原油是各类芳香混合物的总和,其本身的腐蚀能力并不足以对油水储罐造成影响,但是原油中含有的无机盐、硫化物以及二氧化碳等,其对设备的腐蚀危害却不容忽视。原油开采过程中采出水中含有的大量钙镁离子,使得油水储罐电导率逐渐增高,加速其电化学腐蚀,使储油罐预期使用寿命远低于其预期寿命。

一、原油储罐腐蚀机理

据调查显示,油水储罐在干燥环境下可以保持长期稳定,仅发生轻微的化学腐蚀。但是在储罐在储存高腐蚀性的油水过程中,由于其内顶部和底部与所处底下不同,其腐蚀特性也不相同,根据主要影响因素对作用对象的不同,可以分为储罐外壁腐蚀与内壁腐蚀两大类。

1.储罐外壁腐蚀

储罐外壁随时间推移,被受到雨水冲刷与风化侵蚀,会出现功能无法满足使用的情况,称为储罐外壁腐蚀,其主要的影响因素是大气中所含的氧气、水蒸气以及雨水中存在的二氧化硫、硫化氢等物质,在储罐外壁会形成电解质溶液,发生电化学反应,加快储罐外壁的腐蚀。 铁离子得到电子,发生阳极反应,而空气中的氧气得到电子,会生成碱,最终在阴极得到氢氧化亚铁,氢氧化亚铁被继续氧化,会生成三氧化二铁与四氧化三铁,在外壁表面形成疏松的的铁锈层,进一步加速储罐外壁的腐蚀。Evans认为当疏松不致密的铁锈在具有氧气与水的潮湿环境下,会成为强烈的氧化剂,诱发阴极反应,最终加速四氧化三铁的产生,当铁锈层干燥时,铁锈层中的四氧化三铁又会被大气中的氧气重新转化为三价铁的氧化物[1]。因此,当储罐外壁长期处于干燥与湿润交替的过程中,被腐蚀的储罐外壁容易受到腐蚀侵害。

2.储罐内壁腐蚀

储罐内部气相相对均匀,腐蚀受到外界影响的情况较少,呈现出均匀腐蚀的特性。储罐内的气相主要由原油及其采出水发出的气态硫化氢为主,同时含包含从阀门进入的水分、二氧化碳以及其他硫化物。在储罐内部,各类气体凝结,最终会形成酸性液态,对储罐内部产生腐蚀作用。 以二氧化碳的腐蚀作用为例,主要在于其可溶于水,二氧化碳与水反应,生成酸性液体,对于金属的极强腐蚀性,部分研究表明,二氧化碳对储罐内部的腐蚀影响效果,甚至重于盐酸。根据作用机理,普遍认为二氧化碳对内壁的均匀腐蚀主要分为两类反应,即非催化的氢离子阴极还原反应与表面吸附的氢离子催化还原反应。以上两种阴极反应其实质还是由于二氧化碳形成的溶解性酸电离出的氢离子对钢材的二价铁的反应。 二氧化碳的局部反应可以按照其腐蚀部位的不同,分为点蚀、流动诱蚀、台地浸蚀。油田采出水一般硬度较高,容易形成碳酸盐。其局部反应主要是由于电偶作用与电极闭塞引起的。

二、油水储罐主要防腐措施

1.储罐外壁清理

定期对油水储罐进行清理,可以直接影响涂层表面的附着力,也可以降低铁锈的进一步腐蚀作用,对储罐外壁进行了清理工作方式主要为开放式的喷砂除锈,但此类方法由于需要用到化学药剂,且需人工进行清扫,往往对操作人员的身体会产生不良影响,且工作量相对较大。因此,喷砂除锈,随着工业化持续推进,也逐渐被更加智能的方式所取代,目前国内应用更多的是钢板抛丸清理方法,此方法可以提升外壁除锈的效率,对操作人员的身体健康影响较小,且能够保持周围环境的安全。

2.罐体表面涂装

采用高压无气喷涂法,进行涂装施工,可以有效避免罐体表面的外壁腐蚀问题。涂装施工的质量可以有效地避免油水储罐的表面腐蚀问题。其中根据影响程度高低,可以分为表面处理、膜厚度、预涂及其他因素影响,表面处理影响占50%,膜厚度影响占到30%,预涂及其他影响因素占到20%。针对其施工工作,还应该从以下方面,重视油水储罐涂装工作,即,第一,重视表面情节;第二,重视涂装层数厚度,合理运用磁性。