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原油儲(chǔ)罐、冷凝器管程的全面腐蝕（案例3）

2021-08-11 10:31:16 作者：工業(yè)小南點(diǎn) 來(lái)源：工業(yè)小南點(diǎn) 分享至：

3.7 壓力容器全面腐蝕失效案例

Vol.5 案例

原油儲(chǔ)罐的腐蝕[3]

原油儲(chǔ)罐的腐蝕概況

某公司石化廠的1臺(tái)30000 m3原油儲(chǔ)罐，于1996 年投用，主體材質(zhì)為Q235A ，壁厚24 mm，1998 年7月，該罐側(cè)部出現(xiàn)泄漏。開(kāi)罐后，發(fā)現(xiàn)罐體離水平高度15 m以下，出現(xiàn)大面積深度大小不一的蝕坑，底板上有大面積疏松的片狀腐蝕。

該公司曾針對(duì)原油儲(chǔ)罐的運(yùn)行情況作過(guò)專門(mén)的統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)資料顯示，原油儲(chǔ)罐投用2～3 a后，罐體均出現(xiàn)程度不同的腐蝕，并有38 %的油罐出現(xiàn)過(guò)穿孔漏油，60 %的油罐受到硫酸鹽還原菌的嚴(yán)重污染。腐蝕破壞形式及部位如圖3-46所示。儲(chǔ)罐多在罐底部和頂部腐蝕最為嚴(yán)重，罐底板及底圈壁板腐蝕速度> 0. 15 mm·a-1，并有大面積腐蝕麻坑，深度達(dá)1～3 mm不等，嚴(yán)重蝕坑處已有穿孔，孔徑多數(shù)在5～10 mm。

a.大面積麻坑；b.局部點(diǎn)蝕；c.點(diǎn)蝕穿孔；d .輕微腐蝕

圖3-46 儲(chǔ)罐破壞形式及部位

原油儲(chǔ)罐腐蝕類型及機(jī)理

① 油罐氣相部位

a. CO2腐蝕

CO2溶于水形成碳酸，介質(zhì)pH值下降，腐蝕電偶陽(yáng)極區(qū)金屬溶解，金屬離子與碳酸根結(jié)合生成碳酸鹽膜，不同溫度和H2S含量下形成的膜對(duì)基體金屬的保護(hù)程度不一樣。陰極區(qū)發(fā)生H+去極化反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)式為：

CO2 + H2O=H2CO3

陽(yáng)極反應(yīng)：Fe = Fe2+ + 2e

陰極反應(yīng)：2H+ + 2e = H2↑

原油儲(chǔ)罐的溫度較低，生成的FeCO3多孔，CO2常常造成坑點(diǎn)腐蝕、片狀腐蝕等局部腐蝕。

b. 硫腐蝕

硫腐蝕以S和H2S為主。濕H2S或與酸性介質(zhì)共同存在時(shí)，腐蝕速度會(huì)成倍增加。H2S在水中發(fā)生的電離式如下：

在濕H2S的腐蝕環(huán)境中的H+、HS-、S2-和H2S對(duì)金屬腐蝕為氫去極化作用，其反應(yīng)式如下：

陽(yáng)極反應(yīng)：Fe = Fe2+ + 2e

Fe2+ + S2- = FeS↓

陰極反應(yīng)： 2H+ + 2e = H2↑

硫化物腐蝕產(chǎn)物多以固態(tài)形式出現(xiàn)，在靜態(tài)或流速不大的環(huán)境和適當(dāng)?shù)膒H 下，硫化物能在罐壁內(nèi)表面上形成膜。

② 油罐的儲(chǔ)油部位

罐壁上粘結(jié)了一層相當(dāng)于保護(hù)膜的原油，因而腐蝕速率較低，一般不會(huì)造成危險(xiǎn)。但是由于油品內(nèi)和油面上部氣體空間中含氧量的不同，形成氧濃差電池而造成腐蝕。當(dāng)含氧量由0.02 mg·L-1增加到0.065 mg·L-1時(shí)，金屬的腐蝕速度將增加5 倍，含氧量增加1 mg·L-1 時(shí)，腐蝕速度將增加20 倍。罐液位的變化及攪拌作用，更加速了腐蝕。

③ 油罐內(nèi)底板

罐底長(zhǎng)期處于浸水狀態(tài)，水中含有大量的氯化物、硫化物、氧、酸類物質(zhì)、硫酸鹽還原細(xì)菌，成為較強(qiáng)的電解質(zhì)溶液，產(chǎn)生了電化學(xué)腐蝕。

④ 儲(chǔ)罐外壁

儲(chǔ)罐外壁主要發(fā)生大氣腐蝕。大氣中的水氣會(huì)在金屬設(shè)備表面冷凝而形成水膜，溶解了大氣中的氣體及其他雜質(zhì)，起到電解液的作用，使金屬表面發(fā)生電化學(xué)腐蝕。在罐頂凹陷處、焊縫凹陷和易積水處，大氣腐蝕尤為嚴(yán)重。

⑤ 罐底下表面腐蝕

a. 土壤腐蝕，原油儲(chǔ)罐的土壤腐蝕實(shí)際是電化學(xué)腐蝕，根據(jù)埋地土壤透氣情況，其陰極過(guò)程還原反應(yīng)可分為氧去極化反應(yīng)或硫酸根去極化反應(yīng)。

b. 雜散電流腐蝕，罐區(qū)如是位于電氣化鐵路、大型電氣設(shè)備附近的地中電流較為復(fù)雜的區(qū)域，其底板會(huì)因雜散電流而腐蝕。

c. 氧濃差電池腐蝕，在罐底，氧濃差主要表現(xiàn)在罐底板與砂基礎(chǔ)接觸不良，如滿載和空載比較，空載時(shí)接觸不良。罐周和罐中心部位的透氣性差別，也會(huì)引起氧濃差電池，中心部位成為陽(yáng)極而被腐蝕。

Vol.6 案例

副產(chǎn)碳四冷凝器E-305管程全面腐蝕

E-305是1-丁烯精餾塔T-304塔釜出料副產(chǎn)碳四冷凝器，管程介質(zhì)循環(huán)冷卻水，操作壓力0.4MPa，進(jìn)口溫度28℃，出口溫度38℃，殼側(cè)介質(zhì)為碳四，操作壓力0.92MPa，進(jìn)口溫度71℃，出口溫度40℃。筒體、管板、管束（52根）材質(zhì)均為20鋼。使用1a后，開(kāi)罐檢查，管板、管箱內(nèi)表面銹蝕嚴(yán)重，罐板與管束間焊肉已被蝕平，管口有削尖，部分管板有凹陷，有棕色腐蝕產(chǎn)物及垢物，圖3-47。對(duì)冷凝器筒體進(jìn)行測(cè)厚，無(wú)明顯減薄。分析結(jié)果，循環(huán)水為開(kāi)式循環(huán)，充分與空氣接觸，水中的氧去極化作用，造成了碳鋼管程的全面腐蝕。