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原油儲罐、冷凝器管程的全面腐蝕

2022-11-10 15:49:04 作者：工業小南點來源：工業小南點分享至：

原油儲罐的腐蝕概況

某公司石化廠的1臺30000 m3原油儲罐，于1996 年投用，主體材質為Q235A ，壁厚24 mm，1998 年7月，該罐側部出現泄漏。開罐后，發現罐體離水平高度15 m以下，出現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。

該公司曾針對原油儲罐的運行情況作過專門的統計，統計資料顯示，原油儲罐投用2～3 a后，罐體均出現程度不同的腐蝕，并有38 %的油罐出現過穿孔漏油，60 %的油罐受到硫酸鹽還原菌的嚴重污染。腐蝕破壞形式及部位如圖3-46所示。儲罐多在罐底部和頂部腐蝕最為嚴重，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1～3 mm不等，嚴重蝕坑處已有穿孔，孔徑多數在5～10 mm。

a.大面積麻坑；b.局部點蝕；c.點蝕穿孔；d .輕微腐蝕

圖3-46 儲罐破壞形式及部位

原油儲罐腐蝕類型及機理

① 油罐氣相部位

a. CO2腐蝕

CO2溶于水形成碳酸，介質pH值下降，腐蝕電偶陽極區金屬溶解，金屬離子與碳酸根結合生成碳酸鹽膜，不同溫度和H2S含量下形成的膜對基體金屬的保護程度不一樣。陰極區發生H+去極化反應，化學反應式為：

CO2 + H2O=H2CO3

陽極反應：Fe = Fe2+ + 2e

陰極反應：2H+ + 2e = H2↑

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

b. 硫腐蝕

硫腐蝕以S和H2S為主。濕H2S或與酸性介質共同存在時，腐蝕速度會成倍增加。H2S在水中發生的電離式如下：

在濕H2S的腐蝕環境中的H+、HS-、S2-和H2S對金屬腐蝕為氫去極化作用，其反應式如下：

陽極反應：Fe = Fe2+ + 2e

Fe2+ + S2- = FeS↓

陰極反應： 2H+ + 2e = H2↑

硫化物腐蝕產物多以固態形式出現，在靜態或流速不大的環境和適當的pH 下，硫化物能在罐壁內表面上形成膜。

② 油罐的儲油部位

罐壁上粘結了一層相當于保護膜的原油，因而腐蝕速率較低，一般不會造成危險。但是由于油品內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。當含氧量由0.02 mg·L-1增加到0.065 mg·L-1時，金屬的腐蝕速度將增加5 倍，含氧量增加1 mg·L-1 時，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 油罐內底板

罐底長期處于浸水狀態，水中含有大量的氯化物、硫化物、氧、酸類物質、硫酸鹽還原細菌，成為較強的電解質溶液，產生了電化學腐蝕。

④ 儲罐外壁

儲罐外壁主要發生大氣腐蝕。大氣中的水氣會在金屬設備表面冷凝而形成水膜，溶解了大氣中的氣體及其他雜質，起到電解液的作用，使金屬表面發生電化學腐蝕。在罐頂凹陷處、焊縫凹陷和易積水處，大氣腐蝕尤為嚴重。

⑤ 罐底下表面腐蝕

a. 土壤腐蝕，原油儲罐的土壤腐蝕實際是電化學腐蝕，根據埋地土壤透氣情況，其陰極過程還原反應可分為氧去極化反應或硫酸根去極化反應。

b. 雜散電流腐蝕，罐區如是位于電氣化鐵路、大型電氣設備附近的地中電流較為復雜的區域，其底板會因雜散電流而腐蝕。

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

Vol.6 案例

副產碳四冷凝器E-305管程全面腐蝕

E-305是1-丁烯精餾塔T-304塔釜出料副產碳四冷凝器，管程介質循環冷卻水，操作壓力0.4MPa，進口溫度28℃，出口溫度38℃，殼側介質為碳四，操作壓力0.92MPa，進口溫度71℃，出口溫度40℃。筒體、管板、管束（52根）材質均為20鋼。使用1a后，開罐檢查，管板、管箱內表面銹蝕嚴重，罐板與管束間焊肉已被蝕平，管口有削尖，部分管板有凹陷，有棕色腐蝕產物及垢物，圖3-47。對冷凝器筒體進行測厚，無明顯減薄。分析結果，循環水為開式循環，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。