浅析含硫原油对储罐的腐蚀现状及防腐蚀措施探讨

浅析含硫原油对储罐的腐蚀现状及防腐蚀措施探讨

2019年04月02日    阅读量：3378    新闻来源： 中国腐蚀与防护网  |  投稿

 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。

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H 2 S、SO 2 、CO 2 及O 2 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、H 2 S、SO 2 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。