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摘要：油品储罐底板的腐蚀一直严重威胁着储罐安全生产。本文对导致储罐底板的一些腐蚀原因进行分析，并结合设备状况介绍了更换储罐底板的工艺措施及提出合理的储罐底板防腐方案。
关键词：储罐；底板；腐蚀；措施；防腐
前言：
钢质储油罐是石油、石化行业油品输送、储存及安全运营必不可少的设施，但在运行中，储罐经常遭受内、外环境介质的腐蚀。在储罐的多次腐蚀事故中，罐底板腐蚀穿孔是频率最高的。本文主要分析润滑油公司714#罐罐底腐蚀泄漏原因和介绍更换储罐底板的措施及提出防腐建议。
1、基本情况介绍
润滑油公司调合车间普调714#罐为立式拱顶平底罐，其技术特性见表一：
表一：
经对714#罐底板以及罐底板与罐壁板焊缝进行渗透检测，并对罐底板进行锤击检查，发现罐底抽油出口附近有一块底板腐蚀穿孔，另外几处底板厚度已被腐蚀到底板安全厚度以下，底板上、下表面也腐蚀严重。因此，可以断定714#罐渗漏是由于罐底板上下表面腐蚀穿孔所致。
2、腐蚀原因分析
2.1使用时间长、油品本质引起
714#罐从1978年10月开始投用，罐底上表面没有涂料防腐，至今没有检修历史，使用时间达到39年，加上每次的进油、抽油，油品及水分杂质对罐底的冲刷和腐蚀是造成罐底腐蚀的主要原因。罐底板内侧腐蚀以点蚀为主，发生点蚀的部位以离罐壁Ｄ/8～Ｄ/4处的环带上较为严重。
由于油品存储、输转期间所携带的水份及由气相水蒸气的凝结水下沉的水份都沉积在罐底部，当溶有S2-、C2O、Cl-等有害物质时，使得罐底部的腐蚀性很强。当采用加热盘管时，温度的因素都将加剧它的腐蚀。
2.2基础状况差
由于使用时间较长，罐基础防渗层基本脱落，底部存有较多水分，致使714#罐基础状况较差，罐底板下表面腐蚀严重，腐蚀区集中于距罐壁2m的环带上。这类腐蚀是储油罐腐蚀类型中的腐蚀速率最大的(最大可超过2.0mm/a [1])。
2.3腐蚀机理分析
2.3.1底板上表面腐蚀
714#罐存储的是变压器油，经过分析，变压器油H2O含量50~70ppm，S含量0.03~0.065%。
(1) 由于水比重大，水沉积在罐底上。水与裸露的底板接触形成了许多的阴极和阳极，构成了许多个微电池，每个电池都流动着腐蚀电流（微电池腐蚀）。
微电池腐蚀过程的化学反应生成的氢氧化亚铁（Fe(OH)2），又被水溶液中溶解的氧氧化成氢氧化铁（Fe(OH)3）。这种腐蚀由表面开始，然后逐渐向下扩张，形成鼓起和分层，铁锈层不断增加和脱落，随着腐蚀的不断加深和扩展，进而罐底形成大面积的锈蚀区。反应过程如下：
Fe → Fe2+ +2e
H2O + O2 + e → OH-
Fe 2+ + OH- → Fe(OH)2↓
Fe(OH)2 + H2O+O2 → Fe(OH)3
(2) 当水中有S2-存在的时，还会发生如下反应：
Fe → Fe2++ 2e
O2 + H2O + e → OH-
Fe2+ + S2- → FeS↓
虽然在金属表面生成的硫化物或锈蚀层会暂时作为“保护层”保护金属表面。一般来说油品都会有一些Cl-存在，当这些“保护层”存在孔隙时，Cl-会优先与Fe2+结合，形成蚀核。当蚀核长大到孔径约大于30μm时，金属表面就会出现宏观可见的蚀孔。蚀孔形成后，孔内金属表面处于活态，孔外金属表面处于钝态，于是孔内外形成了一个活态—钝态微电池。孔内的主要阳极反应有Fe → Fe2++ 2e。孔外的主要反应有O2 + H2O + e → OH-。由于孔的面积相对很小，孔内介质处于滞留状态，溶解的金属离子不易往外扩散，溶解的氧、硫离子不易进来。随着腐蚀的进程，孔内金属离子增多，为了保持溶液电中性，带负电的Cl-不断迁入，使孔内形成了金属的氯化物FeCl2，氯化物又进一步 水解产生盐酸，FeCl2+H2O→Fe(OH)2+HCl。孔内介质的酸度增高，促使金属溶解速度加快，直至把金属断面蚀穿[2]。
孔蚀机理见图1
图1 孔蚀机理图
2.3.2底板下表面腐蚀
罐底下表面腐蚀原因主要有以下两种：
