阴极保护在原油大罐防腐上的应用

　　
　　文/蒲良·新疆油田公司石西油田作业区天然气处理站

　　油罐腐蚀穿孔导致原油外泄，不仅会造成环境污染，而且可能酿成重大火灾及爆炸事故。找出事故原因并采取相应的防护措施，防止事故发生并实现储罐平稳运行具有重要意义。

　　石西油田作业区目前共有2座油水处理站：石西联合站和石南联合站；随着使用年数的增加，储罐陆续出现了腐蚀穿孔的现象，腐蚀穿孔的储罐主要分布在石西联合站、石南联合站的沉降罐、净化油罐，因此需要通过定期清罐、定期壁厚检测以及定期巡检，发现储罐的隐患部位并及时进行维修，保证作业区各类储罐的安全生产运行。
 

大罐腐蚀原因分析

　　原油本身并不腐蚀金属材质，但原油中含有一些腐蚀性杂质，如无机盐、硫化物、氮化物、有机酸、氧、二氧化硫和水分等，这些杂质含量虽少。但经过长时间的沉降，水沉油浮，在罐底逐渐形成一层沉积水，原油罐底及下壁长期浸没在沉积水中，而沉积水中含有大量的氯化物、硫化物、氧、酸类物质。因此，底部与沉积水接触部分是油罐中通常腐蚀最严重的部位。大罐内部腐蚀形态如图1所示。
 

　　地上钢质储油罐底板腐蚀穿孔频率很高，储罐底板外侧腐蚀的典型形式是各处减薄程度不等的溃疡状腐蚀。

　　大罐腐蚀分为内腐蚀和外腐蚀两种，内腐蚀主要发生在原油罐底部，原因是原油罐底部经常有盐水和其它腐蚀沉降液体存在，其中含有的氯离子渗透能力比较强，造成底部严重腐蚀。外部腐蚀主要发生在外底板上，油罐沉降不均或者因罐底施工时地基与钢质底板存在空隙，雨水，潮湿大气可能进入缝隙处，在透气程度不同的区域之间构成了氧浓差电池，以及与底板接触的土壤中含有的腐蚀因子，使得局部腐蚀较为严重。罐壁区直接与油品接触，油品中可能含有水及各种酸、碱、盐等电解质，引起电化学腐蚀，特别是油水及油气交界面，为均匀点蚀，罐壁区的腐蚀较轻。

　　内外两者在大罐腐蚀中各占一半，内腐蚀略大于外腐蚀，其它腐蚀则比较弱。大罐内壁腐蚀发生概率高而且严重，是影响大罐安全和寿命的最直接隐患。

　　经调查目前作业区使用这种防腐方式保质期为5年，而本作业区原油储罐的使用年限均在5年以上，根据腐蚀原因，需要制定增加储罐的防腐层之外，还可增加大罐阴极保护对储罐进行综合防护。

大罐防腐应用实倒

　　对于单用防腐层在大罐防腐上面的不足之处，提出了增加阴极保护对储罐腐蚀进行补充防护。下面举石南联合站内储罐为例，说明对储罐增设阴极保护的方法步骤。

　　保护现状

　　石南现有储油罐三个大小为1000m³的钢制油罐，存储介质为原油，工作温度25~30℃内壁S=1769m²；外壁S=1457m²+底312m²。油罐内壁采用环氧导静电防腐漆做防腐涂层，外壁采用带锈防腐漆做防腐涂层，外壁有保温层。油罐罐底外壁做牺牲阳极阴极保护，采用14kg/支的镁合金阳极，每座罐使用6支镁合金阳极，在每座罐的进出口管线上安装有绝缘法兰。

　　油罐只做了外壁的腐蚀防护，而未做内壁的阴极保护。由于电流的肌肤效应，外保护几乎对大罐内部起不了保护作用，为了减小内壁腐蚀，延长大罐使用寿命，所以必须有大罐内壁保护。

　　保护方法的确定

　　由于原油储罐底部有水层，罐底区及底部罐壁与油析水接触部位受底部滞留析出水影响，不同的油品析出水可能呈酸性或碱性，由于析出水的作用，钢材腐蚀严重，主要为溃疡状坑点腐蚀，有可能形成穿孔，是油罐腐蚀最最严重的区域，若采取单一的涂料防腐蚀，使用寿命较短。

　　所以应在内部采用涂料与牺牲阳极阴极保护并用的方法。牺牲阳极易于安装，当其消耗为初始值的85%时，可在清罐时进行更换。在罐内底板及周围一定高度的地方采用环氧基耐油耐盐水油罐专用绝缘涂料，在内壁其它部位可采用油罐专用导静电涂料。当罐内采用此方法时，内底板绝对不能使用导静电涂料，因为导静电涂料与牺牲阳极并用会加速阳极溶解，失去应有的阴极保护作用。

　　阳极的选择

　　对于阳极品种的选择，考虑到温度的影响不宜选用锌阳极因为当在高于50℃温度下工作时，会产生晶间腐蚀极性逆转等问题。考虑到安全因素不宜选用外加电流阴极保护和镁阳极因为镁阳极保护电位较高可达-1.75V，易产生电火花；多选用铝合金阳极，该阳极使用寿命长，适宜在C1ˉ的电解质中使用。其技术性能为：阳极开路电位（Cu/CuSO₄）-1.25V，对铁的有效电位差-0.45V，理论发生电流量2918A·h/kg，实际发生电流量>2400A·h/kg，阳极年消耗量3.8kg/a。相对密度2.83。

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