第五章 運工程中金屬腐蝕的特點及防護方法

第五章儲運工程(gōngchéng)中金屬腐蝕的特點及防護方法

§5.1地下管路腐蝕特點和防護方法

5.1.1腐蝕特點

5儲運工程(gōngchéng)中金屬腐蝕發(fā)生腐蝕輸送介質易燃易爆輸送壓力高嚴重后果巨大經(jīng)濟損失1共一百零七頁5.1.2防護方法

針對產(chǎn)生腐蝕的原因，國內外常采取下述防腐蝕措施：l、選用耐腐蝕材料

在特定環(huán)境下選用耐腐蝕材料在經(jīng)濟上也是合理的。在國外城市煤氣管網(wǎng)中逐步推廣應用聚氯乙烯管。在海洋油氣管道中建議采用(cǎiyòng)含銅鈦的合金鋼管等。

2、在輸送或儲存時的介質中加入緩蝕劑抑制內壁腐蝕。

3、采用內、外壁防腐涂層

在管道內壁噴涂環(huán)氧樹脂等，不僅可以防止內壁腐蝕，還可以減少輸送介質的摩阻。外壁涂層主要用瀝青玻璃布和環(huán)氧涂層、聚乙烯。5儲運工程(gōngchéng)中金屬腐蝕2共一百零七頁4、采用陰極保護在管道上通以陰極電流防止管道外壁由土壤造成的腐蝕。由于難以做到絕對完好(wánhǎo)的表面涂層，所以管道的腐蝕控制提倡外涂層與陰極保護聯(lián)合應用。這樣涂層不至于太厚，保護電流也小。見表5－l。5儲運工程(gōngchéng)中金屬腐蝕表5－l不同類型覆蓋層所需的保護電流密度

3共一百零七頁5.1.3防腐絕緣層

所有埋地金屬管道(guǎndào)表面都應涂防腐蝕的覆蓋層，或習慣稱為防腐絕緣層，其功能在于隔絕腐蝕介質、切斷腐蝕電池的外部電路，是管道(guǎndào)防腐的第一道防線。1.防腐絕緣層的質量要求

防腐絕緣層質量的優(yōu)劣主要取決于它的粘結力和耐老化性。要得到性能良好的覆蓋層，除選用合適的材料外，還需選用先進的施工工藝。其質量必須滿足下述要求：有良好的電絕緣性有一定的耐陰極剝離強度的能力。足夠的機械強度有良好的穩(wěn)定性覆蓋層破損后修補容易?？刮⑸镄阅芎谩?/p>

5儲運(chǔyùn)工程中金屬腐蝕4共一百零七頁表5-2外防腐層的性能及使用條件

2常見(chánɡjiàn)外防腐絕緣層5儲運(chǔyùn)工程中金屬腐蝕5共一百零七頁

瀝青防腐層結構或稱防腐絕緣層等級，一般分為(fēnwéi)普通級、加強級和特加強三種。根據(jù)埋設處的土壤腐蝕性等因素來選擇，如對于穿越河流、鐵路、居民區(qū)、有雜散電流影響等地段，采用加強或特加強級。七十年代以來，隨著管道向極地、海洋等自然條件嚴酷地區(qū)的發(fā)展和加熱輸送管道的增多，管道防腐層的選用著眼于發(fā)展復合材料或稱復合結構，以滿足防腐、絕緣、保溫、增強和加重等多功能的要求。5儲運(chǔyùn)工程中金屬腐蝕6共一百零七頁石油瀝青防腐層等級與結構三油兩布、四油三布、五油四布5儲運(chǔyùn)工程中金屬腐蝕7共一百零七頁3.特殊情況下的外防腐層

（1）防腐保溫涂層

用于熱油管道的保溫、防腐的復合結構(jiégòu)。常用硬質、閉孔的聚胺酯泡沫塑料作保溫層，外面再包覆高密度聚乙烯，形成外殼。

（2）水下管道防腐涂層

目前在海洋管道上采用的較典型的結構是在無機鋅二次處理的底漆上涂敷環(huán)氧樹脂的粘結層和中間加強層，最外層是聚丙烯乙烯樹脂。5儲運(chǔyùn)工程中金屬腐蝕8共一百零七頁

（3）沼澤地區(qū)的地下管道

其特點是土壤含水率高，沼澤土中含有較多的礦物鹽、有機酸、堿等，還有細菌腐蝕。因季節(jié)變化土壤的膨脹收縮嚴重，故對沼澤地區(qū)防腐層的化學穩(wěn)定性及電絕緣性要求更高。一般由三層組成，第一層保證粘結及電絕緣性，第二層為特殊抗水層，第三層為加重管道及保證機械強度的保護層。

（4）用頂管法敷設的管道

管道的穿越管段用頂管法施工時，絕緣層必須有較高的抗剪耐磨(naimó)強度。在長期使用下不修理，仍能保證可靠的抗蝕能力。5儲運工程(gōngchéng)中金屬腐蝕9共一百零七頁三層PE介紹

第一層（底層）：熔結環(huán)氧（FBE）厚度一般為60—100μm。以粉末形態(tài)進行噴涂并熔融成膜。這種熱固性粉末涂料無溶劑污染，固化迅速，具有極好的粘結性能。第二層（中間層）：聚烯烴共聚物。它作為膠粘劑的作用(zuòyòng)是連接底層與外防護層，厚度為200～400μm。三層PE中的膠粘劑具有粘結性強、吸水率高、抗陰極剝離的優(yōu)點，而且在施工過程中可以與防護層聚乙烯共同擠出，方便施工。第三層（防護層）：聚烯烴，如低密度聚乙烯、高／中密度聚乙烯，或改性聚丙烯（PP）。一般厚度為1.8～3.7mm，或視工程的特殊要求增加厚度。5儲運(chǔyùn)工程中金屬腐蝕10共一百零七頁5儲運(chǔyùn)工程中金屬腐蝕11共一百零七頁5.1.4管道的陰極保護目的：保護地下和水中的金屬構筑物。原理：要消除金屬結構上的陽極區(qū)，使金屬腐蝕得到控制。方法(fāngfǎ)：埋地油氣管道根據(jù)不同的環(huán)境，選用外加電流的陰極保護或犧牲陽極的陰極保護。1.陰極保護參數(shù)

為使某一腐蝕過程得到抑制，外加的保護電流必須達到一定的數(shù)值，或使經(jīng)外電流極化后的陰極電位降到一定的值。故在陰極保護中常采用最小保護電位或最小保護電流密度作為衡量是否達到完全保護的指標。5儲運(chǔyùn)工程中金屬腐蝕12共一百零七頁（1）最小保護電位為使腐蝕過程停止，金屬經(jīng)陰極極化后所必須達到的電位稱為最小保護電位，也就是(jiùshì)腐蝕電池陽極的起始電位。其數(shù)值與金屬的種類、腐蝕介質的組成、濃度及溫度等有關。根據(jù)實驗測定，碳鋼在土壤及海水中的最小保護電位為-0.85伏左右（相對飽和硫酸銅電極）。在細菌繁殖激烈的地區(qū)，為-0.95伏。按此數(shù)值保護的管道，保護度一般在90％以上。5儲運(chǔyùn)工程中金屬腐蝕13共一百零七頁（2）最小保護電流密度最小保護電流密度是指為使金屬得到(dédào)完全保護，所必需加入的最小保護電流密度。最小保護電流密度的數(shù)值與金屬和腐蝕介質的性質、組成，絕緣層質量等許多因素有關。在不同條件下其數(shù)值變化很大。鋼在不同介質中的最小保護電流度見表5－3。表5-3鋼在不同介質中的最小保護電流密度

