油罐腐蝕綜述.doc

1、大型鋼質(zhì)儲油罐的腐蝕問題1問題的研究背景儲油罐在儲存油氣的過程中，由于受到空氣、水分、儲存介質(zhì)、土壤以及腐蝕性氣體的腐蝕，往往造成強度降低或者腐蝕穿孔的事故。特別是罐底，其特定的使用環(huán)境決定了它是儲罐最易遭受腐蝕的部位， 而且檢測罐底的腐蝕狀況是一件非常復(fù)雜而且困難的工作。從安全生產(chǎn)和管理的角度，在實際工作中，需要對儲油罐罐底的腐蝕狀況做經(jīng)常性的檢測分析，探索罐底腐蝕的演變規(guī)律，并對其腐蝕程度的發(fā)展趨勢進(jìn)行預(yù)測。依據(jù)具體情況，采取相應(yīng)積極有效的預(yù)防措施，確保儲油罐的安全正常運轉(zhuǎn)。（ 1）腐蝕的現(xiàn)狀腐蝕是金屬表面受到周圍介質(zhì)的化學(xué)和電化學(xué)作用而引起的一種破壞現(xiàn)象。在我國，每年因金屬腐蝕造成的損失

2、占國民生產(chǎn)總值(GDP)的 2% 4%，鋼鐵因腐蝕而報廢的數(shù)量約占鋼鐵當(dāng)年產(chǎn)量的25% 30%。全世界每年因為金屬腐蝕造成的直接經(jīng)濟(jì)損失約達(dá)7000 億美元，僅美國在2005 年由于儲油罐腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)45 億美元。根據(jù)我國 9 個油田的統(tǒng)計資料表明，儲油罐因腐蝕造成的報廢率和更新率達(dá)到8%，其中內(nèi)腐蝕穿孔數(shù)為外腐蝕的1.5 倍。華北某油田一個采油廠因腐蝕造成的儲罐、管道更換維修費用每年近1億元。（ 2）儲油罐腐蝕的研究現(xiàn)狀理化性質(zhì)分析法（郭稚弧等） ：從沉積水、土壤的理化性質(zhì)，研究對儲油罐腐蝕的影響。電化學(xué)研究法（周永璋等） ：用電化學(xué)測試方法，如極化曲線法、交流阻抗技術(shù)等來分析沉積

3、水對油罐罐底的腐蝕性。數(shù)據(jù)處理方法（李春樹等） ：依據(jù)一些檢測數(shù)據(jù)，用統(tǒng)計分析法、曲線擬合法、相關(guān)分析法來分析儲油罐罐底的腐蝕狀態(tài)。產(chǎn)物分析法（劉炎等） ：從腐蝕產(chǎn)物主要組成，推斷鋼鐵在土壤中的腐蝕機(jī)理，以及影響因素。由于儲存介質(zhì)本身的特殊性和復(fù)雜性，對儲油罐造成腐蝕影響的因素不僅數(shù)量多，而且存在著相互作用，它們與介質(zhì)的腐蝕性之間的關(guān)系十分復(fù)雜，決非簡單的線性關(guān)系，再加上儲存介質(zhì)本身的腐蝕性常常隨時間和空間而變化。所以研究大型儲油罐的腐蝕性問題，不是用一些簡單的方法就能解決的，要兼顧介質(zhì)的理化性質(zhì)、電化學(xué)性質(zhì)和實際檢測數(shù)據(jù)來綜合研究。（ 3）儲油罐的完好標(biāo)準(zhǔn)為保證儲油罐的安全運行，通常各國都有

