储油罐腐蚀机理的分析

罐顶外侧腐蚀

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。

上层罐壁腐蚀的原因同样是因为结露,拱顶罐在储油时,会有储油安全高度的要求,所以最上层壁板从来没有被油浸泡过。这一部位由于罐内油气的挥发、昼夜温差而出现腐蚀。腐蚀速率与结露量、结露时间有关。通常环境温度较高时结露,油罐阳面的腐蚀速率大一些;温差较大时结露,油罐阴面的腐蚀速率更大。

罐底内侧腐蚀

罐底内侧的腐蚀主要是因为油品中含有一定比例的水、溶解氧和Ｈ2Ｓ,ＣＯ2,Ｃｌ-等腐蚀性介质,并含有砂粒。一般来说,罐底内侧的腐蚀多表现为局部腐蚀,点蚀速率可高达1～2ｍｍ/ａ,且温度越高腐蚀速率越大。

 1)硫化物、氯化物对罐底的腐蚀:

Ｆｅ2++Ｓ2 ＦｅＳ Ｆｅ2++2Ｃｌ ＦｅＣｌ

 2) 溶解氧对罐底的腐蚀:

Ｆｅ+Ｈ2Ｏ+1/2Ｏ2 Ｆｅ(ＯＨ)22Ｆｅ(ＯＨ)2+Ｈ2Ｏ+1/2Ｏ2 2Ｆｅ(ＯＨ)3

(3)罐底角焊缝的腐蚀:罐底与罐壁连接处的角焊缝分为内焊缝和外焊缝。该区域焊缝的腐蚀形态与邻近区域一致,但由于受力情况复杂,故罐底角焊缝处的腐蚀极易引起强度不足而失稳或焊缝的脆性开裂失效。

罐底外侧腐蚀

罐底板外侧腐蚀机理为罐底宏电化学腐蚀和罐底微电化学腐蚀。宏电化学腐蚀的特征是氧含量较充足的部位为电池的阴极,腐蚀轻微或不腐蚀;氧含量较少的部位(主要是有粘土部位)为电池的阳极,腐蚀严重。微电化学腐蚀的特征是罐底局部含氧积水部位做为一个相对封闭的电化学体系,腐蚀形态为叠加的大量深浅不等的腐蚀坑。主要表现为角焊缝处壁板腐蚀:雨水或罐基础水渗入罐壁保温层,形成一个潮湿的密闭空间。而保温岩棉中一般含有氯,在这个环境中会出现长期而频繁的干、湿、冷、热的变换,含氯的溶液浓度会越来越高。整个腐蚀过程可用下面的电化学反应式来表达:

阳极反应:

Ｆｅ→Ｆｅ2++2ｅ<  阴极反应:1/2Ｏ2+Ｈ2Ｏ+2ｅ→2ＯＨ-

总反应  Ｆｅ+Ｈ2Ｏ+1/2Ｏ2→Ｆｅ(ＯＨ)2

氢氧化亚铁将转化变为灰黑色的磁性氧化物： 3Ｆｅ(ＯＨ)2→Ｆｅ3Ｏ4+2Ｈ2Ｏ+Ｈ2↑

在氧较充分的条件下,氢氧化亚铁将进一步氧化成氢氧化铁:

2Ｆｅ(ＯＨ)2+Ｈ2Ｏ+1/2Ｏ2→2Ｆｅ(ＯＨ)3↓

氢氧化铁脱水后生成铁锈:

2Ｆｅ(ＯＨ)3→Ｆｅ2Ｏ3↓+3Ｈ2Ｏ或Ｆｅ(ＯＨ)3→ＦｅＯ(ＯＨ)↓+Ｈ2Ｏ

对于最先出现腐蚀产物堆积的部位,溶解的金属离子不能向外扩散,为保持电中性,氯离子就向基体金属与锈层之间的界面运动传输,造成该部位溶液中氯离子浓度高、氧浓度低、呈酸性的闭塞腐蚀电池,致使局部腐蚀,形成蚀坑,最终则导致腐蚀穿孔产生。