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储油罐底板腐蚀分析及对策

一、　前 言
立式圆筒储油罐是存储液态石油的重要设备。罐底板因其承受的载荷复杂，且易受内部介质和外部环境的腐蚀，所以罐底板在整个油罐中是极为关键的部件。如何坚持罐底板的完好，关于整个油罐的安全运行意义重大。油罐底板上承罐壁，下压基础，雨水冲刷，含油污水浸泡，工作环境恶劣，是整个罐体上所有部件中最容易损坏的地方，油罐相当一部分缺陷都出现在罐底上。笔者作为一个工程技术人员曾多次参加临邑储油罐的大修工程，对罐底板的腐蚀现象，腐蚀机理多次进行研究，以期找到造成罐底板腐蚀失效的原因，在进行罐底板大修的时候有针对性的采纳抗腐蚀措施延长罐底板的使用寿命。下面就该站储油罐大修所出现的有关油罐底板腐蚀问题进行分析，并提出相应的技术防范措施。
二、 1＃、7＃储油罐底板凹凸及腐蚀状况
临邑站1＃储油罐1978年投产，制定储量为10000m3，1984年、1994年各进行过罐底板的改换；7#储油罐始建于70年代末，制定储量为20000m3，1989年也进行过罐底板的改换。现1＃、7＃储油罐均出现不同程度的腐蚀穿孔，通过检测1＃、7＃储油罐底板腐蚀状况如下：
１、储油罐底板凹凸状况：
如图一、图二所示，底板中心四周和环梁高，而1/2D～环梁之间低，而且部分底板底部有悬空，在进、出油操作中产生交变应力作用，并容易折裂底板防腐层使底板受到交变应力腐蚀和电化学腐蚀。

２、储油罐底板腐蚀状况：

    腐蚀类型
腐蚀位置
面 蚀
坑 蚀
穿 孔
1＃
7＃
1＃
7＃
1＃
7＃
边 缘 板
大面积腐蚀
大面积腐蚀

3块板8处穿孔
2块5处穿孔
中 幅 板
大面积腐蚀
大面积腐蚀

10块板18处穿孔
8块10处穿孔
表1 临邑1＃、7＃储油罐底板腐蚀状况统计表
通过表一可以看出，底板腐蚀状况比较复杂，造成腐蚀的因素很多，但依据笔者对腐蚀现象机理的研究，发现造成底板腐蚀还有一定的规律。

三、腐蚀的机理、原因分析
1、底板面蚀：由于罐底是中心和边缘环梁高，中间低，造成从原油中沉积下来的水无法全部通过大罐放水排出，低处必定存有一部分水，加上原油中的盐分溶解在水中，就形成了电解质溶液。又由于在同一金属结构内部存在着众多小范围的阳极区和大片的阴极区，结构一旦处于电解质的环境中，腐蚀电池即开始工作。其腐蚀电池的反应大都是
阳极过程： Fe      Fe2++2e
      阴极过程： O2＋4e+2H2O      4HO-
          总反应：   2Fe+O2+2H2O      2Fe(OH)2
由于其底板碳钢中的Fe3C及其他少量杂质的电位比金属本体高，因此就成为许许多多微阴极，与电解质液接触形成许多短路的微电池；另外由于阳极区是分散的、小范围的，故此时结构表现出来的是点蚀。储油罐底板腐蚀主要以该种方式为主，因此，每次大修都需改换一定数量的新板，严重时需改换整个底板。
2、立柱垫板腐蚀：储油罐浮船立柱采纳φ108×6钢管，在储罐进油前，由于立柱要支撑浮船重量，不可避免的会破坏垫板防腐层，使得立柱垫板失去防腐保护，加快了其腐蚀速度，严重的出现垫板腐蚀穿孔。
3、附件支撑与底板连接处腐蚀：通过现场实际分析，发现附件支撑与底板连接处容易受到腐蚀的原因是防腐效果不理想，造成这种状况是由于该处空间狭小，防腐困难。见照片1。
4、底板表面腐蚀穿孔：现场发现底板腐蚀穿孔大都发生在焊缝四周，腐蚀机理为金属应力腐蚀。金属物理状态不均匀，在焊接过程中会使金属各部位的变形和内应力不均匀，变形和应力大的部位，其负电性加强，常成为腐蚀电池的阳极，而受腐蚀。从腐蚀的趋向看，腐蚀孔洞均从底板上表面开始腐蚀直至穿孔。见照片2、3。
5、边缘板下表面面蚀：边缘板拆掉后发现有较厚的铁锈，检测结果说明是稍微面蚀，这是由于该处雨水容易进入，水中的氧与铁在水溶液中发生电化学腐蚀。

三、防范措施
1、在罐大修时罐底中心到环梁之间坡度应严格按照规范要求重新铺设沥青砂垫层，并严格控制沥青砂施工质量，尽量减少地基沉降，防止积水。罐底板上表面防腐之前，做到表面处理无铁锈、氧化皮、水份、油污、灰尘及其他杂质；做好防护工作，防止风将灰尘等杂质吹入罐内；防腐层涂刷时，使用H200无溶剂强抗渗环氧涂料200μm作为底漆，上刷D900高耐蚀鳞片导静电涂料120μm，这种防腐组合施工技术比传统的防腐技术的腐蚀阻抗提升近100倍，可大大降低底板腐蚀速度。在防腐施工时，应严格按照涂料说明书规定的温度、湿度、时间、使用机具、涂层均匀度和涂层干膜厚度等环境要求和技术要求进行。
2、为防止立柱垫板腐蚀，采用在立柱底部用与管径相匹配的钢板封堵立柱，使立柱与底板面接触；这样不仅能防止立柱损伤底板防腐层，而且还能防止罐在大修时立柱内存油流出，降低清罐难度。
3、针对附件支撑与底板连接处防腐效果不理想的现状，故防腐施工时采纳喷涂的防腐工艺，对其进行重点强化防腐，涂层适当加厚。
4、避免底板腐蚀穿孔的技术措施是减少焊缝区的应力集中，为此在施工中采用如下措施：
①改善焊接工艺、焊接顺序，从工艺上减少应力集中；
②进行焊后局部热处理，消除不可避免的应力集中。
5、为了防止罐外边缘板底面受潮，要对边缘板与基础环梁之间的缝隙进行密封处理〔如沥青灌缝或玻璃胶勾缝等措施〕；同时，环梁外侧要有一定的斜面，利于排雨水。
6、采用阴极保护措施
　①护屏保护
　　护屏防腐的原理是让阳极的金属腐蚀掉，保护阴极金属材料不被腐蚀。对大修罐来说，可以在要保护的金属油罐的底板上均匀焊接上一种电位低的金属或合金〔护屏材料〕，由于在原电池中电位低者得到保护，作为阳极的护屏材料被腐蚀。一般采纳护屏材料有锌、铝、镁及其合金。
　　 ②外加电流的阴极保护
　　外加电流阴极防腐方法是把被保护的储油罐转化为阴极得到保护；接电源正极的材料被腐蚀。一般采纳的阳极材料有废旧钢铁、石墨高硅铁、磁性氧化铁等，这些材料被消耗完后，随时可改换。
四、结束语
通过对腐蚀机理的分析，有针对性的采用措施进行罐底板的防腐，广泛的采纳新材料、新工艺、新技术，为今后的大罐修理乃至大型储油罐建造积存了丰富的技术经验。