蝕以及油
罐內(nèi)部腐蝕是威脅油罐安全主要原因。根據(jù)我國(guó)目前的能源
形勢(shì)來(lái)看，石油已經(jīng)成為制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸，如何將現(xiàn)有資
源應(yīng)用合理化、利用最大化，成為解決我國(guó)現(xiàn)有能源問(wèn)題的途
徑之一。因此做好油罐防腐工作，符合建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)的
要求，也是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求。
參考文獻(xiàn)：
[1】張楊波，魏納，劉安琪．原油庫(kù)腐蝕機(jī)理分析及對(duì)策研究
【J】．內(nèi)蒙古石油化工，2008，10：192一193．
【2】楊金林，杜明忠，張方林．淺談汽油儲(chǔ)罐腐蝕原因及防腐
措施[J】．天然氣與石油，2叭5，01：73—76+11．
【3】余杭輝．儲(chǔ)油罐及管道外腐蝕機(jī)理分析及對(duì)策【J】．石油庫(kù)
與力口油站，2013，03：4—7+12．
作者簡(jiǎn)介：
陳德輝(1985-)，男，陜西省嵐皋縣人，助理工程師，本科，從事
設(shè)備管理。
劉啟超(1989一)，男，陜西西安人，助理工程師，本科，從事石油
儲(chǔ)運(yùn)工藝管理。
2016年6月化，蓄群l 137

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