钢制储罐的腐蚀分析与防腐办法

钢制储罐的腐蚀分析与防腐办法
摘要：从实践来看，石油资源在实际开采、存储、运输以及加工过程中，均需要不同规格的储罐，而且多是钢制材料的油罐。

在储罐实际应用过程中，钢制储罐存在着不同程度的腐蚀问题，本文将对钢制储罐的腐蚀原因进行分析，并在此基础上提出一些有效的防腐方式和方法，以供参考。

关键词：储罐；钢制；防腐蚀；研究
近年来，随着社会经济的快速发展和石油工业的不断进步，储罐的用量在不断的增加，但因诸多影响因素的存在，使得储罐容易受到腐蚀，大大降低其服役期限，甚至造成严重的安全事故。

因此，在当前的形势下，加强对钢制储罐的腐蚀问题研究，具有非常重大的现实意义。

钢制储罐腐蚀问题
从实践来看，当前钢制储罐因受到诸多因素的影响，经常会出现腐蚀受损现象，表现形式呈现出多样化的特点。

第一，储罐的外壁出现腐蚀问题。

一般而言，金属储罐的主要成份是钢铁，尤其以碳钢材料为重，储罐的外壁结构长期和空气相互接触，因此容易受到大气中的氧气、水蒸气等氧化和腐蚀。

实践中可以看到，大气腐蚀是一种电化学腐蚀形式，即钢铁结构的外表面置于薄层电解液之中的腐蚀现象。

如果没有及时采取有效的防腐措施，或者防腐层因长期使用而出现老化现象，水分附着在钢铁表面、同时还吸收了大量的二氧化碳等气体，因此会形成一个电解液膜碳钢体。

当该渗碳体与石墨同处于该电解液膜原电池之中时，氧会深入到该膜之中，此时铁素体即可视为阳极，而渗石墨与碳体则为阴极，从而形成一个闭合的电路系统。

在该化学反应过程中，铁会随着不断的反应而逐渐失去电子，最终表现为腐蚀现象。

其具体反应情况如下：
Fe—2eFe2+ （阳极）
2H2O+O2 +4e4OH—（阴极）
2Fe+O2+22H2O=2Fe(OH)2 （最终反应式）
通过以上电化学反应，会造成储罐外壁受腐蚀，进而产生铁锈。

第二，储罐的内壁出现腐蚀问题。

对于储罐而言，其受到腐蚀除自然环境影响外，储罐内壁与其接触物之间也会发生一定的化学反应，造成腐蚀问题，即化学腐蚀。

具体而言，化学反应中主要是氧化剂与储罐内壁（铁质）发生氧化还原反应所致。

一般而言，电化学腐蚀与普通的化学腐蚀，均是铁原子因失去电子而被氧化，区别在于电化腐蚀时会产生电流，而普通的化学腐蚀则没有。

铁在酸性溶液中会发生如下化学反应：
Fe—2eFe2+ （阳极）
2H—+2eH2 （阴极）
由以上反应式可以看出，腐蚀速度主要决定于酸性溶液的浓度，比如硫酸溶液，一般随浓度增大而增大，当浓度上升至50％时，其受腐蚀程度最大；若继续增加浓度，则会因硫酸浓度过大而表现出较强的氧化性，储罐内壁会生成一层保护钝化膜，这样就会降低腐蚀速度。

第三，储罐管道出口位置腐蚀问题。

实践中可以看到，金属管道选材和储罐选材非常的相似，即实际生产过程中除上述大气、化学腐蚀外，还要充分考虑气蚀、冲刷腐蚀等问题。

仍以硫酸为例，其生产实践中必然会产生一定的泥土和矿物杂质，当储罐硫酸以某一速度在管道之中流动时，溶液中的固体杂质会产生研磨效果，对管道出口位置原有的保护膜会造成一定程度的破坏，保护膜脱落的地方会出现严重的腐蚀问题，即冲刷腐蚀病害，表现形式是摩擦沟槽；管道出口位置的硫酸溶液流速发生变化时，其与溶液之间的相对运动速度也会发生一定的变化，因此管道表面部分位置的湍流液体压力可能会随之下降，并产生一定量的气泡；当这些气泡破裂后，会产生一定的冲击力，对材料造成呈蜂窝状的损伤，即气蚀。

2、钢制储罐腐蚀原因分析
以上是钢制储罐腐蚀现象的主要表现形式，其腐蚀的主要原因表现在于以下几个方面。

钢制酸储罐实际应用初级阶段，因其表面的防腐处理做的不到位，加之罐体钢板除锈不彻底，所以容易使涂层产生鼓泡、中部位置涂层大面积脱落等现象，罐体中部腐蚀非常的严重。

酸性溶液采购、生产过程中，可能混杂着一些矿质沙土，其中含有一定量的氯离子，当其在储罐之中长期静置以后，就会随着固体颗粒慢慢沉淀到底部位置；这些氯离子不仅会对纯化膜产生一定的损害，导致基底金属形成小蚀坑，而且泥浆中可能还吸附着一些其他离子，适当局部酸浓度降低，在罐体上产生电化学腐蚀现象。