4、相應(yīng)的檢測與維修和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。如美國石油學(xué)會規(guī)定常壓儲油罐每5 到 10 年要進(jìn)行一次清罐檢驗。中國石油天然氣管道局規(guī)定，每 6 年至少對常壓儲油罐進(jìn)行一次開罐檢驗。中石化也有相關(guān)規(guī)定“鋼板銹蝕深度不得超過鋼板厚度的35”。1罐頂空氣區(qū)大氣罐壁儲油區(qū)沉積水區(qū)罐底土壤圖 1：大型儲油罐的示意圖2大型鋼質(zhì)儲油罐的腐蝕特點與機(jī)理分析（ 1）鋼質(zhì)儲油罐腐蝕的特點儲油罐底板腐蝕類型和腐蝕程度的不確定性。局部腐蝕往往在儲油罐底板的上下表面都可能會發(fā)生， 局部腐蝕現(xiàn)象在分布上具有區(qū)域性特征，并且具有不均勻性；往往點腐蝕主要發(fā)生在上表面，分布呈現(xiàn)隨機(jī)性。儲油罐底板腐蝕是上面幾種腐蝕類型的組合，即存在腐蝕類型的不

5、確定性。影響儲油罐底板腐蝕因素的不確定性。儲油罐底板的腐蝕與材質(zhì)、介質(zhì)、自然環(huán)境、防腐措施等因素有關(guān)。因素的影響程度往往隨時間和空間而變化，影響儲油罐底板腐蝕的因素存在著許多不確定性，各因素的影響程度也在變化。儲油罐底板腐蝕機(jī)理的不確定性。儲油罐底板的腐蝕往往是多種現(xiàn)象并存，多種腐蝕機(jī)理并存。儲油罐罐底的沉積水是底板發(fā)生腐蝕的根本原因，產(chǎn)生氧腐蝕、電化學(xué)腐蝕、微生物腐蝕、細(xì)菌腐蝕等。腐蝕因素指標(biāo)值的難測量性。儲油罐底板的腐蝕因素很多， 通常只考慮主要的因素， 通過各主要因素的指標(biāo)值判斷儲油罐的腐蝕狀況。但對具體實際的儲油罐，真正獲取這些腐蝕因素的指標(biāo)值也是比較困難的。正是儲油罐腐蝕的這些特點，

6、就決定了評價儲油罐的腐蝕狀態(tài)和預(yù)測腐蝕規(guī)律與速度是非常復(fù)2雜困難的工作。（ 2）鋼質(zhì)儲油罐腐蝕的機(jī)理沉積水的腐蝕機(jī)理。隨著儲油罐使用時間的增長，罐底部的沉積水會越來越多，罐底上表面腐蝕的主要原因是沉積水腐蝕。儲油罐底部的沉積水中含有大量的氯化物、硫化物、酸類物質(zhì)等強電解質(zhì)的溶液，容易產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕和還原菌的生物腐蝕。外部土壤的腐蝕機(jī)理。外部土壤對罐底板的腐蝕包括氧的濃差腐蝕、雜散電流腐蝕和細(xì)菌腐蝕等, 這些腐蝕都可看做電化學(xué)腐蝕。 地下水通過土壤的毛細(xì)管上升到瀝青沙層（油罐的防腐墊層） ，或從瀝清沙層中滲透與罐底接觸，或直接繞過沙層與罐底接觸，地下水中的鹽分與金屬作用從而腐蝕罐底。3鋼質(zhì)儲油罐

7、腐蝕的影響因素因為影響儲油罐腐蝕的因素很多，不同部位腐蝕的影響因素不同，腐蝕的機(jī)理也不同，許多文獻(xiàn)都表明腐蝕比較嚴(yán)重的部位都是在罐底。現(xiàn)有的文獻(xiàn)所考慮的儲油罐腐蝕的因素，主要是從理化性質(zhì)和經(jīng)驗分析確定。而且不同的文獻(xiàn)研究的出發(fā)點和角度不同，所得到的腐蝕因素也不盡相同，側(cè)重點也都不同，多數(shù)都是只考慮幾個主要的腐蝕因素，所得出結(jié)論往往缺乏科學(xué)性。目前，對儲油罐底的腐蝕影響因素的研究方法主要有兩種方法，一種是實驗方法，另一種是工程實踐方法。關(guān)于影響因素的確定主要是按照分類將所有相關(guān)腐蝕因素列出來，再用相應(yīng)的數(shù)學(xué)方法分析確定出主要影響因素。（ 1）鋼質(zhì)儲油罐底板上表面腐蝕的影響因素（沉積水）實驗方法所