土壤腐蚀：根据设计规范，储罐基础以砂层和沥青砂层为主要构造，罐底板坐落在沥青砂面上。由于储罐满载和空载交替，冬季和夏季温度及地下水的影响，沥青砂层上出现断裂缝，致使地下水上升，接近罐底板造成罐底板腐蚀。当油罐的温度较高时，底板周围地下水蒸发，造成盐分浓度增加，提高了它的腐蚀性。
供氧差异电池腐蚀：由于土壤具有多相性，不均一性等特点，氧的渗透率有显著变化，所以与不同区域土壤接触的金属各部分的腐蚀电位会相差很远，极易形成因充气不均匀引起供养差异电池。与严重缺氧的粘土相接的金属就成了阳极而被腐蚀，与富氧的砂土相接的金属成为阴极[2]。
3、对策——更换罐底
3.1罐底更换流程
3.2罐底材料的选择
根据714#罐的设计图纸，选择与原设计一致的材料Q235-A，厚度6mm。
3.3焊接材料的选择
根据化学成分接近、机械性能匹配的原则，母材为Q235-A，选择相应的焊接材料为J422碳钢焊条，规格为：Ф3.2×350。
3.4设计版图下料
采用搭接的方法，搭接宽度为25mm。
3.5下表面涂防腐层
下表面防腐时间要长，不易修复，所以采用无机富锌漆涂刷下表面。
3.6铺板焊接
焊接采用搭接焊法，为了减少罐底与罐壁焊接后产生的变形，焊接时从中心到向两端延伸、先焊短焊缝，后焊长焊缝，最后焊环焊缝。焊接时采用分步退焊法，严格控制焊接时间，每焊一次，停焊10分钟以上，且焊工要对称施焊。焊接后，将焊渣打磨干净，避免缝表面残留气孔。
3.7焊接检验
根据油罐施工规范，焊接完毕后对罐底每条搭接焊缝表面进行100%着色检查，对罐壁每条对接纵焊缝进行10%X-射线探伤，每条环搭接焊缝表面进行100%着色检查。
3.8盛水试压
（1）由于换底板时切割了盘热管，焊接后对盘热管进行盛水压2MPa，然后对盘热管焊缝进行敲击，检查是否渗水。
（2）向714#罐内注水至安全高度，静置24小时，检查罐底与罐壁连接处焊缝和基础地面有无渗水现象，并检查基础沉降。
4、建议
4.1罐底上表面的保护,阴极保护
对罐底上表面的阴极保护采用牺牲阳极阴极保护。对于阳极品种的选择，多选用铝合金阳极。牺牲阳极易于安装，而且当阳极消耗为初始重量的85%时，可以利用清罐机会进行更换[3]。
采用牺牲阳极阴极保护的缺点是清罐困难和成本较高。
如果采用涂料防腐，涂料可能会污染油品。
4.2罐底下表面的保护,涂料防腐
因为罐底板下表面防腐覆盖层主要是砂层和沥青砂层，在储罐底板敷设完毕后，砂层和沥青砂作业不能再进行，经过焊接，沥青受热容易溶解，受到破坏。所以，防腐覆盖层首先必须是可焊的，焊接不能破坏覆盖层的结构，并要求涂装涂料的有效防腐时间长，所以通常采用无机富锌漆[3]。
无机富锌涂料作为罐底防腐涂层早已证明可行，一般可使用十年以上[4]。它具有以下优点：优良的耐热耐老化性能，极强的粘结力，优良的硬度和耐磨性，优良的耐溶剂性，优良的防锈性能，漆膜有阴极保护作用，属水性涂料，无毒无臭，施工简单，使用方便。
4.3建立完善的设备管理制度
4.3.1制定定点侧厚制度，保证大量的侧厚数据能较真实地反映储罐的腐蚀状态。
4.3.2定期清洗储罐并定期检测牺牲阳极的重量。
4.3.3健全设备的档案管理工作。
5、结语
通过对罐底板上、下表面的腐蚀机理分析，提出了上下表面相应的防腐措施，会有效延缓底板腐蚀穿孔，保证储罐更安全运行，延长大修周期，节约费用。
参考文献：
[1]张耀等.储油罐腐蚀特征及失效分析[J].石油化工腐蚀与防护，2004，21(2)：42.
[2]陈匡民.过程装备腐蚀与保护[M].北京：北京工业出版社，2004,49-50,78.
[3]过梦飞.储油罐罐底板全面腐蚀控制[J].天然气与石油，2002，20(2)：53-55.
[4]陈翠莲.设备腐蚀与防护论文汇编[C].茂名：茂名石油化工公司，1998，199.N.
论文作者:胡素贞
论文发表刊物:《基层建设》2016年11期
论文发表时间:2016/8/15
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