5儲運(chǔyùn)工程中金屬腐蝕14共一百零七頁

表面狀態(tài)不同的鋼管，最小保護電流密度見表5－4，可以看出：裸管比有絕緣層的管道需要的保護電流密度大得多；土壤電阻率愈小，需要的保護電流密度愈大。表5-4不同表面狀況鋼管的最小保護電流密度

5儲運(chǔyùn)工程中金屬腐蝕15共一百零七頁由于在實際工作中很難測定腐蝕電池的陰、陽極的具體地點和面積大小，故上表所列數(shù)據(jù)都是按與電解質接觸的整個被保護金屬表面計算的，類似的試驗數(shù)據(jù)對于較小的金屬構筑物，如油罐的罐底、平臺的樁柱等是適用(shìyòng)的。對于沿途土壤電阻率和防腐層質量變化較大的長距離管道，則往往偏差較大。故對于管道的陰極保護，常以最小保護電位和最大保護電位作為衡量標準。

5儲運(chǔyùn)工程中金屬腐蝕16共一百零七頁（3）最大保護電位→受析氫電位的控制

管道通入外加電流后，其負電位提高(tígāo)到一定程度時，土壤液中的H+會在陰極上還原，管道表面析出氫氣。氫的析出會減弱甚至破壞絕緣層的粘結力，加速絕緣層的老化。不同絕緣層的析氫電位不同。瀝青絕緣層在外加電位低于-1.2伏時開始有氫氣析出，當電位達到-1.5伏時有大量氫氣析出。因此，對于瀝青絕緣層最大保護電位取-1.2伏（相對硫酸鋼電板）。聚乙烯涂層的最大保護電位可取-1.50伏。其它防腐絕緣層，最大保護電位應經(jīng)過實驗確定。如聚乙烯涂層的最大保護電位可取-1.5伏。

5儲運工程(gōngchéng)中金屬腐蝕17共一百零七頁2.外加電流陰極保護計算

—投資約為管道投資的1%左右(zuǒyòu)設計內容：保護長度的計算陰極保護站數(shù)和站址確定陰極地床電源設計導線設計絕緣法蘭測試樁及檢查片5儲運(chǔyùn)工程中金屬腐蝕18共一百零七頁（1）管道沿線加電位與電流的分布規(guī)律

如圖5-2所示，外加電流的電源正極接輔助陽極，負極接在被保護管段的中央，這一點稱為匯流點或通電點。電流自電源正極流出，經(jīng)陽極地床和大地流至匯流點兩側管道，在兩側金屬管壁中流動的電流是流向匯流點的。因此，沿線電流密度和電位的分布是不均勻的。圖5-25儲運工程(gōngchéng)中金屬腐蝕19共一百零七頁管道沿線電位分布基本公式推導的兩個基本假設：管道的絕緣層均勻一致(yīzhì)，管道沿線單位面積過度電阻相等因土壤截面積很大，電流經(jīng)過土壤的電阻可忽略不計

設：RP—單位面積的絕緣層電阻，Ω.m2；rT—單位長度金屬管道的電阻，Ω/m；RT—單位長度上電流從土壤流入金屬管道的過渡電阻，Ω.m；D—管外徑，m；則：RT=RP/πD電流電壓分布基本公式

衰減因子5儲運(chǔyùn)工程中金屬腐蝕20共一百零七頁

式中系數(shù)A1、A2、B1、B2可根據(jù)邊界條件求出。邊界條件通常有三種情況：(1)無限長管段的計算：即全線只有一個陰極保護站，線路上沒有用絕緣法蘭。(2)有限長管段的計算：即全線有多個陰極保護站，兩個(liǎnɡɡè)相鄰站之間的管道由兩個(liǎnɡɡè)站共同保護。(3)保護段終點有絕緣法蘭的計算：一般設有陰極保護的管道在進入輸油站或油庫以前須裝設絕緣法蘭，以免保護電流向站內或庫內流失。5儲運工程(gōngchéng)中金屬腐蝕21共一百零七頁（2）保護范圍(fànwéi)的計算1)無限長管道的計算

在匯流點處x=0，I=I0，E=E0，I0為管道一側的電流。距匯流點無限遠處x→∞，I=0，E=0。將此邊界條件代入通解式(5-5)和式(5-6)得A1=0，B1=I0；A2=0，B2=E0。故無限長管道的外加電位及電流的分布方程式為：由以上兩式可解出沿線各處電位與電流(diànliú)的相互關系為5儲運工程中金屬腐蝕22共一百零七頁

如前所述，由于最大保護電位是有限度的，故匯流點處的電位應小于或等于最大保護電位Emax，當沿線的管/地電位降至最小保護電位Emin處，就是保護段的末端。故一個陰極保護站所可能保護的一側的最長距離，可由式（5-8）算出。取E0=Emax，E=Emin，x=Lmax代入，可得

在匯流點處，x=0，故匯流點一側的電流為:由式（5-9）和式（5-10）可見，陰極保護管道所需保護電流I0的大小和可保護段落長度受防腐層電阻(diànzǔ)的影響很大。防腐層質量好，則電能消耗少，保護距離也長。5儲運(chǔyùn)工程中金屬腐蝕23共一百零七頁2)有限長管道的計算

有限長管道的保護(bǎohù)段即指兩個相鄰的陰極保護(bǎohù)站之間的管段，或兩端設有絕緣接頭的管段近似按有限長考慮。其極化電位和電流的變化受兩個站的共同作用。由于兩個站的相互影響，將使極化電位變化曲線抬高，因此，有限長管道比無限長管道的保護(bǎohù)距離長。5儲運工程(gōngchéng)中金屬腐蝕24共一百零七頁有限長管道一側的保護長度

考慮到雙曲余弦函數(shù)這項很小，可近似忽略，將上式簡化為5儲運(chǔyùn)工程中金屬腐蝕25共一百零七頁將有限長管道與無限長管道的公式進行比較可見：

（1）無限長管道的電位是按指數(shù)函數(shù)的規(guī)律變化，而有限長管道是按雙曲函數(shù)的規(guī)律變化，故有限長管道電位和電流分布的變化較緩慢，其保護距離(jùlí)比無限長管道長。（2）有限長管道消耗的電能比無限長管道少。

管道末端有絕緣法蘭的計算與有限長管道的計算結果相近，故實際工作中都按有限長計算。

5儲運工程(gōngchéng)中金屬腐蝕26共一百零七頁

根據(jù)上述公式，可以估算被保護管道(guǎndào)全線所需的陰極保護站的數(shù)量及其位置（通常盡可能設在泵站或壓縮機站上）。但必須強調指出的是：在上述推導過程中忽略了土壤中的IR降，并認為沿線防腐層過渡電阻均勻一致；實際上在幾十公里長的管道(guǎndào)沿線，不僅土壤電阻率變化較大，防腐層質量也難能一致，故在設計中要留有一定的余地。5儲運工程(gōngchéng)中金屬腐蝕27共一百零七頁3、犧牲陽極保護（1）犧牲陽極的使用范圍

犧牲陽極是最早應用的陰極保護方法。根據(jù)實踐經(jīng)驗一般認為：犧牲陽極只適用于土壤(tǔrǎng)電阻率較低、埋地管道防腐層電阻率比較高的場合，對于新建管道，防腐層電阻率小于104

