大型原油储罐腐蚀原因分析及防护对策

张峰杰：原油储罐腐蚀原因分析及防护对策

目前应用较多的防腐层有氯磺化聚乙烯、高氯化聚乙烯、锌铝金属覆盖层，高氯乙烯树脂等。

高氯化聚乙烯90年代初在国内已有较广泛的应用，近几年在我国油田得到了应用。如在华北油田的各采油厂，炼油厂进行了大量储罐外壁的应用。相比较而言，涂覆一具1000立方米污水罐，用高氯化聚乙烯涂料涂装，厚度达110μm需要200千克。而用氯磺化聚乙烯涂料，需400千克才能使厚度达到110μm。因此高氯化聚乙烯涂料成本比氯磺化聚乙烯涂料成本低30%~40%.这主要由于高氯化聚乙烯固含量较高，通常刷2道厚度即可达到110μm。而氯磺化聚乙烯需刷6道才能达到110μm左右，由此可见高氯化聚乙烯涂料的施工费用也较氯磺化聚乙烯的低。同时施工方便，不受季节影响。我公司原油储罐外壁也采用高氯化聚乙烯涂料，大角缝及罐壁板边缘用环氧煤沥青封闭，三年后涂层完好，防腐效果明显。 罐底边缘板外缘较新的封闭工艺是采用CTPU（即底漆、胶泥、胶泥、底漆、玻璃丝布、底漆、玻璃丝布、底漆、面漆、面漆），此工艺的优点在于防水、耐候、具有弹性。

热喷涂锌，铝及锌-铝合金覆盖层的应用：东北输油局于80年代末，在原油储罐的特殊部位----罐壁与底板交接的焊缝处采用了热喷铝技术。要求从底板焊缝沿罐内壁板，罐底方向200mm，外壁也同样200mm，各喷涂300μm厚的铝层。具体工艺参数是：氧气压力0.13～0.15MPa，乙炔压力0.12～0.14MPa，空气压力0.49～0.54MPa，铝丝规格2mm，走线速度2.0～2.4m/min。喷口与金属表面距离150～200mm，每次喷涂铝层厚度25～80μm。经过多次喷涂

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达到设计要求。最后用环氧煤沥青或其它材料做封闭处理，实践证明使用效果不错。

3.2浮顶及罐壁内测的防护

静电的产生：油品输送过程中和管壁的摩擦，流经泵和过滤器的油品都会产生静电；在管路末端，未被消散的静电随油品进入油罐；在油罐内，油品和油罐内壁的摩擦及油品之间

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的相对运动也会产生静电。

为消除原油罐积累的静电，原油罐在罐壁上部2米和下部2米及浮顶内测采用防静电涂料，因罐壁其它部分腐蚀较轻，不做防腐处理。在防静电涂料中应用最多的是有机添加型防静电涂料。其主要由合成树脂（包括环氧、聚氨酯、酚醛树脂等）、导电填料（包括银粉、铜粉、铝粉、镍粉、导电炭黑、导电云母、石墨等）、溶剂及添加剂组成。此涂料的性能特

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点是耐油性好、对油品无污染、有良好的导电性，其体积导电率＜1×10Ω·m；具有良好的防腐蚀性及耐热性；韧性、附着力、抗冲击、耐磨性见下表4：

表4：防静电涂料技术性能

项 目 粘度(涂-4杯), Pa.s 细度,μm 柔韧性, 级 耐冲击, J 附着力, 级 表干时间, h 实干时间, h 耐水性, 24h 耐汽油, 24h 面电阻率, Ω 指 标 40~100 ＜70 1 5.0 1~2 ＜4 ＜24 无变化 无变化 ＜10 9试 验 方 法 GB/T1723--1993 GB/T1724--1988 GB/T1731--1993 GB/T1732--1993 GB/T1720--1988 GB/T1728--1988 GB/T1728--1988 GB/T1727--1992 GB/T1734--1993 GB 16906--1997 一般聚氨酯导静电涂料应用于60℃以下的原油储罐。环氧导静电涂料应用于80℃以下的原油储罐。如果罐内储存的原油腐蚀性较强，可选用先涂一层无机富锌底漆，再涂敷防静电涂料的防腐层结构。我公司原油罐设计储存温度≤50℃，都采用聚氨酯导静电涂料。

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3.3原油罐底板防护层 3.3.1原油罐底板内侧：

防腐涂层的基本要求是：原油浸泡不变质、良好的耐化学性能、抗渗透、对金属表面有很好的附着力、抗阴极剥离和耐存储温度等。在原油罐底部，由于沉积水具有很强的电导率，而且安装了阴极保护，若采用到静电涂料，则大大增加了阴极保护的负荷。所以多数原油罐采用绝缘涂料。绝缘性涂料的品种很多，用于原油储罐底板的主要有环氧树脂涂料、聚氨酯涂料和玻璃鳞片涂料。

a）环氧树脂是平均每个分子含有两个或两个以上环氧基的热固性树脂。环氧树脂涂料有优良的物理机械性能，最突出的是它对金属的附着力强；它的耐化学药品性和耐油性也很好，特别是耐碱性非常好。环氧树脂涂料的主要成分是环氧树脂及其固化剂，辅助成分有颜料、填料等。

b）聚氨酯涂料是以聚氨酯树脂为基料，以颜料、填料等为辅助材料的涂料。聚氨酯涂料对各种施工环境和对象的适应性较强，可以在低温固化，可以在潮湿环境和潮湿的底材上施工，并且耐石油的性能突出。聚氨酯涂料的主要缺点是有较大的刺激性和毒性。

c）玻璃鳞片涂料是以具有很好的耐化学性能玻璃鳞片作为主要防锈颜料的涂料。玻璃鳞片涂料因具有优异的耐化学性能，被广泛应用于化工装置、海洋平台、储罐内壁、跨海大桥、港湾码头等苛性腐蚀环境。玻璃鳞片涂料的膜厚通常都很厚，达到500－1500μm。由于玻璃鳞片涂料所要求的涂膜较厚，因此涂料用量大，加上价格高，故涂料费用高。

