浅析含硫原油对储罐的腐蚀现状及防腐蚀措施探讨林颐
发布时间:2023-05-19 10:34:26 来源:科技娱乐网
浅析含硫原油对储罐的腐蚀现状及防腐蚀措施探讨
0 前言
石油储罐是重要的能源储存设备,在原油生产、炼油化工、成品油销售及石油战略储备中发挥重要的作用。储罐储存的原油中往往含有单质硫及含硫化合物,这些杂质会对罐体金属造成严重的腐蚀,影响储罐使用寿命,严重的会导致局部穿孔,造成油品泄漏,给企业造成巨大经济损失 。腐蚀产物中的硫铁化合物具有一定自燃性,增加了火灾和爆炸事故发生的几率,危及员工人身安全,必须予以防治中国涂料在线coatingol.com。
1 原油中硫的存在形式及腐蚀机理
1.1 原油中硫的存在形式
原油中硫的存在形式主要有单质硫、H2S、SO2、硫醇硫醚类硫化物、噻吩类硫化物及其它结构复杂的含硫化合物。根据化学性质不同,原油中的硫及硫化物可以分为两大类:①活性硫。活性硫主要有单质硫、H2S及硫醇等,这些活性硫一般分布在沸点低于250℃的轻质组份中,它们能够直接与罐体表面的金属发生化学或电化学反应,对罐体腐蚀性较强;②非活性硫。非活性硫是指噻吩类或硫醚类硫化物,通常分布在沸点高于200℃的重质组份中,这类硫化物性质比较稳定,不易罐体金属发生反应,对罐体腐蚀性较小。
1.2 含硫化合物腐蚀机理
在储罐上部存在一定的空间,当空气中水蒸汽进入储罐,会在罐顶及罐内壁形成液膜,油品中挥发性硫化物硫化氢和二氧化硫与液膜接触,会形成腐蚀性溶液,这些腐蚀性溶液会对罐顶内壁和罐壁内侧造成腐蚀,生成氧化铁、四氧化三铁、硫化亚铁等产物。在罐体内部,硫化氢对储罐腐蚀性最强,主要形成低温H2S-H2O电化学腐蚀和铁的氧化物低温湿H2S腐蚀。在温度较高的情况下,腐蚀产物中的硫铁化合物会与单质硫进一步反应,生成二硫化亚铁和四硫化三铁,铁的氧化物和游离酸,使金属表面腐蚀速率加快,再次生成硫酸亚铁,遇水分解,对罐体造成反复腐蚀。
2 储罐腐蚀现状
2.1 罐顶腐蚀
罐顶表面通常与油品不会直接接触,主要是气相腐蚀,对罐顶金属表面造成腐蚀。罐壁与油品间接接触。气相腐蚀属于电化学腐蚀范畴,其发生的机理是储罐顶部与内壁金属表面形成的凝结水液膜,在腐蚀性气体H2S、SO2、CO2及O2等共同作用下发生电化学腐蚀,对储罐顶部腐蚀较为严重。此外,原油中含有的活性硫化物在腐蚀过程中能生产硫铁化合物,部分硫铁化合物具有自然性,导致储罐出现自然起火,甚至是爆炸的情况,对储罐安全构成威胁。
2.2 罐壁腐蚀
储罐内壁与原油直接接触,原油中的腐蚀性介质会对罐壁造成化学腐蚀,此外,电解质还会对罐壁造成电化学腐蚀。原油中含有的单质硫、H2S、SO2和硫醇等活性硫化物在常温下就可对罐壁造成腐蚀,腐蚀速度较慢,当温度升高时,活性硫化物对储罐的腐蚀速度明显加快,部分非活性硫在高温条件下变成活性硫化物,对罐壁造成腐蚀。储罐通常暴露在外,夏季日照强烈、环境温度高,储罐中的腐蚀性硫化物会对储罐造成较为强烈的腐蚀。储罐液面的高低变化,造成罐内气液界面、油水界面发生变化,从而加速腐蚀。
2.3 罐底腐蚀
