陰極保護在原油大罐防腐上的應用

　　
　　文/蒲良·新疆油田公司石西油田作業區天然氣處理站

　　油罐腐蝕穿孔導致原油外泄，不僅會造成環境污染，而且可能釀成重大火災及爆炸事故。找出事故原因并采取相應的防護措施，防止事故發生并實現儲罐平穩運行具有重要意義。

　　石西油田作業區目前共有2座油水處理站：石西聯合站和石南聯合站；隨著使用年數的增加，儲罐陸續出現了腐蝕穿孔的現象，腐蝕穿孔的儲罐主要分布在石西聯合站、石南聯合站的沉降罐、凈化油罐，因此需要通過定期清罐、定期壁厚檢測以及定期巡檢，發現儲罐的隱患部位并及時進行維修，保證作業區各類儲罐的安全生產運行。
 

大罐腐蝕原因分析

　　原油本身并不腐蝕金屬材質，但原油中含有一些腐蝕性雜質，如無機鹽、硫化物、氮化物、有機酸、氧、二氧化硫和水分等，這些雜質含量雖少。但經過長時間的沉降，水沉油浮，在罐底逐漸形成一層沉積水，原油罐底及下壁長期浸沒在沉積水中，而沉積水中含有大量的氯化物、硫化物、氧、酸類物質。因此，底部與沉積水接觸部分是油罐中通常腐蝕最嚴重的部位。大罐內部腐蝕形態如圖1所示。
 

　　地上鋼質儲油罐底板腐蝕穿孔頻率很高，儲罐底板外側腐蝕的典型形式是各處減薄程度不等的潰瘍狀腐蝕。

　　大罐腐蝕分為內腐蝕和外腐蝕兩種，內腐蝕主要發生在原油罐底部，原因是原油罐底部經常有鹽水和其它腐蝕沉降液體存在，其中含有的氯離子滲透能力比較強，造成底部嚴重腐蝕。外部腐蝕主要發生在外底板上，油罐沉降不均或者因罐底施工時地基與鋼質底板存在空隙，雨水，潮濕大氣可能進入縫隙處，在透氣程度不同的區域之間構成了氧濃差電池，以及與底板接觸的土壤中含有的腐蝕因子，使得局部腐蝕較為嚴重。罐壁區直接與油品接觸，油品中可能含有水及各種酸、堿、鹽等電解質，引起電化學腐蝕，特別是油水及油氣交界面，為均勻點蝕，罐壁區的腐蝕較輕。

　　內外兩者在大罐腐蝕中各占一半，內腐蝕略大于外腐蝕，其它腐蝕則比較弱。大罐內壁腐蝕發生概率高而且嚴重，是影響大罐安全和壽命的最直接隱患。

　　經調查目前作業區使用這種防腐方式保質期為5年，而本作業區原油儲罐的使用年限均在5年以上，根據腐蝕原因，需要制定增加儲罐的防腐層之外，還可增加大罐陰極保護對儲罐進行綜合防護。

大罐防腐應用實倒

　　對于單用防腐層在大罐防腐上面的不足之處，提出了增加陰極保護對儲罐腐蝕進行補充防護。下面舉石南聯合站內儲罐為例，說明對儲罐增設陰極保護的方法步驟。

　　保護現狀

　　石南現有儲油罐三個大小為1000m³的鋼制油罐，存儲介質為原油，工作溫度25~30℃內壁S=1769m²；外壁S=1457m²+底312m²。油罐內壁采用環氧導靜電防腐漆做防腐涂層，外壁采用帶銹防腐漆做防腐涂層，外壁有保溫層。油罐罐底外壁做犧牲陽極陰極保護，采用14kg/支的鎂合金陽極，每座罐使用6支鎂合金陽極，在每座罐的進出口管線上安裝有絕緣法蘭。

　　油罐只做了外壁的腐蝕防護，而未做內壁的陰極保護。由于電流的肌膚效應，外保護幾乎對大罐內部起不了保護作用，為了減小內壁腐蝕，延長大罐使用壽命，所以必須有大罐內壁保護。

　　保護方法的確定

　　由于原油儲罐底部有水層，罐底區及底部罐壁與油析水接觸部位受底部滯留析出水影響，不同的油品析出水可能呈酸性或堿性，由于析出水的作用，鋼材腐蝕嚴重，主要為潰瘍狀坑點腐蝕，有可能形成穿孔，是油罐腐蝕最最嚴重的區域，若采取單一的涂料防腐蝕，使用壽命較短。

　　所以應在內部采用涂料與犧牲陽極陰極保護并用的方法。犧牲陽極易于安裝，當其消耗為初始值的85%時，可在清罐時進行更換。在罐內底板及周圍一定高度的地方采用環氧基耐油耐鹽水油罐專用絕緣涂料，在內壁其它部位可采用油罐專用導靜電涂料。當罐內采用此方法時，內底板絕對不能使用導靜電涂料，因為導靜電涂料與犧牲陽極并用會加速陽極溶解，失去應有的陰極保護作用。

　　陽極的選擇

　　對于陽極品種的選擇，考慮到溫度的影響不宜選用鋅陽極因為當在高于50℃溫度下工作時，會產生晶間腐蝕極性逆轉等問題。考慮到安全因素不宜選用外加電流陰極保護和鎂陽極因為鎂陽極保護電位較高可達-1.75V，易產生電火花；多選用鋁合金陽極，該陽極使用壽命長，適宜在C1ˉ的電解質中使用。其技術性能為：陽極開路電位（Cu/CuSO₄）-1.25V，對鐵的有效電位差-0.45V，理論發生電流量2918A·h/kg，實際發生電流量>2400A·h/kg，陽極年消耗量3.8kg/a。相對密度2.83。

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