隨著石油化工行業(yè)的迅速發(fā)展，大型儲油罐的建設(shè)方興未艾，據(jù)“全國油罐防腐蝕會議"資料介紹，我國石化系統(tǒng)各種類型儲油有10000多座。油罐的設(shè)計(jì)壽命一般為30年，但由于其儲存的油品往往含有少量的水，水中溶解大量有機(jī)酸、無機(jī)鹽及硫化物等物質(zhì)，使油罐遭到腐蝕而縮短使用壽命，嚴(yán)重者一年左右就報廢了?

油氣儲運(yùn)系統(tǒng)中-目前大多數(shù)釆用鋼制儲罐儲存原油。鋼制儲罐在運(yùn)行中，必然受到內(nèi)外環(huán)境介質(zhì)的腐蝕而影響使用壽命，如何以經(jīng)濟(jì)的措施解決或減輕儲罐的腐蝕，在油罐設(shè)計(jì)尤為此。陰極保護(hù)就是防止或抑制被保護(hù)金屬構(gòu)筑物發(fā)生電化學(xué)腐蝕的技術(shù)。該方法是對被保護(hù)的金屬施加一定的陰極電流，使被保護(hù)金屬的電位負(fù)某一電位值，使其上的陽極反應(yīng)得到抑制，從而使金屬的腐蝕得到控制。陰極保護(hù)技術(shù)有：犧牲陽極法、強(qiáng)制電流保護(hù)法。合理實(shí)施陰極保護(hù)可以抑制被保護(hù)金屬的電化學(xué)腐蝕，延長其使用壽命，保證安全運(yùn)行。陰極保護(hù)的投盜一般占總投資的2%?4%,但可延長設(shè)備使用壽命一倍以上，巨大的經(jīng)濟(jì)和社會效益不言而喻。陰極保護(hù)在發(fā)達(dá)國家己被列入法律條文，成為埋地銅質(zhì)管道和儲罐必上項(xiàng)目。本文對大型油罐地板外側(cè)腐蝕原因作了分析，并對犧牲陽極和外加流陰極保護(hù)方法作了一定的比較，提出了外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)在大型油罐底板外側(cè)保護(hù)中的重要性。

油罐腐蝕情況成蝕分析

1.1 油罐腐蝕的類型

根據(jù)其作用原理的不同，儲油罐的腐蝕主要有以下幾方面：

（1）化學(xué)腐蝕指油罐本體與所儲存的介質(zhì)或油罐外壁與周圍環(huán)境發(fā)生化學(xué)作用而引起的破壞，腐蝕過程中沒有電流產(chǎn)生，一般腐蝕較輕。

（2）電化學(xué)腐蝕在腐蝕過程中有電流產(chǎn)生，是油罐主要較嚴(yán)重的一種腐蝕，主要發(fā)生在罐底和罐壁。油品中含有水、氯化物、硫化物及無機(jī)鹽、有機(jī)酸等是造成電化學(xué)腐蝕的主要原因。

（3）細(xì)菌腐蝕硫酸鹽還原菌在沒有氧的條件下，可在金屬表面的水膜里。利用溶液中的硫酸鹽進(jìn)行繁殖,硫酸鹽在細(xì)菌的作用下被還原成硫化物。反應(yīng)所需要的氫，或者來自油品中所含的有機(jī)物，或者來自金屬腐蝕過程中在陰極生成的氫，因而，加快了腐蝕反應(yīng)的陰極過程。

1.2 油罐腐蝕情況

通過對大部分儲油罐的腐蝕調(diào)查，腐蝕情況分為幾個方面。

（1）罐底儲存重質(zhì)油儲罐的罐底腐蝕情況嚴(yán)重，大部分為潰瘍狀的坑點(diǎn)腐蝕，直至穿孔。主要發(fā)生在焊縫區(qū)、凹陷及變形處。

（2）罐壁罐壁板的絕大部分與油品接觸。這一部分腐蝕較輕，一般為均勻腐蝕，但在油水交界處腐蝕較嚴(yán)重，特嚴(yán)重的發(fā)生在油氣交接處，罐頂氣相部位腐蝕相對較輕。錦西石化總廠和滄州煉油廠等都曾出現(xiàn)輕質(zhì)油油氣交接處穿孔現(xiàn)象。

1.3 油罐腐蝕分析

（1）罐底腐蝕主要是由于油品中所含的少量水分，在油品儲存過程中沉降于罐底所造成的，這些水中含有鹽、酸、硫化物、溶解氧、氫等離子，反應(yīng)結(jié)果使罐底板產(chǎn)生斑點(diǎn)、蝕坑、甚至穿孔。另外罐底的無氧條件很適合硫酸鹽還原菌的生長，可引起嚴(yán)重的針狀或絲狀的細(xì)菌腐蝕。罐底水溶液中氫原子不斷被硫酸鹽還原菌代謝反應(yīng)所消耗的結(jié)果，造成罐底板表面電化學(xué)腐蝕過程中的陰極反應(yīng)不斷進(jìn)行下去。這就促進(jìn)了罐底板表面的陽極反應(yīng)，從而加速了罐底板的腐蝕。儲油罐內(nèi)壁的腐蝕罐壁油氣交接處和油水交接處的腐蝕主要是由于氧的濃差電池引起的。氧濃度高的部位為陰極，氧濃度低的部位為陽極。