Ω.m2時，不易采用犧牲陽極保護。當土壤電阻率大于100Ω.m時，也不易采用犧牲陽極保護。良好的導電性，與土壤有穩(wěn)定的接觸電阻電流密度小，化學穩(wěn)定性好腐蝕率小有一定的機械強度價格低，來源方便（2）

對陽極材料的要求5儲運(chǔyùn)工程中金屬腐蝕28共一百零七頁（3）常用的犧牲陽極材料

常用的犧牲陽極材料有鎂、鋅、鋁及其合金。在土壤環(huán)境中適用的犧牲陽極只有(zhǐyǒu)鎂、鋅及其合金。鋁合金犧牲陽極目前只限于海水或油罐底部的水層等環(huán)境中使用（主要是陽極的腐蝕產(chǎn)物氫氧化鋁膠體在土壤中無法疏散，使陽極鈍化而失效）。在選擇使用何種犧牲陽極進行保護時，具體問題具體分析。犧牲陽極種類選擇參見下表。5儲運工程(gōngchéng)中金屬腐蝕29共一百零七頁（4）

安裝方式長輸管道：距匯流點垂直距離一般取300～500m，對電流分布影響不大。在地下管道密集的地方，可采用深埋陽極裝置，即把陽極垂直埋在地下幾十米到一、二百米深，以減小對其它金屬管道的干擾。（5）陽極接地裝置的計算1)接地電阻的計算

輔助陽極的接地電阻，因地床結構不同而有所區(qū)別。各種結構的接地電阻的計算公式可參見有關手冊。這里(zhèlǐ)給出三種常用埋設方式的陽極接地電阻計算公式。

5儲運工程(gōngchéng)中金屬腐蝕30共一百零七頁①單支立式陽極接地(jiēdì)電阻的計算(l>>d)5儲運工程(gōngchéng)中金屬腐蝕t—由地表面到陽極中部的距離，m；l—陽極長度，m；ρ—土壤電阻率，Ω.m；ρ—填料層電阻率，Ω.m；d—陽極外徑，m；da—填料層直徑，m。31共一百零七頁5儲運(chǔyùn)工程中金屬腐蝕②單支水平式陽極接地電阻的計算(l>>d)t—由地面到陽極中心的距離，m有填料層時計算公式③一組垂直陽極單根垂直陽極的接地電阻，Ω垂直陽極根數(shù)屏蔽系數(shù)32共一百零七頁5儲運(chǔyùn)工程中金屬腐蝕④使用年限

陽極重量，kg陽極消耗率，kg/A.a保護電流，A陽極利用系數(shù)，一般取0.8533共一百零七頁5儲運(chǔyùn)工程中金屬腐蝕4、增大保護距離的方法（1）屏幕接地原理：使進入(jìnrù)管路的陽極電流受到限制（2）電位法原理：削減匯流點處的峰值電位以達到增大保護距離的目的5、絕緣法蘭、測試樁、檢查片

（1）絕緣法蘭目的：為了防止保護電流流失和對未保護的金屬管道和設備的干擾。安裝位置：站（庫）的進出口管道河流穿跨越段有雜散電流地段不同材質、新舊管道的連接處34共一百零七頁（2）測試樁目的：為了監(jiān)測管道的保護情況。安裝位置：一般(yībān)1公里個，可與里程樁結合河流、鐵路穿越段兩側與其它管道交匯處（3）檢查片目的：為了定量了解陰極保護的保護效果。安裝位置：選擇典型地段埋設5儲運(chǔyùn)工程中金屬腐蝕6、外加電流陰極保護的維護與管理確保電源設備的正常運轉經(jīng)常檢測整流器的輸出電壓和電流、匯流點電位定期檢測沿線管地電位的分布情況定期檢測陽極接地電阻值定期檢測絕緣法蘭的絕緣性能35共一百零七頁5儲運工程(gōngchéng)中金屬腐蝕§5.2雜散電流的腐蝕及防護

5.2.1概述雜散電流：指在規(guī)定的電路(diànlù)或意圖電路(diànlù)之外流動的電流。電蝕（干擾腐蝕）：由雜散電流的產(chǎn)生，促使金屬構筑物腐蝕等一系列過程或現(xiàn)象。36共一百零七頁5儲運工程(gōngchéng)中金屬腐蝕

如右圖所示，管道的陰極保護系統(tǒng)附近有一條未受保護的電纜，流人電纜的陰極保護電流在緊靠管道的部位流出，在流出的部位電纜發(fā)生腐蝕。37共一百零七頁5儲運(chǔyùn)工程中金屬腐蝕5.2.2直流電力系統(tǒng)引起的腐蝕1、直流電力系統(tǒng)中對腐蝕的影響

直流電力系統(tǒng)—電車(diànchē)、電氣化鐵路、以接地為回路的輸電系統(tǒng)等。2、比較地下管道電位及電流無雜散電流腐蝕電池的電位差零點幾伏有雜散電流電位差離達8-9v，電流可達幾百A后果：①雜散電流可影響幾十公里的范圍

②大大加快了腐蝕穿孔的速度：壁厚7～8mm的管道，投產(chǎn)四五個月后發(fā)生腐蝕穿孔。38共一百零七頁5儲運工程(gōngchéng)中金屬腐蝕

電流從供電所的發(fā)電機流經(jīng)輸出饋電線、電車、軌道，經(jīng)負極母線（回歸線）返回發(fā)電機。在鐵軌連接不好、接頭電阻大處，部分電流將由軌道絕緣不良處向大地漫流，流人管道后又返回鐵軌。雜散電流的這一流動過程形成了兩個由外加電位差而建立的腐蝕電池，使鐵軌及金屬管道均受腐蝕，39共一百零七頁5儲運(chǔyùn)工程中金屬腐蝕3、防止腐蝕的措施

排流保護：用絕緣的金屬電將被保護管道與排流設備連接，將雜散電流(diànliú)到器鐵軌或回歸線上。方法：①簡單排流保護：極性不變②

極性排流保護：極性可變，在電路中接入二極管，便電流→軌道③

接地式排流：將管路與埋地陽極陽極相連（更換陽極）④

強制排流：在管道與接地陽極或鐵軌間接恒電位儀，在外加電位差下強制排流注意：由于雜散電流對管道影響時，電位變化度較大，所以地下管道采用排流保護的管段，一般不采用陰極保護40共一百零七頁5儲運(chǔyùn)工程中金屬腐蝕如圖（a），把管道與電鐵變電所中的負極或回歸線（鐵軌），用導線直接連接起來。這種方法(fāngfǎ)無需排流設備，最為簡單，造價低，排流效果好。但是當管道對地電位低于鐵軌對地電位時，鐵軌電流將流人管道內（稱作逆流）。為了防止逆流，使雜散電流只能由管道流人鐵軌，必須在排流線中設置單向導通的二極管整流器、逆電壓繼電器等裝置，這種裝置稱排流器。直接排流直接排流41共一百零七頁5儲運(chǔyùn)工程中金屬腐蝕強制排流接地排流在管道和鐵軌的電氣(diànqì)接線中加人直流電流，促進排流管道中的電流流人接地極，散流于大地，然后再經(jīng)大地流回鐵軌