储罐底部通常与原油油品或含油污水直接接触,主要是电化学腐蚀,腐蚀较为严重。由于水密度大于原油,储罐在储存和运输过程中,油品内含有的水分会沉积到罐底,罐底呈锥形,这些水分通常矿化度较高,对罐底造成电化学腐蚀。罐底污水中除了含有硫化氢、二氧化硫、二氧化碳和氧气对腐蚀气体外,还含油氯离子、硫酸盐还原菌,对罐底造成电化学腐蚀和微生物腐蚀。此外,由于油水界面存在氧浓度和含盐溶液浓度差异,会造成氧浓度差异腐蚀和电位腐蚀。罐底腐蚀增加了储罐泄漏的风险。
2.4 罐底周围腐蚀
罐底周围在安装过程中需要焊接,焊接部位存在不同电偶,在储存原油或收发原油时,罐体腐蚀速率较快。罐底与罐体接触部位存在一定角度,这些部位腐蚀最为严重,除了发生点蚀外,还发生局部腐蚀,影响储罐使用寿命的往往不是均匀腐蚀,而是局部腐蚀,也即是点蚀或坑腐蚀,储罐一旦出现腐蚀穿孔,原油会发生泄漏,造成直接经济损失,还可能引发火灾和爆炸,危及储罐安全。
3 防腐蚀措施
3.1 电化学保护
电化学保护分为阴极保护和阳极保护,其中阴极保护技术成熟、保护效果好,应用比较普遍。储罐阴极保护主要是向罐体表面补充电极电位,采用辅助涂层对罐体金属进行保护,防止电解质溶液对罐体造成腐蚀。阴极保护技术包括牺牲阳极法和外加强制电流法,由于储罐特殊性,一般采用牺牲阳极法,具体是采用多种合金组成的铝阳极来进行阴极保护,防止储罐金属被腐蚀。阴极保护能够对高硫、高温、高矿化度环境下的原油储罐进行保护。
3.2 金属涂层
金属涂层保护通过在罐体表面金属上喷涂耐腐蚀、耐高温、耐氧化及耐磨蚀的金属或合金涂层,使金属表面被保护起来,使得腐蚀速率降低或消除腐蚀。实际操作中可以通过电镀、热浸镀、扩散镀或热喷涂的方法对罐体内壁涂层,能够起到较好的保护效果。
3.3 非金属涂层
防腐蚀涂料能够起到较好的防腐效果,但其耐热性、导热性、耐磨损性及防渗透性较差,在具体使用非金属涂层时,要针对不同部位腐蚀特点,涂覆不同的防腐蚀层。罐顶易受到气体腐蚀,防腐蚀涂料抗渗透性、耐热性、致密性均要求较高;罐底或罐壁下部,由于搅动程度较大,非金属涂层要求具有较强附着力、延伸率和抗冲击力,应添加耐硫离子腐蚀的涂层;加热盘管部位的涂层应具有较好的耐热性和导热性。涂层涂覆过程中,要严格控制涂层的孔隙率,保证涂层厚度达标,且使涂层均匀覆盖在金属表面。
3.4 金属转化膜
金属转化膜保护法的机理是使金属表面发生化学或电化学反应,生成附着性好且不易溶于水的腐蚀产物膜,即化学转化膜,达到保护金属的目的。
现阶段使用较为普遍的转化膜技术是对钢板进行磷化和钝化处理,具体是钢板镀锌、钢板镀锌镍合金或钢板镀锌铝合金,通过对储罐金属表面进行化学或电化学处理,提高罐体抗腐蚀性能,起到较好的防腐蚀效果。
4 结束语
石油储罐是最重要的能源储存设备,由于油品中普遍存在硫化物,其中单质硫及活性硫硫化物对罐体腐蚀较为严重,且腐蚀产物中的硫铁化合物具有一定自燃性,影响储罐使用寿命、危及储罐使用安全,针对储罐腐蚀问题必须予以防治,对储罐不同部位腐蚀特征,科学合理的选择防腐蚀措施,加强腐蚀监测,减少储罐事故发生的几率,延长储罐的使用寿命。
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