8、考慮的腐蝕影響因素。實驗方法所考慮的腐蝕影響因素有：氯離子Cl - 、硫酸根離子SO24 、 硫離子 S2 、 PH 值、溫度、電導(dǎo)率、含鹽量、溶解氧等。工程實踐方法所考慮的腐蝕影響因素。工程實踐方法所考慮沉積水中腐蝕影響因素有：氯離子Cl - 、硫酸根離子SO24 、碳酸氫根HCO 3 、 PH、三氧化碳離子CO 23 、硫化氫 H 2S 、二氧化碳 CO 2 、鎂離子 Mg 2 、鈣離子 Ca2 、鈉離子 Na 、鉀離子 K 、硫離子 S2 、鐵離子 Fe2 、全鹽、電導(dǎo)率、礦化度、電阻率、總堿度、溶解氧、泥沙、細(xì)菌、微生物、硫酸鹽還原菌、防腐涂料中的溶劑、石墨、炭黑和碳纖維導(dǎo)電質(zhì)、油罐收

9、發(fā)油作業(yè)頻繁等。（ 2）鋼質(zhì)儲油罐底板下表面腐蝕的影響因素（土壤）實驗方法所考慮的腐蝕影響因素。實驗方法主要是考慮土壤中的腐蝕影響因素：土壤的導(dǎo)電性、含水量、溫度、電阻率、PH值、氧化還原電位、有機(jī)質(zhì)、微生物、氯離子Cl ，硫酸根離子SO24 ，鐵離子 Fe2 、含鹽量、總酸度、土壤的不均勻性、硫化氫H 2S 、硫酸鹽等。工程實踐方法所考慮的腐蝕影響因素。3工程實踐方法所考慮土壤中的腐蝕影響因素：礦物質(zhì)、有機(jī)物質(zhì)、微生物活性離子、硫酸根離子 SO42 、氯離子 Cl、碳酸氫根 HCO 3、鎂離子 Mg 2、鈣離子 Ca 2 、含鹽量、含水量、電導(dǎo)率、溫度、 PH值、一氧化氮NO 3、鈉離子Na

10、 、鉀離子K 、氧化還原電位、電阻率等。（ 3）確定儲油罐底腐蝕的主要影響因素目前，多數(shù)的文獻(xiàn)都是通過已有的文獻(xiàn)或憑經(jīng)驗分析判斷確定腐蝕的主要影響因素。由于儲油罐底腐蝕的影響因素多，加上相互之間的協(xié)同作用，使得問題更加復(fù)雜。我們認(rèn)為可以通過聚類分析方法將影響腐蝕的因素分為幾類，在每一類中作主成份分析，從而得到的影響腐蝕的主要因素，這樣就可以避免信息的重復(fù)作用和丟失。其基本原則：選取對識別作用最大的特征，即所考慮的影響因素要能客觀地反映介質(zhì)腐蝕的嚴(yán)重性；實際中能夠較容易地獲取的特征；必須具有一定的通用范圍或較普遍的代表性，要有可預(yù)測性和相對穩(wěn)定性。4需要研究的問題圍繞大型鋼質(zhì)儲油罐腐蝕的問題，需要研究解決的問題如下：（ 1）大型鋼質(zhì)儲油罐腐蝕的影響因素究竟有哪些？如何確定其主要影響因素？（ 2）大型鋼質(zhì)儲油罐腐蝕的機(jī)理是什么？腐蝕演變的模型是什么？（ 3）如何評價儲油罐腐