原油储罐内腐蚀及防腐措施分析

0 前言

原油储罐是石油储运系统中的关键基础设施，广泛应用于原油的储存与调配，是保障石油生产与供应链稳定运行的重要设备。但是在长期运行过程中，储罐由于受到原油中水分和硫化物等腐蚀介质的影响，尤其是在罐底积水和沉积物的作用下，极易发生腐蚀损坏问题，严重时甚至会导致穿孔泄漏，进而引发火灾爆炸和环境污染等重大安全与环保事故[1]。随着石油化工行业的发展以及国家对安全环保标准的不断提升，如何有效识别和控制原油储罐的腐蚀风险，已成为急需解决的重要技术问题。本次研究将根据原油储罐内腐蚀原因提出有效的控制措施，为全面提高原油储罐的安全管理水平奠定基础。

1 原油储罐内腐蚀原因分析

（1）原油成分

原油储罐内腐蚀的主要成分原因来自于原油中的多种腐蚀性物质，原油中的硫化物，特别是硫化氢能与金属直接反应，形成硫化铁，加速罐壁腐蚀。原油中的有机酸在水相中溶解后会降低 pH 值，促进电化学腐蚀，原油含水量高时，水相沉积在罐底，形成腐蚀电池，加剧局部腐蚀[2]。原油中的氯化物离子极易穿透金属表面的氧化膜，引发点蚀和应力腐蚀开裂，温度因素同样不容忽视，高温会加速原油中腐蚀性组分的反应速率，一些原油含有的重金属可能作为催化剂，促进氧化反应，加速腐蚀过程。

（2）沉积物

储罐内沉积物是导致原油储罐腐蚀的重要因素之一，原油中含有大量悬浮固体颗粒，包括砂粒和各类盐类，这些物质会随着原油静置逐渐沉降至罐底，形成稳定的沉积层，此类沉积物一旦积累，将成为多种腐蚀机制的温床。沉积物覆盖区域会阻碍氧气扩散，形成局部氧浓差电池，导致覆盖区的金属表面成为阳极区，发生加速腐蚀。储罐内的沉积物还会引起不同形式的侵蚀性腐蚀，当原油流动或搅拌时，沉积物颗粒会对金属表面造成机械磨损，破坏金属表面的钝化保护膜，暴露新鲜金属表面，为进一步腐蚀创造条件[3]。

（3）机械损伤

机械损伤是原油储罐腐蚀的重要诱因之一，其影响机制复杂且破坏性强，机械损伤会直接破坏金属表面的保护性氧化膜层，暴露新鲜的金属基体，使其处于活性状态，大大加速了电化学腐蚀过程。储罐在施工和运输过程中，常因碰撞和刮擦等机械作用产生表面划痕或微裂纹，这些损伤区域成为腐蚀的优先发生点，特别是在焊缝附近的机械损伤，往往会与焊接残余应力相互作用，引发应力腐蚀开裂。储罐内液体流动引起的冲刷作用也是一种常见的机械损伤源。当原油高速流动或发生湍流时，液体中悬浮的固体颗粒会冲击金属表面，造成冲蚀，这种机械冲蚀与电化学腐蚀协同作用，形成侵蚀和腐蚀复合破坏机制，加速金属材料的失效。

（4）电化学反应

电化学腐蚀是原油储罐内最基本且普遍的腐蚀形式，其本质是一种电化学过程，在储罐环境中，金属表面与电解质溶液接触，形成了完整的腐蚀电池系统。这一系统包含阳极、阴极、电解质以及电子传导路径，储罐内的水相作为电解质，原油中溶解的氧和硫化氢等溶解气体作为氧化剂，共同促进了电化学反应的发生。氧浓差电池是储罐中另一常见的电化学腐蚀机制，储罐底部沉积物覆盖区域与未覆盖区域之间形成氧浓度梯度，氧浓度低的覆盖区域成为阳极，氧浓度高的非覆盖区域成为阴极，导致覆盖区域下方金属加速腐蚀。储罐内温度分布不均也会导致温差电池的形成，温度较高区域通常成为阳极，加速腐蚀过程。

