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(duì)油水儲(chǔ)罐造成影響,但是原油中含有的無(wú)機(jī)鹽、硫化物以及二氧化碳等,其對(duì)設(shè)備的腐蝕危害卻不容忽視。原油開(kāi)采過(guò)程中采出水中含有的大量鈣鎂離子,使得油水儲(chǔ)罐電導(dǎo)率逐漸增高,加速其電化學(xué)腐蝕,使儲(chǔ)油罐預(yù)期使用壽命遠(yuǎn)低于其預(yù)期壽命。

一、原油儲(chǔ)罐腐蝕機(jī)理

據(jù)調(diào)查顯示,油水儲(chǔ)罐在干燥環(huán)境下可以保持長(zhǎng)期穩(wěn)定,僅發(fā)生輕微的化學(xué)腐蝕。但是在儲(chǔ)罐在儲(chǔ)存高腐蝕性的油水過(guò)程中,由于其內(nèi)頂部和底部與所處底下不同,其腐蝕特性也不相同,根據(jù)主要影響因素對(duì)作用對(duì)象的不同,可以分為儲(chǔ)罐外壁腐蝕與內(nèi)壁腐蝕兩大類。

1.儲(chǔ)罐外壁腐蝕

儲(chǔ)罐外壁隨時(shí)間推移,被受到雨水沖刷與風(fēng)化侵蝕,會(huì)出現(xiàn)功能無(wú)法滿足使用的情況,稱為儲(chǔ)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(zhì),在儲(chǔ)罐外壁會(huì)形成電解質(zhì)溶液,發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),加快儲(chǔ)罐外壁的腐蝕。 鐵離子得到電子,發(fā)生陽(yáng)極反應(yīng),而空氣中的氧氣得到電子,會(huì)生成堿,最終在陰極得到氫氧化亞鐵,氫氧化亞鐵被繼續(xù)氧化,會(huì)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(jìn)一步加速儲(chǔ)罐外壁的腐蝕。Evans認(rèn)為當(dāng)疏松不致密的鐵銹在具有氧氣與水的潮濕環(huán)境下,會(huì)成為強(qiáng)烈的氧化劑,誘發(fā)陰極反應(yīng),最終加速四氧化三鐵的產(chǎn)生,當(dāng)鐵銹層干燥時(shí),鐵銹層中的四氧化三鐵又會(huì)被大氣中的氧氣重新轉(zhuǎn)化為三價(jià)鐵的氧化物[1]。因此,當(dāng)儲(chǔ)罐外壁長(zhǎng)期處于干燥與濕潤(rùn)交替的過(guò)程中,被腐蝕的儲(chǔ)罐外壁容易受到腐蝕侵害。

2.儲(chǔ)罐內(nèi)壁腐蝕

儲(chǔ)罐內(nèi)部氣相相對(duì)均勻,腐蝕受到外界影響的情況較少,呈現(xiàn)出均勻腐蝕的特性。儲(chǔ)罐內(nèi)的氣相主要由原油及其采出水發(fā)出的氣態(tài)硫化氫為主,同時(shí)含包含從閥門進(jìn)入的水分、二氧化碳以及其他硫化物。在儲(chǔ)罐內(nèi)部,各類氣體凝結(jié),最終會(huì)形成酸性液態(tài),對(duì)儲(chǔ)罐內(nèi)部產(chǎn)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(yīng),生成酸性液體,對(duì)于金屬的極強(qiáng)腐蝕性,部分研究表明,二氧化碳對(duì)儲(chǔ)罐內(nèi)部的腐蝕影響效果,甚至重于鹽酸。根據(jù)作用機(jī)理,普遍認(rèn)為二氧化碳對(duì)內(nèi)壁的均勻腐蝕主要分為兩類反應(yīng),即非催化的氫離子陰極還原反應(yīng)與表面吸附的氫離子催化還原反應(yīng)。以上兩種陰極反應(yīng)其實(shí)質(zhì)還是由于二氧化碳形成的溶解性酸電離出的氫離子對(duì)鋼材的二價(jià)鐵的反應(yīng)。 二氧化碳的局部反應(yīng)可以按照其腐蝕部位的不同,分為點(diǎn)蝕、流動(dòng)誘蝕、臺(tái)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(yīng)主要是由于電偶作用與電極閉塞引起的。

二、油水儲(chǔ)罐主要防腐措施

1.儲(chǔ)罐外壁清理

定期對(duì)油水儲(chǔ)罐進(jìn)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(jìn)一步腐蝕作用,對(duì)儲(chǔ)罐外壁進(jìn)行了清理工作方式主要為開(kāi)放式的噴砂除銹,但此類方法由于需要用到化學(xué)藥劑,且需人工進(jìn)行清掃,往往對(duì)操作人員的身體會(huì)產(chǎn)生不良影響,且工作量相對(duì)較大。因此,噴砂除銹,隨著工業(yè)化持續(xù)推進(jìn),也逐漸被更加智能的方式所取代,目前國(guó)內(nèi)應(yīng)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(duì)操作人員的身體健康影響較小,且能夠保持周圍環(huán)境的安全。

2.罐體表面涂裝

采用高壓無(wú)氣噴涂法,進(jìn)行涂裝施工,可以有效避免罐體表面的外壁腐蝕問(wèn)題。涂裝施工的質(zhì)量可以有效地避免油水儲(chǔ)罐的表面腐蝕問(wèn)題。其中根據(jù)影響程度高低,可以分為表面處理、膜厚度、預(yù)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(yù)涂及其他影響因素占到20%。針對(duì)其施工工作,還應(yīng)該從以下方面,重視油水儲(chǔ)罐涂裝工作,即,第一,重視表面情節(jié);第二,重視涂裝層數(shù)厚度,合理運(yùn)用磁性。