10万m3原油储罐罐底内底板腐蚀与牺牲阳极阴极保护

摘要:叙述了原油罐内的腐蚀状况与腐蚀机理,并介绍了大连某海港10万m3原油储罐罐底内板涂料防腐和牺牲阳极联合保护对策及应用情况

。结果表明:原油罐底板内壁阴极保护后,保护电位均低于-0·85 V(Cu/CuSO4)。说明原油罐底板内壁实施牺牲阳极保护后,阴极保护系统稳定,

牺牲阳极保持较低的工作电位,使原油罐底板内壁得到完全保护,达到了设计技术指标。

1　引言

目前,油气储运大多采用钢质储罐。钢质储罐在运行中,经常遭受内、外环境介质的腐蚀。外部腐蚀为大气腐蚀、土壤腐蚀、杂散电流干扰腐蚀

及保温层结构吸水后的腐蚀影响等。内腐蚀主要为内部储存介质(油、气、水)、罐内积水(油品中分离水)及罐内空间部分的凝结水汽的腐蚀作

用。尤其是罐壁下部和罐底内壁的腐蚀是储罐内腐蚀的重点区域,其表现形式为电化学腐蚀。液相介质的矿化度较高,含Cl-高或含大量的硫酸盐

还原菌,溶有H2S,CO2等有害物质时,罐底介质的腐蚀性很强。当采用加热盘管时,温度的因素及盘管支架焊接时形成的电偶因素都加剧腐蚀。特

别应注意罐底地板内表面上大面积的均匀腐蚀,以及罐壁下部油、水界面上浓差电池所造成的腐蚀。国内外使用经验表明:若原油中不含有H2S,

钢质储罐一般寿命为10~15 a;含有H2S时寿命为3~5 a,腐蚀破坏首先在罐底发生穿孔,罐底平均腐蚀速度为0·5~1·5 mm/a.据1986年对9个油田

的调查显示,共有油、气、水容器11 449台,因腐蚀造成容器穿孔1 615次(外腐蚀681次,内腐蚀934次),平均穿孔率为0·41次/(台·a)。然而炼

厂对油罐的防腐措施却不很完善,既没有统一的方案,也没有统一的规范。目前炼厂采用的方法,多数仍为单一的涂料防腐。这种防腐方法的寿命

一般在3~5 a,效果并不理想。防止钢质储罐腐蚀常用的有涂料防腐和电化学保护方法。涂料防护是用金属涂层和非金属涂层将基体金属隔绝,起

到防护作用。但由于原油储罐沉积污水的成分比较复杂,变化比较大,腐蚀环境复杂,以及局部缺陷导致裸露的基体金属成为小阳极,而涂层

部位成为大阴极,形成腐蚀原电池,进而加速漆膜破坏。所以单独采用涂料防护得不到如期效果。钢质储罐在工业生产环境中的腐蚀破坏大部分

为电化学腐蚀所造成。因此,电化学保护在腐蚀控制工程中占有重要地位。如果采用涂料与电化学联合防护,则局部缺陷、裸露的基体金属将获

得集中的保护电流而得到阴极保护,弥补了涂层缺陷。作为有效的防护措施,涂料防腐层加阴极保护是对储罐防腐蚀

　最为经济合理的方法,国内石油、石化及民航等系统均在储水罐或储油罐上推广使用,取得较好的社会效益和经济效益。

2　大连某海港储油罐概况

大连某海港10万m3原油储罐罐底板上表面和底圈壁板距罐底1·6 m部位需进行涂料和牺牲阳极保护的联合防护措施。

2.1　罐底板概况

储油罐容积:10万m3;

储油罐直径:80 m;

设计温度:65℃;

罐底板厚度:中幅板11 mm,边缘板20 mm,壁板32 mm;

材质:罐底板为G235A碳钢,边缘板、壁板为SV490Q;

罐底板油漆种类及漆膜厚度:BH-HG4防静电涂料,厚度为260μm.

原油储罐罐底板阴极保护总表面积:5 425·92 m2,

其中,罐底板表面积为5 024 m2,底圈壁板距罐底板

1·6 m的表面积为401·92 m2.