（2）儲油罐底部外側(cè)腐蝕主要有罐底與基礎(chǔ)接觸面的腐蝕，腐蝕主要有氧濃差電池腐蝕、雜散電流腐蝕、土壤腐蝕等。

    ① 油罐底板外側(cè)直接和瀝青砂接觸，罐底和瀝青砂接觸程度不同，造成罐底各部位氧氣的濃度不同，從而產(chǎn)生氧濃差電池，含氧較大區(qū)的金屬電極電位低，構(gòu)成電極的陽極而罐底產(chǎn)生腐蝕。

    ② 油罐周圍存在雜散電流，雜散電流從罐底流出的地方，成為腐蝕電池的陽極區(qū)而造成罐底的腐蝕。

    ③ 土壤中的硫酸鹽還原菌也會通過瀝青砂抵達(dá)油罐底部而腐蝕罐底。這種腐蝕受土壤電阻率、PH值、含鹽量、微生物、含氧量等多種因素的影響。一般土壤電阻率越低，含鹽量越大上述腐蝕越嚴(yán)重。

    ④ 油罐底板外側(cè)經(jīng)常有鹽水存在，鹽水中的氯離子滲透能力比較強(qiáng)，造成油罐底板的嚴(yán)重腐蝕。

1.4 海邊地區(qū)腐蝕的特殊性

沿海地區(qū)空氣潮濕含鹽霧。雨水豐富，地下水中鹽份含量高，土壤電阻率低，客觀上罐底板外側(cè)容易構(gòu)成電化學(xué)腐蝕環(huán)境。即使建罐位置位于基巖上。雖然對罐底板外側(cè)的腐蝕有所改善。但并不能改變罐底板外側(cè)電化學(xué)腐蝕環(huán)境。主要表現(xiàn)在如下方面：

（1）海邊空氣流通量大，油罐底板外側(cè)和外界呼吸量也較大，從而導(dǎo)致罐底外側(cè)和瀝青砂之間的各部位的氧氣濃度差異加大。另外隨著運(yùn)行時間的加長.罐底板外側(cè)和瀝青砂之間的空隙程度逐年加大，為氧濃差電池的形成和加深提供了客觀條件.

（2）由于海邊地區(qū)空氣潮濕含鹽霧，雨水豐富，地下水中鹽份含量高，儲罐基礎(chǔ)回填層電阻率呈逐年下降趨勢。因此土壤對罐底板外側(cè)的腐蝕隨運(yùn)行時間延長而加強(qiáng)。

（3）油罐罐底板外側(cè)的涂層隨運(yùn)行時間延長而逐步失效，由于結(jié)構(gòu)的原因罐底夕無法進(jìn)行重新防腐，罐底板外側(cè)防腐能力隨運(yùn)行時間延長而逐步下降。

（4）油罐罐底外側(cè)和瀝青砂之間的鹽水含量隨運(yùn)行時間延長而逐步增加,促進(jìn)了電化學(xué)腐蝕環(huán)境的形成和加劇。

陰極保護(hù)技術(shù)

2.1 外加電流法和犧牲陽極法

陰極保護(hù)技術(shù)就是消除電化學(xué)腐蝕中的陽極區(qū)，從而阻止金屬的腐蝕，主要用于對儲罐底板腐蝕的防護(hù)，陰極保護(hù)有外加電流法(輔助陽極)和犧牲陽極法兩種。犧牲陽極法安裝簡單，不會產(chǎn)生腐蝕干擾，安裝后，除定期測量電位和保護(hù)電流外不需保養(yǎng)，對于底板面積較小，儲罐基礎(chǔ)施工質(zhì)量有保證，犧牲陽極保護(hù)一般適用于土壤電阻率較低，儲罐直徑較小的環(huán)境，且周圍地下金屬構(gòu)筑物布局復(fù)雜的環(huán)境。但儲罐與管道以及其他系統(tǒng)絕緣性要好，否則儲罐難以得到充分保護(hù)。其他系統(tǒng)包括管網(wǎng)、儀表連接線、混凝土鋼筋以及儲罐接地系統(tǒng)等。對這些系統(tǒng)進(jìn)行絕緣，花費(fèi)大且維護(hù)費(fèi)用高。犧牲陽極系統(tǒng)的驅(qū)動電壓一般低于-1.7V.限制了陰極保護(hù)系統(tǒng)的電流輸出。一旦儲罐與上述任何系統(tǒng)發(fā)生短路，不但使儲罐保護(hù)困難，而且犧牲陽極系統(tǒng)會很快耗盡，縮短保護(hù)壽命。外加電流法是在被保護(hù)金屬與輔助陽極間外加直流電源，它比犧牲陽極可提供更大的保護(hù)電流，保護(hù)范圍大，電流、電壓可根據(jù)需要任意調(diào)節(jié)，通常的陽極埋設(shè)方式有罐周立式直埋、罐底水平式、罐旁深井式、罐底斜角式等。當(dāng)保護(hù)對象是一個罐區(qū)時，可以將罐區(qū)作為一個聯(lián)合體共同保護(hù)。輔助陽極材料只要求有良好的導(dǎo)電性和抗腐蝕性。缺點(diǎn)是需要外加電源和經(jīng)常維護(hù)管理。外加電流保護(hù)一般適用于土壤電阻率較高，儲罐直徑較大的環(huán)境。目前國內(nèi)儲罐的陰極保護(hù)基本上是采用這種方法，保護(hù)周期在30年以上。

