原油是各類芳香混合物的總和,其本身的腐蝕能力并不足以對油水儲罐造成影響,但是原油中含有的無機鹽、硫化物以及二氧化碳等,其對設備的腐蝕危害卻不容忽視。原油開采過程中采出水中含有的大量鈣鎂離子,使得油水儲罐電導率逐漸增高,加速其電化學腐蝕,使儲油罐預期使用壽命遠低于其預期壽命。

一、原油儲罐腐蝕機理

據調查顯示,油水儲罐在干燥環境下可以保持長期穩定,僅發生輕微的化學腐蝕。但是在儲罐在儲存高腐蝕性的油水過程中,由于其內頂部和底部與所處底下不同,其腐蝕特性也不相同,根據主要影響因素對作用對象的不同,可以分為儲罐外壁腐蝕與內壁腐蝕兩大類。

1.儲罐外壁腐蝕

儲罐外壁隨時間推移,被受到雨水沖刷與風化侵蝕,會出現功能無法滿足使用的情況,稱為儲罐外壁腐蝕,其主要的影響因素是大氣中所含的氧氣、水蒸氣以及雨水中存在的二氧化硫、硫化氫等物質,在儲罐外壁會形成電解質溶液,發生電化學反應,加快儲罐外壁的腐蝕。 鐵離子得到電子,發生陽極反應,而空氣中的氧氣得到電子,會生成堿,最終在陰極得到氫氧化亞鐵,氫氧化亞鐵被繼續氧化,會生成三氧化二鐵與四氧化三鐵,在外壁表面形成疏松的的鐵銹層,進一步加速儲罐外壁的腐蝕。Evans認為當疏松不致密的鐵銹在具有氧氣與水的潮濕環境下,會成為強烈的氧化劑,誘發陰極反應,最終加速四氧化三鐵的產生,當鐵銹層干燥時,鐵銹層中的四氧化三鐵又會被大氣中的氧氣重新轉化為三價鐵的氧化物[1]。因此,當儲罐外壁長期處于干燥與濕潤交替的過程中,被腐蝕的儲罐外壁容易受到腐蝕侵害。

2.儲罐內壁腐蝕

儲罐內部氣相相對均勻,腐蝕受到外界影響的情況較少,呈現出均勻腐蝕的特性。儲罐內的氣相主要由原油及其采出水發出的氣態硫化氫為主,同時含包含從閥門進入的水分、二氧化碳以及其他硫化物。在儲罐內部,各類氣體凝結,最終會形成酸性液態,對儲罐內部產生腐蝕作用。 以二氧化碳的腐蝕作用為例,主要在于其可溶于水,二氧化碳與水反應,生成酸性液體,對于金屬的極強腐蝕性,部分研究表明,二氧化碳對儲罐內部的腐蝕影響效果,甚至重于鹽酸。根據作用機理,普遍認為二氧化碳對內壁的均勻腐蝕主要分為兩類反應,即非催化的氫離子陰極還原反應與表面吸附的氫離子催化還原反應。以上兩種陰極反應其實質還是由于二氧化碳形成的溶解性酸電離出的氫離子對鋼材的二價鐵的反應。 二氧化碳的局部反應可以按照其腐蝕部位的不同,分為點蝕、流動誘蝕、臺地浸蝕。油田采出水一般硬度較高,容易形成碳酸鹽。其局部反應主要是由于電偶作用與電極閉塞引起的。

二、油水儲罐主要防腐措施

1.儲罐外壁清理

定期對油水儲罐進行清理,可以直接影響涂層表面的附著力,也可以降低鐵銹的進一步腐蝕作用,對儲罐外壁進行了清理工作方式主要為開放式的噴砂除銹,但此類方法由于需要用到化學藥劑,且需人工進行清掃,往往對操作人員的身體會產生不良影響,且工作量相對較大。因此,噴砂除銹,隨著工業化持續推進,也逐漸被更加智能的方式所取代,目前國內應用更多的是鋼板拋丸清理方法,此方法可以提升外壁除銹的效率,對操作人員的身體健康影響較小,且能夠保持周圍環境的安全。

2.罐體表面涂裝

采用高壓無氣噴涂法,進行涂裝施工,可以有效避免罐體表面的外壁腐蝕問題。涂裝施工的質量可以有效地避免油水儲罐的表面腐蝕問題。其中根據影響程度高低,可以分為表面處理、膜厚度、預涂及其他因素影響,表面處理影響占50%,膜厚度影響占到30%,預涂及其他影響因素占到20%。針對其施工工作,還應該從以下方面,重視油水儲罐涂裝工作,即,第一,重視表面情節;第二,重視涂裝層數厚度,合理運用磁性。