钢制酸储罐的底部位置，沉积着一些泥土，其中含有很多的沙粒，随着酸性溶液出口位置的扰动，可能会在钢制储罐的内壁表面上产生冲刷性的腐蚀，进而破坏其表面的氧化膜，对管道内壁进行长时间的电化学腐蚀，使管道内壁变的更薄一些，同时在交变应力作用可能会出现一定量的裂纹。

储罐防腐策略
基于以上分析可知，钢制储罐容易受到腐蚀，对于空气性的腐蚀，通过加强日常检查和养护，即可起到保护作用；比较困难的是内部防腐处理，对此笔者建议从以下几个方面着手：
第一，涂料防腐策略。

在钢制罐底的内部进行涂料防腐的基本要求是不与存储产品发生化学反应、不变质、抗渗透，而且金属表面的附着性应当非常的强，
具有抗冲击性、易修补性和抗阴极剥离性，可耐高温、耐老化。

在罐底位置，不能利用电位超过铁元素的导电能力的材料，以免导致铁成为电化学腐蚀的阳极；如果罐底板上设有牺牲阳极，则静电可由阳极有效地导出。

实践中，笔者建议利用重型玻璃鳞片作为涂料，其抗渗透性、粘结力以及抗冲击性和耐磨性非常的好，同时还有一定的耐化学介质浸泡、固体含量高等优点，因此非常的实用。

在此介绍一种管道外防腐蚀涂料，即鳞片涂料，以耐蚀树脂和鳞片骨料组成的厚浆型涂料。

鳞片涂料由于其高效的阻隔、屏蔽效应，使得它具有优良的抗渗透性，化学性质稳定，耐酸、碱、石油溶剂和水的侵蚀；同时鳞片分散了应力，各接触面的残余应力小，热膨胀系数也小，故硬化时收缩率小，热稳定性好。

目前玻璃鳞片涂料在钢制煤气管道内壁和储油罐底板防腐蚀方面都有一定的应用。

比如，鲁宁管线末站仪征输油泵站，其中3座5万ｍ3的原油储罐内部采用的是环氧玻璃鳞片涂料防护；另外有５座采用Ｇ4-1型防腐蚀涂料（环氧树脂加炭黑），2座采用富锌涂料。

储罐的大修期一般为5～7年。

目前站内采用富锌涂层的两座储罐都已进行了大修，大修中发现其罐底板腐蚀十分严重，部分区域已有穿孔。

而３座采用玻璃鳞片防腐蚀涂料的储罐从1989年开始投入使用，到现在仍在正常运行，可见其内部玻璃鳞片防腐蚀层性能十分优异。

第二，金属喷涂策略。

对于金属喷涂而言，其基本的要求就是喷涂层能够经受的住高温考验，同时也可以隔绝腐蚀介质对其渗透，对于防止钢板出现电化学腐蚀现象非常显著。

同时，覆盖层还可发挥牺牲阳极之作用。

一般而言，热喷涂铝技术主要采用的是将燃烧火焰当作热源，并且将铝材加热至熔融态或塑态，在气流加速条件下，材料雾化成颗粒，冲击钢铁基体表面，从而形成一层喷铝涂层。

在金属热喷涂过程中，可采用分层垂直交叉作业方法，这样可以有效地减少气孔产生，并有效提高其结合强度。

第三，阴极保护策略。

在对罐底板表面阴极进行保护时，以牺牲阳极来保护阴极的方式为宜。

该种保护方式比较常见于原油储罐，因原油沉积污水表现出一定的特殊性，它对阳极材料自身的适应性与性能等，都提出了非常高的要求。

实践中，若牺牲阳极材料，既要能够满足单一原油沉积污水的性能要求，又要满足不同原油沉积污水性能要求；同时，还要防止高温条件下若牺牲阳极材料则可能会导致材料钝化、极性逆转。

一般而言，镁合金阳极材料的消耗非常的快，而且可能会产生火花，因此实践中应慎重使用；在高温条件下，锌合金阳极可能会发生一定的极性逆转，加速碳钢腐蚀，也不建议多用。

基于以上两种材料的考虑，笔者建议多选一些铝合金材料作为阳极，利用牺牲阳极系统保护储罐时，不仅安装施工简单、方便，而且会避免很多的腐蚀干扰。

通常情况下，牺牲阳极系统所需要的驱动电压都在O.7伏以下，这就对阴极系统的输出电流进行了严格的限制；同时要注意确保储罐与上述系统的畅通性，否则可能会对储罐产生不利影响，而且会导致牺牲阳极快速耗尽。

结语：总而言之，钢制储罐腐蚀防范是一项非常复杂而又非常重要的工作，该工作质量的优劣直接关系着钢制储罐的应用水平。

从实践来看，当前国内采用的储罐防腐技术虽然在不断发展，但仍需加强思想重视和技术创新，只有这样才能为我国石油化工行业的发展保驾护航。

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[5]罗会武.浅析钢制原油储罐腐蚀机理[J].内江科技，2010（09）.
2、能增加一些实例或新的防腐工艺内容更充实些。