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淺談原油庫油罐腐蝕機理研究

文檔作者：陳德輝1 劉啟超2 文檔來源：黃島國家石油儲備基地有限責任公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年10月19日
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淺談原油庫油罐腐蝕機理研究
陳德輝1 劉啟超2(黃島國家石油儲備基地有限責任公司，山東青島266426)
摘要：原油儲存作為化工建設的重要工作，它的防腐工作
一直是一個重要的研究課題。但是原油庫油罐在運行過程中，
會受到來自大氣、土壤以及內部因素的腐蝕，必須加強應對處
理。本文詳細分析油罐外部和內部的腐蝕機理，提出幾點切實
可行的防腐建議，希望對相關人員起到一定參考作用。
關鍵詞：原油庫；腐蝕機理；外部腐蝕；內部腐蝕；防腐
隨著我國經(jīng)濟的強勢崛起，石油成為拉動我國經(jīng)濟增長的
動力源點，但經(jīng)濟增長也加劇了資源的消耗速度。有數(shù)據(jù)統(tǒng)
計，每年我國因腐蝕造成的損失占到了國民生產(chǎn)總值的3％，而
對于石油化工行業(yè)，腐蝕帶來的損失更是達到了6％。除了經(jīng)
濟損失之外，腐蝕還帶來巨大的安全隱患。為了挽回經(jīng)濟損
失，消除安全隱患，就不能不對原油庫油罐腐蝕機理進行研究。
1原油庫油罐外部腐蝕機理分析
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
對于原油庫油罐來說，大氣腐蝕主要是電化學腐蝕和化學
腐蝕。在我國干燥的北方，一年四季雨水較少，空氣中水分含
量較低，因此對于有關外部的腐蝕一般以化學腐蝕為主。而電
化學腐蝕是油罐防護最大的威脅，因此本文探討的主要也是此
問題。油罐外部之所以會發(fā)生電化學腐蝕，主要是因為自身表
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，
這對于涂層損傷和缺陷的油罐來說，腐蝕更加明顯。并且油罐
外部的水膜中含有的一些物質能夠增大水分中的電解質濃度，
電導度也隨之增加，由此加速了電化學腐蝕的速度H。
大氣腐蝕危害之所以難以預測，最主要的是它根據(jù)不同地
區(qū)的大氣質量，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，所以對油罐外部的腐蝕危害也非常大。
1．2土壤腐蝕
通常認為油罐外底部腐蝕是最嚴重的，因為它與土壤、水、
污染物等長期直接接觸，并且難以處理。在油罐施工時會利用
瀝青砂作為防水層，避免油罐底部和土壤進行直接接觸。但
是，地下水還是會滲透到罐底和瀝青砂之間，對油罐進行腐蝕，
另外雨水也會沿著罐體外部浸入罐底，在水和空氣的共同作用
下，對金屬(主要是鐵)進行緩慢腐蝕：Fe+O：+Hz0=Fe：O，·nHz0
(鐵銹)。除了水，土壤本身的PH值也會影響腐蝕程度，PH降
低，那么對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原油庫油罐內部腐蝕機理分析
2．1油罐內地板腐蝕
油罐內部腐蝕主要是指油罐的內地板，原油在進入油罐時
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)過長時間的沉積之后會在油罐底部形成積水。一般來說，
油罐的都設計有排水管，但是受到地勢不平和液體流動的粘滯
性影響，油罐底部還是會有一定的積水。并且這些積水中含有
酸類物質、氧氣、硫化物、氯化物等，根據(jù)這些物質可以推斷出
油罐內底的腐蝕機理如下。
(1)硫酸鹽會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
的防腐層開始部分脫落。
(2)氯化物(CL)、硫化物(S2)對油罐罐底的電化學腐蝕：
Fe2++S2——FeS，F(xiàn)e2++2CL—一FeCL2。
(3)縫隙腐蝕對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，形成酸從而對油罐產(chǎn)生腐蝕。其反應機理如下：
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，對油罐抗靜電的要求國家標準
GBl3348—92就規(guī)定：“油罐內壁的導靜電涂層的體積電阻率應
該低于108n(表面電阻率應低于10訛)”。”’但是就實際情況而
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。例如中國人民解放軍艦船維修研究所采用環(huán)氧樹脂為
基料，在里面添加超細石墨，不僅成本低，而且運用得當還不會
影響涂料的物理性能，既能抗靜電也能達到防腐要求。
3．2油罐內壁熱噴鋁防腐工藝
熱噴鋁是一種制作涂層的工藝方法，是進行金屬表面防護
的新技術。與傳統(tǒng)噴涂工藝相比，熱噴鋁對人體健康的危害較
小，并且效果優(yōu)良，能有效延長產(chǎn)品的使用壽命。在對油罐內
壁進行熱噴鋁處理時，首先應該對腐蝕嚴重的地方進行噴砂除
銹處理；其次是進行除塵處理；最后是熱噴鋁的施工方法和技
巧H。
3．3運用緩蝕劑
緩蝕劑技術是減輕油罐腐蝕的有效方法，根據(jù)緩蝕劑的不
(下轉第137頁)
2016年6月北摹彳療J 135
萬方數(shù)據(jù)
爆的特點，操作人員必須具備有一定的化工知識，因此對于無
人機操作人員的要求更高，相應的合格人員就更加稀缺。
在未來，隨著無人機培訓機構的不斷增加，無人機操作人
員匱乏的現(xiàn)狀將得以緩解。據(jù)了解，目前全國共有380多家機