42共一百零七頁5儲運(chǔyùn)工程中金屬腐蝕3、排出(páichū)電流計算管道與鐵軌間電位差，V排流導線電阻，Ω排流器內阻，Ω管道接地過渡電阻，Ω鐵軌接地電阻，Ω其中：

r3—管道縱向電阻，Ωω3—管道泄漏電阻，Ωr4—鐵軌縱向電阻，Ωω4—鐵軌泄漏電阻，Ω43共一百零七頁5.2.3陰極保護的干擾腐蝕

金屬構筑物的陰極保護系統(tǒng)，其保護電流流入大地，引起土壤電位改變，使附近的金屬構筑物受到地電流的電解腐蝕，這種腐蝕稱為干擾腐蝕。1、分類（1）陽極干擾

在陽極地床附近的土壤將形成(xíngchéng)正電位區(qū)，電流從靠近陽極地床部分流入而從管道另一部分流出，在流出地方發(fā)生腐蝕。這種情況稱為陽極干擾。（2）陰極干擾

陰極保護的管路，附近的土壤電位較低，若有其它金屬管路經(jīng)過這個區(qū)域時，則有電流從遠端流入金屬管路，而從靠近陰極保護管路的地方流出，流出的地方發(fā)生腐蝕，稱為陰極干擾。陰極干擾影響的范圍較小，通常局限于管路交叉處。5儲運(chǔyùn)工程中金屬腐蝕44共一百零七頁（3）合成干擾

在城鎮(zhèn)或工礦區(qū)，長輸管路常常經(jīng)過陰極保護系統(tǒng)的陽極地床后又經(jīng)過陰極區(qū)域，在這種情況下其干擾腐蝕由兩方面合成。在陽極區(qū)獲得電流又在交叉處陰極吸引下泄放電流引起腐蝕，從而(cóngér)構成合成形式的干擾腐蝕。

（4）誘導干擾

土壤中電流以某一金屬構筑物作媒介所引起的腐蝕稱誘導干擾蝕。如地下金屬管路經(jīng)過某陰極站的陽極地床附近而不靠近陰極，但是它靠近另一條地下管路（或其它金屬構筑物）此管路恰好又與被保護管路交叉，在這樣情況下，將有電流從陽極區(qū)附近進入靠近的管路經(jīng)交叉管道最后在陰極區(qū)流出。在這兩條管路流出電流的部位遭到腐蝕。5儲運工程(gōngchéng)中金屬腐蝕45共一百零七頁（5）接頭干擾

接頭處由于(yóuyú)電位不平衡而引起的腐蝕。例如油氣田回注水管道，在絕緣法蘭兩端管路內壁上引起的腐蝕稱接頭干擾蝕。干擾腐蝕形式見圖5－17。

圖5—17干撫腐蝕示意圖a.陽極干撫b.陰極干撫c.合成干擾d.誘導干擾e.接頭干擾

5儲運(chǔyùn)工程中金屬腐蝕46共一百零七頁2.對陰極保護干擾腐蝕，可采取下述防護方法（1）提高防腐絕緣層的質量。（2）設計時應使未保護管道盡可能遠離用極保護系統(tǒng)。（3）對于陽極干擾腐蝕，可以在距陽極較遠有電流從管道流出的部位安裝一個犧牲陽極，使干擾電流經(jīng)犧牲陽極流入地下(dìxià)。（4）采用“均壓線”方法，即將未保護管道與陰極保護道用導線連接起來，同時進行陰極保護。其連接點最好放在腐蝕最強的地方，在接頭的連線中附加一電阻器。以便調節(jié)未保護管道受保護的程度。對于平行管道，可采取一個陰極站綜合保護在管道沿線每隔500米左右進一均壓線，保持各處電位平衡。但要注意防止在切斷電源時在平行管道之間由于自然電位不同而形成腐蝕電池。5儲運工程(gōngchéng)中金屬腐蝕47共一百零七頁§5.3集輸系統(tǒng)腐蝕

5.3.1油田金屬腐蝕與防護1、油田金屬腐蝕概況

由1987年石油天然氣總公司對國內9個油田金屬腐蝕情況調查得知，每年因腐蝕所造成的直接經(jīng)濟損失達3895萬元（未包括勝利油田）。據(jù)勝利油田生產(chǎn)資料統(tǒng)計(tǒngjì)，1982～1988年全油田集結系統(tǒng)因腐蝕穿孔而更換1533次，少產(chǎn)1.25×105t原油，1988年注水管道破漏202次，減少注水量7.15×105m3；7年中因腐蝕報廢污水站6座，近1～2年內還有8座污水站也需報廢或大修。5儲運(chǔyùn)工程中金屬腐蝕48共一百零七頁

中原油田自1979年開發(fā)以來，腐蝕(fǔshí)不但給油田生產(chǎn)造成了嚴重危害，使油田蒙受了巨大的經(jīng)濟損失，同時也造成了不同程度的環(huán)境污染。文一聯(lián)污水處理站運行僅五年多時間，就全站腐蝕(fǔshí)報廢折除。到90年底，全油田已有400km管線需更新，急需更換的達150km以上。鋼質容器腐蝕(fǔshí)報廢的9座，腐蝕(fǔshí)更新的20座。僅用鋼質管道、容器、油管、地面設施等腐蝕(fǔshí)損失約4億元。

玉門油田腐蝕狀況調查表明，1989年前因腐蝕報廢的管線達322.23km，腐蝕報廢的油水罐130座。僅1989年因腐蝕穿孔3631次，更新改造條輸管線97.33km其費用為180.99萬元。5儲運工程(gōngchéng)中金屬腐蝕49共一百零七頁2、腐蝕原因分析①

輸送介質中含O2、H2S、CO2、礦物鹽和硫酸鹽還原菌等等，造成化學、電化學和生物共同作用引起的腐蝕。腐蝕形態(tài)有均勻腐蝕、孔使、應力腐蝕等。②油水大循環(huán)造成了嚴重的系統(tǒng)設備、管線內腐蝕。在大循環(huán)中，油田水和注入水一般都是礦化度高、水溫高、導電性強，并經(jīng)有一定量的硫化氫和二氧化碳。在清水和污水混注時有適合還原生長的條件，在水處理過程中還進人一定數(shù)量的氧。由于這些原因，使油田水的腐蝕非常嚴重③鋼質管道內防腐補口管接頭焊接時高溫影響使涂層失效，造成在內譯注(yìzhù)處集中腐蝕。對焊接接頭涂層的內、外補口處理，外涂層補口較易進行、管內壁補口技術則是國內外公認的技術難題。5儲運工程(gōngchéng)中金屬腐蝕50共一百零七頁④埋地硬質聚胺脂泡沫“黃夾克”保溫管腐蝕