2 原油储罐内防腐措施研究（1）防腐涂层

防腐涂层是原油储罐防腐蚀体系中最直接有效的屏障保护措施，高质量的防腐涂层系统需要严格的表面处理作为基础，通常采用喷砂或抛丸方式对金属表面进行处理，彻底清除氧化皮和污染物，为涂层提供均匀粗糙的附着基础。储罐内防腐涂装通常采用多层结构设计，底漆直接接触金属表面，需具备良好的渗透性和附着力，常选用富锌环氧或磷酸锌环氧底漆，中间漆提供主要屏障保护，增加涂层厚度和阻隔效果，多选用高固含量环氧涂料，面漆则提供额外保护并抵抗特定介质侵蚀，储罐内壁常用酚醛环氧或无溶剂环氧面漆。

（2）阴极保护

阴极保护是原油储罐内防腐的核心电化学防护技术，其基本原理是将受保护的金属结构转变为腐蚀电池的阴极，从而抑制金属溶解反应。在原油储罐中应用阴极保护时，主要采用牺牲阳极法和外加电流法两种方式，牺牲阳极保护是利用更活泼的金属作为阳极，通过自然电位差与储罐形成原电池，使阳极优先腐蚀，保护储罐金属结构。外加电流保护则是通过直流电源强制输入保护电流，使储罐金属结构阴极极化，达到保护电位，此方法使用惰性阳极，具有保护范围大和保护电流可调的优势，适用于大型储罐和高电阻率环境。

（3）防止机械损伤

储罐制造与安装过程中应严格控制施工质量，尤其是焊接工艺，采用合格的焊接材料和规范的焊接程序，确保焊缝质量，减少应力集中点。焊后进行适当的热处理，消除残余应力，提高金属抗损伤能力，安装过程中，应避免粗暴操作，使用适当的吊装工具和防护措施，防止碰撞和划伤，所有临时支撑和附件应按规范拆除，避免在罐体表面形成锐角或凸起。原油输送和储存过程中，应控制流体流动参数，入罐原油流速应适当控制，避免高速冲刷。可在进料管道末端设计特殊的分流装置，减小冲击力和湍流强度，对含砂量高的原油，可考虑在入罐前设置沉砂装置，减少砂粒对罐壁的磨损。

（4）强化储罐设计合理性

储罐材料的选择应特别慎重，需要根据储存原油的特性选择适当的材料，对于高硫原油，可选用低合金钢或添加适量铬和铜等元素的耐硫钢，对酸性较强的原油，则可考虑采用奥氏体不锈钢或双相不锈钢。材料厚度设计应考虑腐蚀裕量，根据预期服役寿命和年腐蚀速率，合理增加厚度余量。储罐底板宜采用中心低且四周高的锥形或盘形设计，确保凝结水和沉积物能顺利排出，在储罐底部低点设置排水口，安装可靠的排水系统，定期排除底部积水。浮顶罐的设计应特别注意密封系统的可靠性，防止雨水渗入，同时浮顶排水系统应畅通无阻，避免雨水积聚。

3 结论

综上所述，腐蚀问题是影响原油储罐使用寿命的主要因素之一，同时随着国家对石油化工行业安全环保监管力度的不断加强，减少泄漏问题已经成为行业发展的基本要求，因此，需要在储罐使用的过程中采取多种类型的措施全面控制腐蚀问题，全面延长储罐的使用周期，进而减少因设备失效引发的停工甚至更换带来的高额成本。

参考文献

[1] 陈 朋 . 原 油 储 罐 内 腐 蚀 及 防 腐 措 施 分 析 [J]. 石 化 技术,2023,30(12):50-52.

[2]宋江峰. 含硫原油储罐的腐蚀分析及防腐措施[J]. 当代化工研究,2017,(09):3-4.

[3]卫德强,俞接成,张富成,等.含硫原油储罐的腐蚀分析及防腐措施[J].化工机械,2017,44(01):1-5+16.