構在申請無人機培訓資質，我國的無人機駕駛員正在以每天
50～80人的速度飛速增長，而隨著報名人數(shù)和培訓機構的增加，
未來我國無人機駕駛員的數(shù)量將以幾何數(shù)字增長?；o人
機的專業(yè)人員我們可以通過在大中專化工專業(yè)內設置選修課
或者興趣班，來提高化工專業(yè)人員的無人機駕駛水平。
3．2微型無人機防水耐高溫抗腐蝕性能有待提升
要使微型無人機防水，機體的封閉性很重要。微型無人機
所使用的無刷電機，有無電火花、防水等特點，但這并不意味著
整個無刷系統(tǒng)防水，還需要將電機連接電調的接線、電子調速
器本身和電池防水的絕緣問題處理好。
微型無人機的飛行控制系統(tǒng)一般工作溫度都不會超過
100℃，在超過100℃的環(huán)境下，則會出現(xiàn)失控的問題。同時，無
人機所使用的鋰電池在高溫環(huán)境下使用壽命會縮短，有出現(xiàn)鼓
包、破裂、甚至爆炸的危險。所以，如何使無人機耐受高溫，也
是亟待解決的問題。
目前，一些研究也提高了無人機的耐熱性能。韓國科學技
術研究所的研究人員開發(fā)了一種名為“FAROS”的防火無人機，
可以在摩天大樓里飛行、爬墻，應對火宅，可以忍受高達1000
攝氏度的丁烷氣體和氣溶膠乙醇火焰長達1分鐘。
3．3搭載設備有待開發(fā)
除了高清成像設備外，微型無人機可搭載并實時反饋數(shù)據(jù)
的探測設備較少，如有毒、有害氣體檢測器，可燃氣體檢測器，
探傷設備，熱成像設備等，已知的多為普通外設或自行開發(fā)設
備。一些無人機專用探測設備造價較高，這對無人機拓展其在
化工方面的作用有較大阻礙。
目前，許多公司加入了開發(fā)無人機外設的隊伍中，不斷有
新產(chǎn)品出現(xiàn)，如一氧化碳氣體傳感器、氧氣傳感器、激光粉塵傳
感器、紅外熱成像攝像頭等。相信隨著無人機市場的成熟，越
來越多的通用型外設會進入我們的眼簾，會使無人機進入各個
行業(yè)的門檻降低。
無人機產(chǎn)業(yè)是一項前景巨大的產(chǎn)業(yè)，它在化工安全方面的
應用少之又少，這將成為一個課題，等待我們去研究和開發(fā)。
參考文獻：
[1]王星．化工設備維護檢修的幾點思考【J]．中國機械，2013
(13)．
【2]董正勇，喬昌軍．淺談無人機在長輸管道項目實施過程中
的運用[c]．2015年4月建筑科技與管理學術交流會，2015．
作者簡介：
第—作者：姓名：甘勃：籍貫：柳城：職稱：一級實習指導教師；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：講師；研究方向：化工工
藝
(上接第135頁)
同用途，可以分為三類。
(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防腐結構設計
原油庫油罐除了滿足一般儲存需要外，還應當考慮到防腐
要求。比如針對罐底積水問題，應盡量完善排水設計，減少積
水。另外要避免出現(xiàn)死角，影響后期的維護工作。
3．5控制油溫和脫水
溫度越高對于腐蝕反應越有利，因此在滿足正常使用的情
況下，按照防腐的要求，應該將油溫控制得越低越好。另外，油
罐中許多腐蝕反應都跟水有關系，水會加速腐蝕反應。因此，
在對油罐的定期維護中，要及時注意罐底的積水，進行及時
清理。
3．6采用原油脫硫技術
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，加工過程中產(chǎn)生的硫化氫含量
大，因此增加了加工生產(chǎn)的風險和成本。為了降低風險，生產(chǎn)
加工盡量選擇低硫原油，但是在原油價格上升的情況下，國內
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
硫技術就顯得更加有必要。現(xiàn)在國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)濟效益不高。而生物脫硫
作為一種新型脫硫技術，與加氫脫硫相比，投資小、能耗低，因
此有望成為將來普及的原油脫硫技術。
3．7定期維護保養(yǎng)和檢測
定期維護主要針對使用時間較早的原油罐，應進行及時的
材質更新。另外原油在儲存過程中，會產(chǎn)生油泥，油泥中的硫
氧化細菌和硫酸鹽細菌對油罐會有一定的腐蝕作用，因此應該
定期(一年一次)進行油泥清理。除了維護和保養(yǎng)之外，在日常
的工作中，就應該對油罐可能遭受的腐蝕威脅進行檢測，防范
于未然。
4結語
通過對油罐腐蝕機理的分析，大氣腐蝕、土壤腐蝕以及油
罐內部腐蝕是威脅油罐安全主要原因。根據(jù)我國目前的能源
形勢來看，石油已經(jīng)成為制約經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸，如何將現(xiàn)有資
源應用合理化、利用最大化，成為解決我國現(xiàn)有能源問題的途
徑之一。因此做好油罐防腐工作，符合建設資源節(jié)約型社會的
要求，也是社會經(jīng)濟發(fā)展的要求。
參考文獻：
[1】張楊波，魏納，劉安琪．原油庫腐蝕機理分析及對策研究
【J】．內蒙古石油化工，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．儲油罐及管道外腐蝕機理分析及對策【J】．石油庫
與力口油站，2013，03：4—7+12．
作者簡介：
陳德輝(1985-)，男，陜西省嵐皋縣人，助理工程師，本科，從事
設備管理。
劉啟超(1989一)，男，陜西西安人，助理工程師，本科，從事石油
儲運工藝管理。
2016年6月化，蓄群l 137

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