在防腐廠內預制發(fā)泡成型時原料配比和料溫控制不當，造成保溫層發(fā)泡不充分、不閉合，管端無防水密封。現(xiàn)場焊縫補口時，保溫層被劃傷或老化龜裂，使水滲透到泡沫內與阻燃劑反應(fǎnyìng)析出紀離子腐蝕管外壁。⑤雜散電流影響⑥各種鋼質污水罐、含水油罐、容器和設備由于工業(yè)大氣、潮濕環(huán)境引起的外壁腐蝕和嚴重的內腐蝕，使設備壽命大大縮短甚至整個站場系統(tǒng)報廢重建。5儲運(chǔyùn)工程中金屬腐蝕51共一百零七頁3、防腐蝕對策（1）采取注入水質密閉、脫氧、殺菌、緩蝕和內防隊襯里綜合治理的技術措施，防止注水和污水系統(tǒng)管線、設備的內腐蝕。（2）采用區(qū)域性電法保護技術，防止井下和管網(wǎng)、儲罐底板的外壁腐蝕。（3）加強管道內涂層補口及內涂層質量檢測、補涂機具(jījù)的研制，提高補口技術水平。（4）加強新型價廉的保溫防腐材料研究，改進聚胺脂泡沫黃夾克防腐保溫層質量和補口技術。5儲運(chǔyùn)工程中金屬腐蝕52共一百零七頁（5）對系統(tǒng)進行綜合性考慮。加強防腐涂料名蝕劑、電化學保護、機泵閥門的耐腐蝕材質研究。推廣應用聚乙烯、復合玻璃鱗片、環(huán)氧煤瀝青粉末(fěnmò)等新涂層。（6）玻璃鋼管道應用玻璃鋼管道在勝利油田首次應用是1986年，在辛三站采出水處理中得到應用。不飽和聚植樹脂固化成型的玻璃鋼，可完全防止污水和鹽、堿、土壤對管道內、外留的腐蝕。玻璃鋼管道管壁平滑、阻力小，重量輕，雖然一次性投資大一些但使用時間長，經(jīng)濟上是合算的。因此在現(xiàn)河污水站方案設計時，考慮到污水的礦化度高、腐蝕性強，進行技術經(jīng)濟對比后，決定全流程上選用玻璃鋼管道。5儲運(chǔyùn)工程中金屬腐蝕53共一百零七頁

中原油田為了延長注水系統(tǒng)站內管網(wǎng)和容器內部構件使用壽命，站內應用了玻璃鋼管道，現(xiàn)在(xiànzài)污水處理站內管網(wǎng)已推廣應用。新建過濾罐操作間全部應用玻璃鋼。文國第一中心污水站開始已將收油罐、斜板沉降罐及沖洗罐、洗井水回收罐和過濾等容器的內部構件全部換成玻璃鋼。5儲運(chǔyùn)工程中金屬腐蝕54共一百零七頁5.3.2氣田金屬腐蝕與防護

天然氣從井口采出經(jīng)分離、計量，集中起來輸送到天然氣處理廠，含CO2和H2S少的天然氣也有直接(zhíjiē)進入輸氣干線的情況。在集輸過程中管線設備受到濕天然氣的電化學腐蝕和外壁土壤腐蝕、大氣腐蝕，其中最危險的是H2S腐蝕，其次是CO2腐蝕。

5儲運工程(gōngchéng)中金屬腐蝕55共一百零七頁1、含硫天然氣的腐蝕與防護

含硫天然氣在鉆采、輸氣及凈化過程中對鋼材的腐蝕主要有電化學腐蝕、氫致開裂（HydrogenInduceCracking，簡寫HIC）和硫化物應力腐蝕破裂（SulfideStressCorrosionCracking，簡寫SSCC）。四川開發(fā)的氣田中含硫氣田占有相當比例。在含硫氣田開發(fā)中，腐蝕會造成油套管斷裂、井口裝置失靈、集輸管線爆破等嚴重事故，不僅影響天然氣生產(chǎn)、經(jīng)濟損失，而且(érqiě)嚴重威脅著人員的生命安全。5儲運(chǔyùn)工程中金屬腐蝕56共一百零七頁（1）含硫天然氣腐蝕的主要類型5儲運(chǔyùn)工程中金屬腐蝕57共一百零七頁（2）硫化氫腐蝕腐蝕機理

在硫化氫溶液中，含有H+、HS-、S2-和H2S分子(fēnzǐ)，它對金屬的腐蝕是H+、S2-和H2S在陰極、陽極的去極化過程，其中H2S隨條件不同影響也不同。H2S易溶于水，并立即逐步電離：5儲運(chǔyùn)工程中金屬腐蝕鐵在H2S溶液中腐蝕時，其反應為58共一百零七頁5儲運工程(gōngchéng)中金屬腐蝕陽極反應(fǎnyìng)的腐蝕產(chǎn)物為總反應腐蝕產(chǎn)物還有其他的硫化鐵，如FeS2、Fe3S4等。硫離子S2-有效地使陰被反應所析出的氫原子不易化合成氫分子逸出，而在鋼表面富集，且繼續(xù)進人鋼內，造成更大的危害。不僅高強度鋼會發(fā)生氫致開裂的脆性破壞，而且中強度鋼（300MPa＜σs＜600MPa），甚至低強度鋼（σs＜300MPa）也顯示氫致開裂的破壞。59共一百零七頁硫化氫腐蝕特點

硫化氫離解產(chǎn)物HS-、S2-對腐蝕有加速作用。它們吸附在金屬表面上形成Fe(HS)-復合離子，使金屬電位向負值移動，促使陰極放氫加速和鐵原子鍵強度(qiángdù)減弱，使鐵更容易進入溶液。因此，使失重腐蝕速度加快。腐蝕產(chǎn)物還有其他的硫化鐵，如FeS2、Fe3S4等。硫離子S2-有效地使陰被反應所析出的氫原子不易化合成氫分子逸出，而在鋼表面富集，且繼續(xù)進人鋼內，造成更大的危害。不僅高強度鋼會發(fā)生氫致開裂的脆性破壞，而且中強度鋼（300MPa＜σs＜600MPa），甚至低強度鋼（σs＜300MPa）也顯示氫致開裂的破壞。5儲運工程(gōngchéng)中金屬腐蝕60共一百零七頁氫脆和硫化物應力腐蝕破裂的原因

在理論上有各種說法，如內壓力理論、晶格脆化理論及應力破裂理論等，至今還未取得一致的看法。比較經(jīng)典的是內壓力理論，認為表面生成的氫原子在向鋼材內部(nèibù)擴散過程中上到裂縫、空除、晶錯、夾雜物或其它缺陷時，原子氫就在這些地方結合成分子氫，氫分子體積是氫原子的20倍。

由于體積膨脹在鋼材內部產(chǎn)生極大的內壓力，致使低強度鋼材鼓泡。高強度鋼材塑性變形小，就在鋼材內部引起微裂紋，使鋼材變脆即為氫脆。硫化物應力腐蝕破裂，就是鋼材在足夠大的外加拉應力或內部殘余張力作用下使鋼材微裂紋進一步擴展引起破裂。5儲運(chǔyùn)工程中金屬腐蝕61共一百零七頁硫化物應力腐蝕破裂特征

使用時間短，幾分鐘或幾個月內產(chǎn)生突然斷裂；呈脆性破壞，斷口平整(píngzhěng)，無塑性變形；起爆口多發(fā)生在應力集中的部位；低應力下破壞，有時使用應力只相當于屈服應力的百分之幾就會突然脆斷。5儲運工程(gōngchéng)中金屬腐蝕62共一百零七頁（3）含硫天然氣對采氣、輸氣設備的腐蝕對采氣設備的腐蝕

油管內外壁和套管內壁、井口閥門、閥桿、閥板發(fā)SSCC和脆斷；氣流中帶有液滴、巖屑和砂粒，使得閥板和彎頭等處發(fā)生嚴重沖蝕及磨蝕。腐蝕產(chǎn)物硫化鐵還造成閥桿閥板卡死。井口壓力表導壓管因硫化物應力腐蝕而爆破等事故。集輸管線的腐蝕

