湛江發電廠重油罐
 

        電站油庫區是電站重要的工作區域，油庫的安全運行對整個電站的安全生產具有重要意義。因此，對油庫區的油罐的檢修和維護要細致周到，確保萬無一失，而油罐的安全維護管理常常費時費力，消耗巨大。采用先進的腐蝕防護技術可以經濟有效的維護電站油罐的安全運行，減輕設備管理部門的壓力。特別是對那些運行時間較長、防腐措施比較薄弱的重油罐，應該采取合適的防腐技術來加強對油罐的維護，避免重油罐因腐蝕穿孔而泄漏，從而對油罐實現最有效的實際保護，延長油罐的使用壽命，消除電站油庫區的事故隱患。 

1　腐蝕情況與分析

1.1　油罐情況簡介

        油庫位于湛江赤坎調順島，三面臨海，屬亞熱帶海洋性季風氣候。油庫區共計4個重油罐，其中3個1000m3，1個5 000m3。由于湛江發電廠重油罐運行至今已8年多，建設初期未對油罐采取有效的防腐措施進行保護，致使罐體遭受腐蝕嚴重，存在多處腐蝕泄漏隱患。
 

1.2　腐蝕調查情況

        我們將油罐隔離排空直至無油狀態后，對油罐整個內壁進行了全面的腐蝕調查，發現以下隱患：罐底腐蝕嚴重，底板上存在大量蝕坑，有部分蝕坑較大較深；焊接區、凹陷處腐蝕嚴重；罐壁中度腐蝕，屬均勻腐蝕；在油氣交接處油罐中部有一個食指般大小的蝕坑，接近穿孔；罐頂腐蝕最嚴重，整個罐頂布滿大小幾乎均一的蝕坑，屬深度均勻腐蝕；底部加熱器盤管也存在較大腐蝕隱患，其中容易腐蝕穿孔失效的部位在管線的彎頭、管線的焊縫接頭、靠近加熱器較低端的內下表面等部位。
 

1.3　腐蝕機理探討

        油罐內壁發生腐蝕的主要機理是基體材料鋼板發生了電化學腐蝕。普遍的觀點認為：重油罐中儲存著大量燃油。重油的本身成分是有機物，供陰陽兩極交換電子的介質不多，它們對油罐的內壁金屬體不會產生腐蝕破壞。而實際上重油中含有大量無機鹽、硫化物、有機酸等，油罐下部多為沉積水，使儲罐內壁接觸大量電解質離子，其中陰離子有Cl-，陽離子有H+、Ca2+、Mg2+。重油罐底部有加熱盤管，儲罐呼吸時帶進大量的氧氣作為去極化劑，使油罐底部區產生了電解質溶液的環境和富氧環境，使油罐底部大部分區域發生腐蝕電化學反應，存在了大大小小的各種腐蝕電池，危害巨大；另外，燃油所含的硫化物、硫酸鹽還原菌，在無氧狀態下會迅速增長，造成嚴重的細菌腐蝕，加劇電化學反應的發生。罐頂部分的腐蝕是由于燃油中含有大量的硫化物、有機酸等，油罐底部加熱管的加熱使其中的H2S，SO2等酸性氣體揮發出來，遇罐頂的凝結水而溶解并附著于上壁，因而罐頂形成了大量位置隨機分布的腐蝕坑。

        加熱盤管的腐蝕穿孔泄漏嚴重影響油庫正常運轉，維修不便，造成油質不合格。其失效機理可分為以下3種原因：磨損腐蝕失效，氧化腐蝕穿孔，焊接缺陷產生的疲勞裂紋。

        綜合分析以上存在的多種腐蝕環境和產生腐蝕的誘因，針對重油罐腐蝕物多的特點，特制定一套適合電廠重油罐情況的防腐維護方案。
 

2　油罐內壁表面的處理工藝與技術

2.1　內壁清洗

        重質燃油容易凝結在油罐內，因此在對油罐進行防腐處理前須對內壁上的油污層進行清洗。采用特制的清洗劑和先進的不停車連續霧化清洗施工，使內壁表面無油污。
 

2.2　內壁噴砂除銹——高壓水噴砂除銹

        對罐內壁清洗除油后，采用高壓水噴砂對整個油罐內壁進行噴砂除銹。高壓水噴砂是在普通氣噴砂基礎上發展的一種新型噴砂法。將普通噴砂噴頭更換為砂水混用的復合噴頭，除正常利用壓縮空氣推動砂粒外，還從噴頭側加入高壓水流，其壓力在40MPa左右，這樣砂粒噴射鋼鐵基面而產生的火星會被伴隨而來的高壓水覆蓋消除。油庫區內安全等級較高，而高壓水噴砂可避免在近似封閉的罐體內產生水霧，消除噴砂過程中產生的火星。這樣既保障了內壁表面處理的質量，又符合油庫區安全施工的嚴格要求。

        高壓水噴砂除銹主要技術參數如下：高壓柱塞泵壓力50MPa，流量1.8m3/h，功率30kW；空壓機壓力0.7MPa，出氣量2.5～3m3/min，功率40kW；砂罐容積0.28m3；水泵流量為3m3/h；水中懸浮物小于50mg/l。高壓水與干砂混合形成高速磨蝕性漿液，射流與噴射物成30°～60°角，噴口與噴射物距離為400～600mm，隨銹蝕層厚度而定。