油罐罐底外側(cè)的腐蝕主要表現(xiàn)為局部穿孔和破環(huán)。這種腐蝕事先難以預(yù)測.突發(fā)性強(qiáng)并具有隨機(jī)性。據(jù)國內(nèi)有關(guān)報導(dǎo)：按九個油田調(diào)查統(tǒng)計(jì)，截至1986年底，共有油、氣、水各類容器1.15萬座。1985年前腐蝕報廢565座，更新366座：1986年穿孔1615次，平均穿孔率為0.14次/座年。其中外腐蝕穿孔681次。七十年代，日美資料介紹油罐底板外側(cè)腐蝕為潰瘍狀，局部腐蝕為特征。平均腐蝕速率＜0.1毫米/年。局部位置腐蝕速率約0.5毫米/年。實(shí)踐表明，在建油罐，一般七年后開始出現(xiàn)罐底穿孔。

工業(yè)發(fā)達(dá)國家特別關(guān)注罐底外壁的陰極保護(hù)，1988年美國成立了專業(yè)的貯罐防護(hù)公司，備有犧牲陽極法和外加電流法兩種陰極保護(hù)系統(tǒng)，并提供設(shè)計(jì)、施工、檢測；維修等服務(wù)。由于預(yù)先涂刷在鋼板上的涂層會受到搭焊時的局部燒傷和老化等，又無法進(jìn)行經(jīng)常性的維護(hù).因此，僅靠涂層是無法得到有效的防護(hù)作用。這樣陰極保護(hù)自然成了涂層保護(hù)的補(bǔ)充。英國儲油罐防護(hù)規(guī)范規(guī)定：在侵蝕性環(huán)境中的油罐陰極保護(hù)是油罐底部涂層保護(hù)的補(bǔ)充；美國規(guī)范規(guī)定：新罐應(yīng)從一開始設(shè)計(jì)就要考慮涂層和陰極保護(hù)，帶涂層的油罐應(yīng)加陰極保護(hù)。將在防腐層缺陷等處的暴露金屬表面上進(jìn)行集中的陰極保護(hù)是理想的、經(jīng)濟(jì)的保護(hù)形式。這種聯(lián)合保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)在于：

（1）降低陰極保護(hù)的電流密度，縮短陰極極化的時間；

（2）改善電流的分布，擴(kuò)大保護(hù)范圍；

（3）延長防腐層的使用壽命。

2.2 關(guān)于儲罐附件的絕緣

儲罐罐底板外側(cè)使用外加電流型陰極保護(hù)系統(tǒng)的，當(dāng)陰極保護(hù)系統(tǒng)正常工作時，系統(tǒng)與罐底板與形成一個距離600mm的回路（柔性陽極或網(wǎng)狀陽極的埋深為距離罐底板600mm）。從而起到保護(hù)作用。而儲罐的其他附件，如進(jìn)出油管線、消防系統(tǒng)等與大地接觸的部位與陰極保護(hù)系統(tǒng)的距離遠(yuǎn)大于600mm,同樣的電阻率，電流不會流向距離較遠(yuǎn)的地方，所以這些設(shè)施不會與陰極保護(hù)系統(tǒng)形成回路為確保安全，建議在管道的前兩個管架上與管線接觸的部位做絕緣處理（如果是混泥土管架，沒有鋼筋裸露，可以不處理）。

結(jié)束語

控制腐蝕常見的方法：鈍化、涂層、添加緩蝕劑、金屬鍍層和陰極保護(hù)等。原油罐罐底的防護(hù)通常釆用涂層+犧牲陽極保護(hù)。這種方法陽極材料壽命一般小于15年。對于罐底內(nèi)表面的陽極可以定期更換，延長使用壽命，而罐底外表面則無法做到，且存在不易控制的不足。隨著外加電流保護(hù)技術(shù)的日趨成熟，罐底外表面犧牲陽極保護(hù)技術(shù)正有逐步被外加電流保護(hù)取代之勢。例如茂名石化公司新建的125000m3油罐底板外表面釆用涂層+外加電流陰極保護(hù)，設(shè)計(jì)壽命可達(dá)40年。隨著對罐底板外側(cè)腐蝕認(rèn)識及環(huán)保安全意識的加深。我國近幾年來建造的大型儲罐均設(shè)置了罐底板外側(cè)的陰極保護(hù)系統(tǒng)。