储油罐腐蚀特征及失效分析方法

文章摘要：储油罐腐蚀特征及失效分析方法 克拉玛依石化公司现有储油罐中,1990年以前所建罐占总数的2/3以上。据统计,2001～2002年,因腐蚀所引起的储油罐失效事故有9起,经济损失巨大。对储油罐进行腐蚀调查,力求查明原因和确定位置,以便采取相应的防腐蚀措施。 钢制储油罐是石油开采、加工、储运及销售过程中的重要设备,其失效主要由腐蚀引起。相对于石油工业中的其它设备,储油罐腐蚀主要与介质条件、环境条件及储罐结构有关,腐蚀速率比较稳定,故随着储油罐使用年限的延长,腐蚀引起的失效会更加突出。1基本情况1.1 储油罐腐蚀失效统计 2001年11月,420号罐底板发现大量腐蚀坑,最大坑深4ｍｍ;12月

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储油罐腐蚀特征及失效分析方法

    克拉玛依石化公司现有储油罐中,1990年以前所建罐占总数的2/3以上。据统计,2001～2002年,因腐蚀所引起的储油罐失效事故有9起,经济损失巨大。对储油罐进行腐蚀调查,力求查明原因和确定位置,以便采取相应的防腐蚀措施。

钢制储油罐是石油开采、加工、储运及销售过程中的重要设备,其失效主要由腐蚀引起。相对于石油工业中的其它设备,储油罐腐蚀主要与介质条件、环境条件及储罐结构有关,腐蚀速率比较稳定,故随着储油罐使用年限的延长,腐蚀引起的失效会更加突出。

1基本情况
1.1 储油罐腐蚀失效统计
   2001年11月,420号罐底板发现大量腐蚀坑,最大坑深4ｍｍ;12月,217号罐底板和219号罐底板相继腐蚀穿孔;2002年3月,208号罐底板发现大量腐蚀坑,最大坑深2.5ｍｍ;4月,901号罐底板一处腐蚀穿孔;7月,807号罐壁及底板边缘腐蚀减薄,最小厚度1.6ｍｍ;8月,416号罐底板两处腐蚀穿孔;9月,805号罐壁三处腐蚀穿孔,底板边缘最小厚度1.3ｍｍ;11月,419号罐底板外侧腐蚀严重,最小厚度3.5ｍｍ。
1.2 储油罐基础高度调查
   克拉玛依石化公司厂区地势较低,地下1ｍ处可见地下水。对于无完好防水层的储罐基础,地下水很容易通过土壤孔隙浸润基础上层,使储罐底板外侧受到土壤腐蚀。对厂区206座储油罐的基础进行调查,取罐基础相对邻近地面四个方向的相对高度平均值作为基础高度,共有41座罐基础相对高度小于、等于50ｍｍ,占调查总数的25%。
1.3 外保温防水性调查
   储油罐保温层是用以保障特定介质对于温度的要求,一般为半成品罐和沥青罐。对外保温层防水性较差的罐,降水会汇集于保温层中无法逸出,加之较高的罐壁温度,促使罐壁外侧发生腐蚀。经检查,克拉玛依石化公司储油罐保温层普遍存在结构不合理现象,共计有84个储油罐外保温防水性差,占调查总数的50%。主要有两点:(1)基础中的水分因毛细作用而进入保温层;(2)保温层上部无防水檐或防水檐防水效果差。
1.4 罐顶板厚度检测
    储油罐钢板厚度的变化是储罐腐蚀程度的直接反映,但由于储油罐在用,不可能对罐底板进行检测,仅对102座储油罐顶部进行了测厚。确认顶部腐蚀程度属严重(剩余最小厚度≤50%原始厚度)的储罐共计41座,约占检测储罐总数的41%。

2 失效类型及部位
   根据腐蚀原因、腐蚀程度及发生部位将所调查的储油罐腐蚀分为三类:(1)罐顶腐蚀;(2)罐底内侧腐蚀;(3)罐底外侧腐蚀。
2.1 罐顶腐蚀
    包括罐顶外侧腐蚀、罐顶内侧腐蚀、上层罐壁腐蚀。罐顶外侧腐蚀主要发生在罐顶凹陷以及焊缝部位。罐顶内侧腐蚀集中在罐顶与罐壁结合部位,有的离罐壁只有100～200ｍｍ,大多数连片的点蚀部位是在离罐壁500～1000ｍｍ的位置,宽度为1000～2000ｍｍ。上层罐壁腐蚀指罐内壁与气相空间相接触的部分,一般来说罐壁腐蚀速率稍低于罐顶内侧的腐蚀速率。
2.2罐底内侧腐蚀
    包括罐底板内侧腐蚀、罐底内侧角焊缝腐蚀、罐壁内侧下部腐蚀。罐底板内侧腐蚀以点蚀为主,发生点蚀的部位以离罐壁Ｄ/8～Ｄ/4处的环带上较为严重。一般来说,罐底变形、凹陷处、进料口处、人孔附近都是最容易出现点蚀的部位。罐底内侧角焊缝腐蚀一般表现为焊缝下边缘出现微小裂纹。罐壁内侧腐蚀指罐壁内侧与底部沉积物或水相接触的部位,一般为均匀腐蚀。
2.3 罐底外侧腐蚀
    包括罐底板外侧腐蚀、罐底角焊缝处外侧壁板腐蚀。对于基础状况较差(基础无防渗层、表面有粘土、底部较多渗水)的储油罐,罐底板外侧腐蚀都很严重,腐蚀区集中于距罐壁2ｍ的环带上。这类腐蚀是储油罐腐蚀类型中的腐蚀速率最大的(最大可超过2.0ｍｍ/ａ)。罐底角焊缝处外侧壁板腐蚀指保温层内储罐壁板的腐蚀。

3 腐蚀机理分析
3.1 罐顶腐蚀
    罐顶外侧腐蚀主要是由于罐顶受力变形后,表面凹凸不平,凹陷处积水发生电化学腐蚀所致。腐蚀呈连片的麻点,严重时可造成穿孔。一般情况下,焊缝处因承受拉应力,失效破坏更加明显。
    罐顶内侧腐蚀与油品的类型、温度、油气空间的大小有关,原因为油气空间因温差作用而存在结露,油品受热挥发后,其中的Ｈ2Ｓ,ＣＯ2溶解于水膜,再加上氧的作用,形成电化学腐蚀。腐蚀形态呈不均匀的全面腐蚀。浮顶罐罐顶板接触的油气空间很小(内浮顶)或内侧直接接触油面(外浮顶),腐蚀相对轻微,远低于固定顶罐。

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