3　罐體的電化學保護

3.1　電化學保護的重要性和必要性

        涂料防腐蝕是依靠涂層將金屬與腐蝕介質隔開，起到保護金屬的作用。但由于涂層有老化期，老化后又易出現龜裂或剝離金屬基體。這樣，裸露的金屬作為小陽極，涂層良好部分成為大陰極，構成局部腐蝕電池，裸露的金屬處會迅速腐蝕穿孔，進而使漆膜受到更嚴重的破壞。如采用涂料與陰極保護聯合防護，彌補了涂層缺陷處，防止涂層的惡化，使被保護體得到長期完善的保護。所以，油罐的防腐多采用涂料與犧牲陽極陰極保護聯合的方式。
 

3.2　電化學保護材料的選擇

        適用于罐體保護的犧牲陽極一般選擇電流效率高，電流分布均勻，性能穩定的高效鋁合金陽極。經過多年的實踐應用，不斷采集積累實驗數據，及時跟蹤反饋應用效果，經過多位專家指導評定后，由青島海洋腐蝕研究所研制開發成功了高效鋁合金犧牲陽極；這種高效鋁合金犧牲陽極在實驗過程中溶解均勻，顆粒細化，腐蝕產物自動脫落，實驗后的電化學效率達50%以上。實際應用效果良好，適合各類大型燃油儲罐的陰極保護。
 

3.3　保護方案設計

3.3.1　保護面積的計算

        油罐的燃油沉積水一般積存于油罐1m以下的區域，因此犧牲陽極的保護面積取罐底和罐體下部側面1m區。經計算，1000m3油罐的保護面積S=151m2/座。

3.3.2　保護電流密度的選擇

        保護電流密度J=40mA/m2；

        保護電流I=J•S＝6.04A

3.3.3　犧牲陽極的計算與選擇

       陽極質量m=8  760•I•T/A•η

       式中，m為所需犧牲陽極總質量，kg；I為保護電流，A；A為陽極理論發生的電流量，A•h/kg；η為陽極電流效率；T為設計年限10年。

       經計算得m=360kg，實際選用32kg/塊陽極。規格：420×（160+180）×170。

       陽極數量N=m/32=11.25，故選用11塊。

3.4　犧牲陽極的安裝

       犧牲陽極的焊接安裝要在涂料涂裝前進行，以免破壞涂層和發生危險，在焊接之前制定完備的安全措施和規定。各級負責人和實施人要嚴格按措施規定操作，落實到位；焊接要求滿焊，無虛焊；焊接操作時消防、保衛部門人員在場，確保出現問題時能及時處理。由計算可知共須焊接安裝11塊犧牲陽極，其中4塊對稱均勻焊接油罐側壁，h=0.5m，其余分兩圈均勻分布于底板上表面。

4　罐體的涂料保護

4.1　防腐涂料選擇

       在燃油輸送過程中由于摩擦會產生靜電，油罐內燃油和油罐接管內壁摩擦、燃油之間的相對運動也會產生靜電，這樣積聚于燃油的靜電荷產生靜電高壓，可能會放電擊穿油氣層，釀成事故。所以油罐內防腐涂料一般采用電阻率小于108Ω的導靜電涂料。由于現在油罐保護一般采用涂料+犧牲陽極陰極保護的聯合保護方式，靜電可通過焊接在罐底板上的犧牲陽極導至大地。而導靜電涂料會消耗部分犧牲陽極保護電流，因此有人認為不必采用導靜電涂料。其實不然，因為油罐儲存了大量燃油，不可能保證所有局部產生的靜電荷會順利的導向陽極，對于導靜電涂料消耗保護電流的問題，可以通過采用2種同類型涂料聯合使用解決。罐體的兩道底漆采用環氧類涂料，其電阻率較高，阻斷保護電流流失；罐體面漆采用導靜電涂料，這時的導靜電涂料可順利將靜電荷導向犧牲陽極而導走。由于底漆和面漆皆屬于環氧類涂料，結合性好。

4.2　新型環氧樹脂類涂料的特點

       環氧樹脂重防腐涂料是通過環氧結構改性、環氧合金化、填充無機填料、膨脹單位改性等高性能化起到防腐作用。環氧樹脂具有高極性基團的醚基和羥基，與鋼鐵表面產生電、磁吸引力，具有較活潑的環氧基，能與鋼鐵表面的游離鍵形成化學鍵結合。目前施工采用的底漆屬省工型重防腐涂料，對環氧樹脂及其固化劑都進行了再聚合改性，不僅保留了環氧樹脂的上述功能，而且增加了螯合功能，可以將鋼鐵表面殘存的鐵銹等雜質與鋼鐵基材一起螯合成結構穩定的大分子團。因此，表面處理僅要求達到Sa1或Sa2級，即可確保其牢固的附著力。此外，還具有帶潮功能。經測試對比，本涂料耐堿性與環氧樹脂相當，耐酸性更有提高。耐中性鹽霧試驗達10000h，超過一般環氧樹脂。
 

4.3　保護和防護效果

       我廠油罐大修采用以上新技術進行防腐施工維護一年多，其運行狀況良好，以上的各項措施均取得滿意的效果，對油罐進行了有效的保護和維護，保障了油庫區的正常安全生產，保障了電站的安全運行。

5　結論

       （1） 使用高壓水噴砂對油罐內壁表面進行處理，可以迅速有效地處理油罐內表面，可以清理清洗死角，達到徹底清理油污的目的。另外，此法亦可避免污染，消除安全隱患，提高工作效率。

       （2） 采用高效鋁合金犧牲陽極，可以充分發揮其保護作用。

       （3） 環氧類涂料的合理使用，平衡了犧牲陽極與導靜電涂料的使用矛盾，使其各自充分發揮保護效用，對油罐實行了最大限度的保護與維護。