2.2　原油储罐介质

储存的原油主要有沙特阿拉伯轻质原油及印度尼西亚米那斯原油和韦杜里原油,

2.3　储油罐防腐措施的必要性

沙特阿拉伯轻质原油、印度尼西亚米那斯原油和韦杜里原油中,硫含量分别为2·07%、0·09%和0·1%。含硫量的高低表示H2S和有机硫化物的多

少。原油中硫含量大于2%时称为高硫原油,低于0·5%时称为低硫原油。通常H2S和硫醇对金属有腐蚀作用,称为活性硫化物,介质中硫含量愈高,

腐蚀性愈强。另外,上述3种介质中酸值分别为0·03mgKOH/g,0·05 mgKOH/g,0·21 mgKOH/g,变化幅度较大,表明原油中含有的脂肪酸-环烷酸含

量不同。较高酸值的原油腐蚀性强。

3　设计方案确定

原油储罐底部水层厚度最高可达0·8 m左右,在此以下是腐蚀最严重的部位。若采取单一的涂料防护,其使用寿命较短,所以设计在油罐内部采用

BH-HG4防静电涂料与阴极保护并用的方案。对于阳极品种的选择,考虑到温度的影响,不宜选用锌阳极;考虑到安全因数,不宜选用镁阳极,按

GB/T4948—2002(铝-锌-铟系合金)的国家标准,罐内底板的牺牲阳极采用铝基合金阳极。该阳极在氯离子环境中使用寿命长,产生电量大,阳极性

能良好,适宜在积水层中使用。阳极的分布取决于阳极数量,在罐底以放射状均匀分布,阳极采用两端支架直接焊在罐板上。对牺牲阳极材料的要

求:

(1)与被保护金属相比,牺牲阳极的电位要足够低,保证阳极与被保护金属之间有一定大的电位差;

(2)在使用过程中阳极极化率要小,电位及电流输出要稳定;

(3)阳极自身腐蚀要小,电流效率要高,阳极溶解要均匀,腐蚀产物松软易落、无毒、不污染环境;

(4)价格低廉、材料来源充足、易加工等。

3.1　设计步骤及电化学参数

3.1.1　设计步骤

(1)计算储罐底部阴极保护面积;

(2)确定保护电流密度,计算阴极保护所需总电流密度;

(3)确定保护年限;

(4)计算阳极总数量;

(5)确定阳极总质量。

3.2　阳极的分布与安装阳极在罐内底板分布为6层,即分别为1块、12块、24块、36块、56块和84块,共213块。阳极直接焊接在罐底的表面,在罐

底上环状均匀布置,

4　应用效果

在原油储罐底板内壁采用涂料防腐和牺牲阳极联合保护后,海水压试充水后测试了24点的保护电位。测试结果表明;10万m3原油罐底板内壁采用

阴极保护后,保护电位处在-1·024~-1·067 V(Cu/CuSO4参比电极)之间,均低于SY/T0047—1999(原油处理容器内中阴极保护系统技术规范)规定

的-0·85 V[8].说明原油罐底板内壁实施牺牲阳极保护后,阴极保护系统稳定,牺牲阳极保持较低的工作电位,使原油罐底板内壁得到完全保护。

保护电位值相差不大,表明保护电流分布比较均匀,达到了设计技术指标。

　原油处理容器内部阴极保护系统技术规范.由于泵的高速剪切作用,使得混合原油的低温流动性恶化,低温黏度明显增大,凝点升高约2℃.

3　结束语

(1)濮阳首站、卫辉站、武陟站原油的流动性测试结果表明:濮阳首站原油的凝点和25℃的黏度与卫辉出站处原油的凝点和25℃的黏度差别不大;

卫辉进站处原油的凝点和25℃黏度与武陟进站处原油的凝点和25℃的黏度也无显著差别,说明加剂混合原油经55℃处理的效果和经50℃处理的效

果相近。

(2)加剂混合原油经过武陟站时,由于泵的高速剪切作用和重复加热的影响,使得混合原油的低温流动性参数明显高于进站。

(3)现场测试结果表明:热处理温度为50,55℃时,加剂混合原油的低温流动性没有得到改善,即在中洛线目前的运行工况下(濮阳出站50℃、卫辉

出站55℃),降凝剂的作用效果不明显。当热处理温度高于60℃,才能取得较好的降凝、降黏效果。