高壓集輸管線5～6MPa以上的硫化物應力腐蝕破裂一般發(fā)生在大面積電化學失重腐蝕之前，溫度升高相對濕度減低，水氣冷凝可能性減少，腐蝕速度降低(jiàngdī)；氣體速度增加，冷凝波被氣流帶走分布在管壁上，在金屬表面形成水膜，使腐蝕速度迅速增加。如果氣流速度達到15～20m/S，使液膜拉斷，這時腐蝕速度下降；地形低凹處積泥引起大面積腐蝕，在氣液兩相界面處，腐蝕尤為嚴重。5儲運(chǔyùn)工程中金屬腐蝕63共一百零七頁（4）防止含硫天然氣腐蝕的措施選用耐腐蝕材料

為了確保含硫天然氣采輸?shù)恼＿\行，應根據(jù)采氣系統(tǒng)和集輸系統(tǒng)的運行條件（壓力、溫度(wēndù)和介質的腐蝕性等），參照相關標準，經(jīng)濟合理地選用抗硫材料。緩蝕劑保護

使用緩蝕劑，以保護膜形式隔離腐蝕環(huán)境與設備。在四川含硫氣田采用抗硫材質主要是為防止氫脆及硫化物應力腐蝕破裂，而添加級蝕劑主要是為防止含硫氣的電化學失重腐蝕。常用的緩蝕劑有1901、粗吡啶、7251、CT2-1等。5儲運工程(gōngchéng)中金屬腐蝕64共一百零七頁工藝性防腐措施

在不降低過程處理能力和不損害生產(chǎn)性能范圍內，對原料進行預處理或稍許改變操作條件，以期獲得防腐效果，這種方法稱為工藝性防腐。它包括腐蝕介質的脫除、溫度、壓力、流速、應力及pH值的控制。工藝性防腐關鍵是脫水(tuōshuǐ)。因為在濕H2S環(huán)境下引起的腐蝕反應是產(chǎn)生大量的H吸收；濕H2S氣體對低運行壓力條件下管道的內應力集中處危害極大，對管網(wǎng)升壓運行也構成了威脅。5儲運工程(gōngchéng)中金屬腐蝕65共一百零七頁2、氣田開發(fā)中的二氧化碳腐蝕問題

七十年代以來由于深層含CO2氣藏的開發(fā)、油田注CO2強化開采工藝(gōngyì)的發(fā)展及地熱井開發(fā)等，都促使對CO2腐蝕與防護的研究。我國氣田開發(fā)中CO2腐蝕問題也日益突出。四川威遠氣田，從氣井中取出的油管有嚴重的抗蝕甚至穿孔。中壩氣田須二氣藏不含H2S只含0.54％CO2，但從氣井中取出的油管腐蝕穿孔；輸送脫硫后天然氣的某長輸管線曾多次爆破，按其腐蝕環(huán)境及腐蝕特征，認為主要是CO2腐蝕。華北油田含CO2的氣井也出現(xiàn)嚴重的腐蝕。南海崖13-l氣田天然氣中含CO210%，勝利油田的氣田氣中CO2含量達12％，華北油田潛山構造伴生氣中CO2含量高達42%左右。CO2腐蝕問題是值得重視的。5儲運工程(gōngchéng)中金屬腐蝕66共一百零七頁（1）二氧化住腐蝕機理

CO2腐蝕可理解為天然氣中的地溶解于水，生成碳酸后引起(yǐnqǐ)的電化學腐蝕?；痉磻綖椋?/p>

陽極(yángjí)反應

陰極反應5儲運工程中金屬腐蝕67共一百零七頁

有的專家認為碳酸具有相當高的pH值，增加了鐵的溶解速度，另一方面未離解的碳酸在陰極反應過程對氫的釋放(shìfàng)起加速作用。

因此在相同pH值條件下，碳酸比其它(qítā)能完全離解的酸有更大的腐蝕性。5儲運工程中金屬腐蝕68共一百零七頁

腐蝕產(chǎn)物FeCO3、Fe3O4等在金屬表面能形成保護膜，有膜保護時腐蝕速度大大降低。膜生成的不均勻或破損，常出現(xiàn)局部的不均勻腐蝕。能否在金屬表面生成均勻穩(wěn)定的保護膜，受到CO2分壓、溫度、流速(liúsù)、水中各種金屬或非金屬離子含量、共存的H2S含量、鋼材的金相變化等各種條件的影響。5儲運工程(gōngchéng)中金屬腐蝕69共一百零七頁（2）二氧化碳腐蝕的防護措施

目前防止(fángzhǐ)嚴重的CO2腐蝕主要措施是用抗蝕金屬材料、表面涂層保護、加注緩蝕劑及工藝措施。這些措施必須在著手開發(fā)氣田時就決定，特別是海上油氣田開發(fā)，如果最初決定的措施不當，補就十分困難?？刮g材料選擇

在濕CO2環(huán)境中含Cr的不銹鋼有較好的抗蝕能力。七十年代以來9Cr-1Mo、13Cr等馬氏體鉻鋼成功地用于井下管系，而22～25Crα-γ雙相不銹鋼的抗蝕能力較前者更穩(wěn)定。5儲運(chǔyùn)工程中金屬腐蝕70共一百零七頁加注緩蝕劑

國外常用康托爾（Kontal）系列緩蝕劑及納爾科（Nalco）公司的2VJ－612緩蝕劑等，據(jù)稱對抑制(yìzhì)CO2腐蝕有好的效果。內壁涂層和襯里

在管道、容器的內壁采用樹脂、塑料等涂層、襯里保護，已成為防止腐蝕的常用方法。在壓力較高的情況卞采用0.12～0.2mm厚度的酚醛、環(huán)氧改性酚醛樹脂類涂料，有較好的抗蝕能力，但不耐磨蝕。為了提高耐磨蝕能力可以加廣涂層。地面低壓管道及容器可采用玻璃鋼或聚乙烯、聚氯乙烯材里效果也比較好。5儲運工程(gōngchéng)中金屬腐蝕71共一百零七頁§5.4金屬油罐的腐蝕與防護5.5.1

概述

在油氣儲運系統(tǒng)中，儲存(chǔcún)是一個重要環(huán)節(jié)。目前大多采用鋼質儲罐，也有少量的混凝土。玻璃鋼非金屬儲罐。鋼質儲罐在運行當中，經(jīng)常遭受內、外環(huán)境介質的腐蝕。內腐蝕主要為內部儲存介質（油、氣、水）、罐內積水（油品中分離水）及罐內空間部分的凝結水汽的腐蝕作用；外部腐蝕則為大氣腐蝕。土壤腐蝕、雜散電流干擾腐蝕及保溫層結構吸水后的腐蝕影響等。5儲運工程(gōngchéng)中金屬腐蝕72共一百零七頁

據(jù)1986年對9個油田的調查顯示，共有油、氣、水容器11449臺，因腐蝕造成容器穿孔1615次（外腐蝕681次。內腐蝕934次），平均穿孔率為0.14次／（臺·年）。1995年管道局統(tǒng)計共有大型儲罐180多座，最大單座罐容量為10X104m3。按儲罐役齡分，15a以上的占71.1％，5～15a的占22.2％，5a以內的占6.l％?？梢?，大部分儲罐已“老齡化”。從1988年起，鋼質儲罐的整治工作已開始。通常儲油罐的漏油事故多發(fā)生在運行7a以后，運行10～15a時孔蝕次數(shù)(cìshù)頻率增加，也有少數(shù)油罐使用30a以上未發(fā)現(xiàn)漏油事故的。5儲運工程(gōngchéng)中金屬腐蝕73共一百零七頁5儲運工程(gōngchéng)中金屬腐蝕74共一百零七頁5.5.2金屬油罐腐蝕原因分析整體分析：外壁：受大氣和土壤的腐蝕（罐頂焊縫和凹陷處，地下隱蔽庫，洞庫，沿海）內壁；受油、水、氣的腐蝕