由于环氧涂料的附着力、耐化学性、耐油性等满足原由储罐底板的防腐要求，且具有价格适中、施工性能良好等优点，因此目前原油储罐底板内测防腐一般选用环氧树脂涂料。 3.3.2罐底板外侧的防护。

罐底的外部常用红丹漆作为底漆，然后再涂沥青漆。这种做法的优点是比较简便，沥青漆有良好的耐水防腐性能。底板外壁是先做好防腐层，然后再安装焊接，结果焊缝周围的防腐层在焊接时被烧掉。焊缝处的材质不均一，又无防腐层，极易遭到土壤的电化学腐蚀。为了解决这一问题，近年来实验采用环氧（填料如锌粉、云母粉、玻璃鳞片等）漆代替红丹漆作为罐底防腐层的底漆，效果比较好。

环氧富锌涂料是以环氧树脂为基础的的高浓度锌粉涂料。它有良好的附着力，强度和抗冲击性能，对于水，热，光的作用有这较强的抵抗能力。性质稳定。这种涂料最大的优点是对钢材能起到阴极保护作用，可焊性好。这一特点是一般涂料没有的，因此它特别适合用作罐底外壁的底漆涂料。

3.4阴极保护

防腐层在金属防蚀控制方面主要起隔离的作用，阻止腐蚀电池中阴极与阳极间的腐蚀电流。但防腐层因施工、老化等原因，难免会存在着缺陷与针孔，从而影响防腐层的保护效果。而且缺陷等处暴露的金属与防腐层覆盖的部分形成了小阳极和大阴极的局部腐蚀电池，又将加速暴露金属的腐蚀速度。因此单独使用防腐层保护，效果是不理想的。另一方面单独使用阴极保护，由于耗电量太大也不经济。因此对于原油罐底板采用防腐层和阴极保护的联合保护，将在防腐层缺陷等处的暴露金属表面上进行集中的阴极保护是最佳的，经济的保护形式。这种联合保护的优点在于：

①降低阴极保护的电流密度，缩短阴极极化的时间 ②改善电流的分布，扩大保护范围。

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③延长防腐层的使用寿命。

对于近年新建的大型原油储罐，罐底板多采用防腐层和阴极保护的联合保护形式。 阴极保护的原理是将被保护的金属进行阴极极化，以减少或防止金属腐蚀。阴极保护分两种：一是牺牲阳极保护；二是外加电流保护（强制阴极保护）。外加电流保护一般适用于土壤电阻率较高，储罐直径较大的环境；牺牲阳极保护一般适用于土壤电阻率较低，储罐直

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径较小的环境，且周围地下金属构筑物布局复杂的环境。两种阴极保护分析比较如下表5：

表5：阴极保护方法比较 阴极保护方法 优点 缺点 a必须要有外部电流 b对邻近金属构筑物有干扰 c管理维护工作量大 a高电阻率环境不经济 b防腐层差时不适用 c输出电流有限 a输出电流，电压连续可调 b保护范围大 外加电流保护法 c工程越大越经济 d不受土地电阻率的限制 e保护装置寿命长 a不需要有外部电源 b对邻近金属构筑物无干扰或较小 牺牲阳极保护法 c管理维护工作量小，经济性好 d对杂散电流无引流之忧

近年来对于大型原油外浮顶储罐，阴极保护多采用外加电流保护法，一种新的辅助阳极系统被采用，即网状阳极系统。该系统是采用混合金属氧化物带状阳极与钛金属链接片交叉焊接组成的。与传统的罐底辅助阳极系统（柔性阳极、深井阳极）、牺牲阳极系统相比具有保护电流分布均匀，无干扰、可靠性高，不需填包料，安装方便、寿命长等特点。其电缆采用高分子聚乙烯铜芯电缆，一般使用三根阳极电缆，一方面保证系统的可靠性，另一方面使电流分布均匀。其参比电极采用预包装的铜-硫酸铜参比电极，设计寿命一般为15年，分别埋在罐底中心及边缘处。该技术在1996年以后在国内石化等单位得到应用，并取得了较好的应用效果。我公司建造时间较新的原油4#罐就采用此种防腐方案。

3.5支柱对应处底板的加强防护

由于在油罐检修过程中，浮盘支柱紧压在碳钢加强垫板上，造成该部位无法进行涂刷施 工，即使涂刷了防腐涂层，因受到支柱的冲击，涂层也会很快脱落。为了彻底解决该部位腐蚀严重的问题，据镇海炼化检修时，在碳钢加强垫板上面增焊一块300x300的不锈钢板，同时，为了减小支柱对底板的冲击应力，用200x200的钢板，水平焊接于支柱底部。检修后的浮盘支柱落底结构如下（见图1）：

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图1：检修后的浮盘支柱落底结构

4、 结论

4.1、大型原油储罐沿海布局、潮湿的气候、储存高硫重质原油都加剧了油罐的腐蚀。 4.2、原油储罐外壁采用高氯化聚乙烯涂料较经济，罐底边缘要做封闭处理。

4.3、罐底板内侧多采用绝缘涂料，主要有环氧树脂涂料、聚氨酯涂料和玻璃鳞片涂料。 4.4、罐底板外侧采用环氧漆作底漆，再涂沥青漆，效果明显。

4.5、罐底板的防腐采用涂料与外加电流阴极保护的联合保护形式，支柱对应处底板采用增

焊不锈钢板进行加强防护。

参考文献

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