油罐防腐主要措施有:

(1)涂防护层,减少孔蚀的发生;

(2)在油罐底水中注入阻垢剂和缓蚀剂,防止罐底结垢,减少垢下闭塞电池的形成,减缓罐底的腐蚀速度;

(3)实施阴极保护,抑制闭塞区内的腐蚀行为。
 

发现问题

通过清罐时的现场发现,金属油罐的腐蚀大多为局部腐蚀,其中点腐蚀最为明显。金属油罐腐蚀最严重的部位一是罐底板凹陷处;二是罐顶和罐壁结合部,罐顶外部呈环状腐蚀;三是罐壁腐蚀在罐的阴面壁、顶结合部。分析了这些腐蚀产生的原因,就如何控制金属油罐的腐蚀速度,提高油罐的防腐蚀水平的问题进行探讨,提出了油罐防腐蚀措施及应注意的问题。
 

孔蚀的反应机理

孔蚀是一种常见的局部腐蚀,它的特点是所形成孔的深度远大于直径,孔口一般有腐蚀产物覆盖,孔蚀的起源一般要经历一个诱导期以形成孔蚀核。孔蚀核的形成与金属本身的材质有关,如某些部位有缺陷、露头位错、有硫化物夹杂等;同时也与介质有关,如某些离子在金属表面吸附,特别在含有大量氯离子的介质中,氯离子离子半径小,电负性大,穿透能力极强,最易与金属保护膜的某些离子置换,从而形成蚀核,多数蚀核继续长大形成蚀孔。导致蚀孔迅速深挖的一个很重要的原因是蚀孔在发展过程中形成了闭塞电池,产生自催化效应。

孔内:Fe=Fe2++2e(1)

孔外:O2+2H2O+4e=4OH-(2)

2H2CO3+2e=H2+2HCO3-(3)

2HCO3-+2e=H2+2CO32-(4)

体系中若含有溶解氧则发生电极反应(2),沈阳火车罐出售,当氧被消耗后则发生电极反应(3)、(4),反应的结果使孔外的pH值升高,CO32-的浓度升高,腐蚀过程中产生的Fe2+可与HCO3-、CO32-作用,在金属表面生成腐蚀产物Fe(HCO3)2和FeCO3,同时CO32-也易与溶液中的Ca2+、Mg2+、Fe2+形成碳酸盐、氢氧化物等不溶物堆积在孔口(夹杂有饱和盐)由于孔口有腐蚀产物覆盖,孔内金属阳离子难以扩散迁移出外,随着Fe3+、Fe2+的积累,缝内造成正电荷过剩,促使缝外Cl-迁入内以保持电荷平衡。金属氯化物的水解使缝内介质酸化,缝内的环境越来越恶化,腐蚀越来越快(各金属离子浓度均随腐蚀时间的增加而增大,但增大的速度逐渐减慢),再加上受介质重力的影响,蚀孔进一步深挖,这样便形成一个自催化过程。自催化效应的最主要的特征就是孔内pH的降低和Cl-的浓缩,在这里孔内、孔外的金属的自腐蚀电位差为闭塞电池的推动力。

形成闭塞电池后孔内金属的腐蚀动力来自两方面,一方面是孔外的大阴极对孔内小阳极产生阳极极化,导致孔内金属溶解;另一方面是孔内介质的酸化对孔内金属产生的腐蚀
 

模拟孔蚀的闭塞电池试验

根据腐蚀现状、孔蚀的反应机理,提出模拟闭塞电池试验方法:玻璃槽中装有“闭塞电池”,闭塞电池用硬质玻璃制成,有效容积约一毫升。闭塞电池一侧近底部有一短管,内径约1.5mm,长15mm,短管内部用滤纸塞紧,使得内外溶液扩散困难,造成内部闭塞。闭塞区上口用硅橡胶塞塞紧,塞上有插试件的小孔,10#钢试件由此插入闭塞区的溶液内,试件的外端接直流稳压电源和电流表。

内试件尺寸较小,相当于蚀孔的内部,外试件则相当于蚀孔的外部表面,槽内充入溶液,将闭塞电池淹没,槽内有加热器,保持实验恒温。所有与溶液接触的装置部件,都要用不影响溶液pH值的材料制成。

实验中所用的10#钢,其成份为:

闭塞电池用的内外试件表面均要打磨平整,闭塞电池用的内外试件表面均要打磨平整。

内试件尺寸:圆柱体:Φ4×4mmS内=75.36mm2

外试件:长方体:50×35×2mmS外=3840mm2

内外试件的工作面面积大约比为1:50运用原油库现场采集的油罐底水作为我们的实验介质,清楚地显示出电化学腐蚀和垢下腐蚀对油罐的腐蚀是非常严重的。
 

试验结论

1.根据实验数据拟合出如下经验公式:

[Cl-]=63094.9464+1644.716669t(1)

pH=99.75822-19.5062lg[Cl-](2)

pH=9.13646-1.92933lgQ(3)

2.通过该实验可知,由于闭塞效应,使得闭塞区的腐蚀加速。所以基于孔蚀发生的机理和孔蚀的影响因素,应该采取适当措施防止闭塞效应,以达到油罐防腐的目的。