1、罐外壁與罐頂外表面的腐蝕特征：受大氣腐蝕機理：罐頂外表面易積水的部位，形成氧電極（O2，H2O）2、罐底板外側

特征：受土壤腐蝕，不易檢查，維修困難（底板焊縫防腐層往往被破壞，罐底周邊(zhōubiān)沒用瀝青封好，大型罐出現(xiàn)不均勻沉時，也會因氧濃差電池造成底外則腐蝕）5儲運(chǔyùn)工程中金屬腐蝕75共一百零七頁3、金屬油罐的內腐蝕

金屬油罐內腐蝕的部位和程度，取決于所儲油品的性質。通常分為罐頂氣相腐蝕；與油品接觸的罐壁內側和與罐底水接觸的罐底內表面腐蝕。（1）罐頂內部的氣相腐蝕特征：在罐壁內表面形水膜，溶解CO2、SO2、H2S等→電解質→形成電化學腐蝕

機理：a)原油（H2S、H2O），促進陽極(yángjí)、陰極去極化作用b)氣相中含有少量SO2（約0.01%發(fā)生酸循環(huán)再生作用，加劇腐蝕5儲運工程(gōngchéng)中金屬腐蝕76共一百零七頁

SO2首先吸附在金屬表面上，由SO2和O2、Fe反應生成(shēnɡchénɡ)硫酸亞鐵，其反應：

然后，硫酸亞鐵水解生成(shēnɡchénɡ)氧化物和游離酸，其反應：

硫酸又腐蝕鐵，其反應：5儲運工程中金屬腐蝕

所生成新鮮的硫酸亞鐵再水解生成游離酸，如此反復進行加速鐵的腐蝕過程。

77共一百零七頁在罐頂氣相區(qū)如果不存在空氣和硫化氫時，表面腐蝕輕微。同理，密封良好的浮頂油罐，隔絕(géjué)了空氣，由空氣帶進的氧、水蒸汽、二氧化碳、二氧化硫等大大減少。因而浮頂罐比拱頂罐腐蝕較輕。潮濕條件下：干燥條件下：5儲運(chǔyùn)工程中金屬腐蝕78共一百零七頁（2）油相對罐壁內側的腐蝕

油品中含水量和含氧量是決定內壁腐蝕的主要參數(shù)。乳化原油的腐蝕純烴類化合物沒有腐蝕性，它們在金屬表面形成有機保護膜，抑制了腐蝕過程。但是乳化原油中含有水相電解質．油包水型腐蝕性較小，水包油型的乳液腐蝕性強。原油中含水量的增加，其腐蝕速度(sùdù)增大。但是，當有H2S存在時，腐蝕速度與水的比例關系不大。根據(jù)試驗，與原油乳液接觸的各層圈板腐蝕速度并不一樣，其中部圈板腐蝕速度最大。水在油品中的溶解度主要取決于油品溫度。而含氧量以汽油最高，汽油對氧的溶解度比柴油高3～4倍。因此，汽油罐的腐蝕比柴油罐嚴重，它比一般的重油罐腐蝕速度要高出20倍。5儲運工程(gōngchéng)中金屬腐蝕79共一百零七頁

增加油品的收發(fā)作業(yè)次數(shù)，將使吸入罐內的水分和氧氣增加，因此能加劇罐內壁的腐蝕。當油品溫度升高時，可加速油品的自然對流，這將造成罐底水分向上運動和油面層的氧氣向下運動，這樣(zhèyàng)就會加速腐蝕。甚至發(fā)現(xiàn)油罐的向陽面，經(jīng)常受陽光照射，由于局部對流使它的腐蝕速度可比背陽面增大一倍。油品中的膠質能增強油品對罐壁的保護作用、附氧氣與罐壁表面接觸，因此它能起到降低腐蝕速度的作用。精餾油品含膠質少，所以精餾油品儲罐要比一般油品儲罐腐蝕嚴重一些。5儲運(chǔyùn)工程中金屬腐蝕80共一百零七頁（3）油水界面的腐蝕

在烴類與電解質溶液兩種不相溶的交界面上常發(fā)生強烈腐蝕，其腐蝕速度大大高于單相的烴類或電解質溶液。當硫化氫存在時，這種差別更大。特征：鋼表面親水性氧化膜生成，界面形狀不斷變化。

油水界面腐蝕：氧和H2S在烴相與水相中溶解差異大，形成氣體濃度差電池(diànchí)是界面腐蝕的主要原因。5儲運工程(gōngchéng)中金屬腐蝕81共一百零七頁

氧和硫化氫氣體在烴相與水相中溶解度差異很大，形成氣體濃度差式電池(diànchí)是界面腐蝕的主要原因。正如水線腐蝕中缺氧的水下部分是陽極腐蝕區(qū)一樣，烴——電解質溶液界面首先腐蝕的是烴相下的金屬。據(jù)測定，有90～95％的失重腐蝕發(fā)生在烴相一側，烴相腐蝕速度可高達3～4mm/a，而界面電解質溶液一側腐蝕速度一般不超過0.4～0.8mm/a。

5儲運工程(gōngchéng)中金屬腐蝕82共一百零七頁（4）罐底內側的腐蝕

儲油罐的下層圈板和底板直接與水相接觸，也是遭受腐蝕的危險部位。油罐底部的腐蝕速度一般為0.2～0.3mm/a。罐底水通常含有礦物鹽、硫化氫、二氧化碳等氣體(qìtǐ)，以及硫酸鹽還原菌，金屬勢必遭到強烈的電化學腐蝕。在汽油等輕質油品儲罐中，不存在酸腐蝕。只考慮溶解氧的腐蝕。重質油儲罐的罐底水中含氧少，但含有硫酸鹽還原包有機物和硫酸鹽、硫化氫和二氧化碳，有利于硫酸鹽還原菌生長。因而重質油包括原油儲罐的底板內側是電化學和生物共同作用引起的比較嚴重的腐蝕。5儲運(chǔyùn)工程中金屬腐蝕83共一百零七頁（5）罐底沉積物下的腐蝕

礦物原油儲罐在罐底常有巖屑、鐵銹、乳化重質油等沉積于罐底，俗稱油泥。造成罐底腐蝕的原因有二個：一是各種類型濃差電池作用下的縫隙腐蝕，如氧濃差、鹽濃差電池；二是厭氧菌的致腐作用。因為油罐沉積水中含有鹽分，又往往缺氧，其溫度、PH值也十分適宜厭氧菌生長。據(jù)中科院微生物所對滄州(cānɡzhōu)油罐調查，發(fā)現(xiàn)有些油罐底部的硫酸鹽還原菌高達108～1010個/ml，并且發(fā)現(xiàn)該菌特征性腐蝕產(chǎn)物一硫化鐵的存在。所以一般人認為，罐底有沉積物會使局部腐蝕加劇。

5儲運(chǔyùn)工程中金屬腐蝕84共一百零七頁4、金屬油罐的外腐蝕

儲罐的外壁處于三種環(huán)境狀態(tài)，故有大氣腐蝕、保溫層水浸后的腐蝕和土壤腐蝕三種形態(tài)。

（1）大氣腐蝕（2）土壤腐蝕

本節(jié)僅涉及到儲罐的土壤腐蝕。通過大量的調查及文獻證明，儲罐的腐蝕與防護重點在于儲罐的外部底板。其腐蝕原因主要有以下幾種：土壤的腐蝕性

絕大多數(shù)的儲罐基礎是以砂層和瀝青砂為主要構造，罐底板坐落在瀝青砂面上。由于罐中滿載和空載交替，冬季(dōngjì)和夏季溫度及地下水的影響，使得瀝青砂層上出現(xiàn)斷裂縫，致使地下水上升，接近罐的底板造成腐蝕。當油罐溫度較高時，使得底板周圍地下水蒸發(fā)，造成鹽分濃度增加，提高了它的腐蝕性。5儲運(chǔyùn)工程中金屬腐蝕85共一百零七頁氧濃差電池作用

在罐底，氧濃差主要表現(xiàn)在罐底板與砂基礎接觸不良，如滿載和空載比較，空載時接觸不良；再有罐周和罐中心部位的透氣性差別，也會引起氧濃差電池，這時中心部位成為陽極而被腐蝕。日本學者計算出的電位差達150mV，腐蝕電流為222mA，這樣的腐蝕程度為200g／a。雜散電流腐蝕

罐區(qū)是地中電流較為復雜的區(qū)域。當站內管網(wǎng)有陰極保護而罐未受保護時，則可能(kěnéng)形成雜散電流干擾影響；周圍有電焊機施工、電氣化鐵路、直流用電設備，都可能(kěnéng)產(chǎn)生雜散電流。對于由電焊。電機車引起的雜散電流，用瞬間變化的電位可以很容易判斷；而由陰極保護穩(wěn)定干擾源產(chǎn)生的雜散電流往往不易被發(fā)現(xiàn)，需要進行專門的檢測。

5儲運工程(gōngchéng)中金屬腐蝕86共一百零七頁接地極引起的電偶腐蝕

為避雷和消除靜電，按規(guī)范要求(yāoqiú)，油罐須接地。但當接地材料和罐底板的材質不同時就會形成電偶，造成腐蝕?；炷恋挠绊?/p>

有的罐底板坐落在混凝土的圈梁上，若混凝土中的鋼筋露在外面直接與底板電接觸，因混凝土中鋼筋電位比罐底電位高，因此二者之間會形成腐蝕原電池，加速腐蝕。因混凝土的pH值高，罐底板處pH值低，有時還可把這種現(xiàn)象稱之為pH差電池。5儲運(chǔyùn)工程中金屬腐蝕87共一百零七頁（3）保溫材料水解的腐蝕影響

一般情況下，原油或重質油儲罐都有外保溫層。保溫材料多為聚氨酯硬質泡沫(pàomò)、蛭石、巖棉等。通常保溫層外面有防護鐵皮保護，通過保溫釘固定。這種結構遭受日曬雨淋之后可能造成保溫釘處的電偶腐蝕，穿孔進水。一旦保溫層中有了水，就成了常說的穿“濕棉襖”，長期對罐壁造成腐蝕。通過調查發(fā)現(xiàn)，聚氨酯泡沫的水浸液pH值在5左右，蛙石和巖棉的水浸液的pH值為6.4，均屬酸性，所以腐蝕性較強。在潮濕的前提下，焊接的保溫釘處，因保溫釘和罐壁的材質、表面條件不同也形成了電偶腐蝕。保溫層一旦進水，如下雨時，雨水進人保溫層，順罐壁下流，在罐壁的下部形成一個水線；當雨停之后，在水線處形成氧濃差電池。打開保溫層之后，會發(fā)現(xiàn)在罐壁上有一個明顯的腐蝕環(huán)帶。5儲運工程(gōngchéng)中金屬腐蝕88共一百零七頁5.5.3金屬油罐的防護1、防腐涂料（1）油罐外壁防腐涂料

地面油罐和比較干燥的半地下油罐，要用紅丹防銹漆作為底漆，銀粉漆或調合漆作為面漆。耐大氣型氯磺化聚乙烯涂料在東北原油罐上應用(yìngyòng)效果也很好。瀝青船底漆主要含煤焦油瀝青、氧化亞銅和氧化鋅等物質。用它作為洞庫、地下和半地下油庫的油罐外壁除料效果較好，它具有很好的防潮抗水和防霉性能。5儲運工程(gōngchéng)中金屬腐蝕89共一百零七頁（2）罐底外測防腐涂料

罐底外側常用紅丹防銹漆作底漆，面漆為熱涂瀝青。瀝青具有良好的耐水和防腐性能，材料易得，施工簡便等優(yōu)點。但是先涂瀝青層然后進行安裝焊接，容易把焊縫附近的涂層燒掉。為了克服這一缺點，可采用環(huán)氧富鋅漆作為防腐涂料。使用玻璃布加強的煤焦油瀝青漆，逐步得到(dédào)推廣應用。

環(huán)氧富鋅漆主要成分是鋅粉和環(huán)氧樹脂，這種涂料和銀粉（實際是鋁粉）涂料一樣、兼有屏蔽效果和陰極保護作用。5儲運(chǔyùn)工程中金屬腐蝕90共一百零七頁（3）金屬油罐內防腐涂料

儲罐的內壁防蝕用覆蓋層應能耐所盛介質腐蝕的能力。對于有防靜電要求的成品油儲罐，所選用的涂料應是導靜電類型的。按儲存物質來選擇內覆蓋層可參照下表。一般原油儲罐內壁1.5m以下均應涂敷。5儲運(chǔyùn)工程中金屬腐蝕91共一百零七頁2、陰極保護的應用目的:補充涂層之不足，以防止涂層空白點的金屬腐蝕。效果：不加陰極保護儲罐底板一般使用7～10年就會腐蝕穿孔。采用陰極保護后，一般設計使用20～30年。方法：根據(jù)(gēnjù)保護面積和范圍可以選用犧牲陽極和外加電流陰極保護，也可以連同埋地管線進行區(qū)域性陰極保護。華東輸油管理局還研究開發(fā)了“固體電解質外加電流保護”的陰極保護法。犧牲陽極對油罐底板內側進行陰極保護。5儲運工程(gōngchéng)中金屬腐蝕92共一百零七頁（1）罐內壁陰極保護

由于內壁的底部有一層積水層，罐底板內側及部分罐身圈板采用陰極保護在技術上是可行的。從安全的角度考慮，以采用犧牲陽極保護為佳。保護的范圍是罐壁下部lm、罐底板全部。因為含油污水的腐蝕性較強，所以對于原油儲罐內壁陰極保護的電流密度需取120A／m。對于陽極品種的選擇，考慮到溫度影響，不宜(bùyí)選用鋅陽極；考慮到安全因素，不宜(bùyí)選用鎂陽極，一般多選用鋁合金犧牲陽極。按GB/T4948——1985，不同成分的陽極應進行適應介質的篩選試驗。陽極的分布取決于陽極數(shù)量，在罐底以放射狀均勻分布。5儲運工程(gōngchéng)中金屬腐蝕93共一百零七頁（2）罐底板外壁陰極保護①陰極保護參數(shù)、保護準則(zhǔnzé)及注意事項

保護參數(shù)：

保護電流密度，10mA／m2。保護準則：

在透氣性差的粘上中，陰極保護電位應取-950mV（CSE）；溫度在60℃以上時，陰極保護電位應為-950mV（CSE）；在電阻率大于500Ω·m的砂質環(huán)境中，陰極保護電位可取-750