吉海強 盧品寶

〔中國石化廣西石油分公司 廣西南寧 530022〕

石油庫和加油站法蘭防腐的方法

吉海強 盧品寶

〔中國石化廣西石油分公司 廣西南寧 530022〕

簡要敘述了石油庫與加油站管線與閥門法蘭銹蝕的現(xiàn)狀及其腐蝕的原理和化學反應。重點介紹了法蘭防腐的方法：一是聚氨酯泡沫防吸氧腐蝕法，二是防電化腐蝕法，三是硫酸銅化學置換反應法，四是盤根填充玻璃膠封堵法，五是膠帶黃油封堵法，六是粘彈體防腐法，七是設(shè)置法蘭保護罩法；比較了這幾種方法，認為聚氨酯泡沫防吸氧腐蝕法簡單、效率高、價廉，但拆卸法蘭費力，而粘彈體防腐法效果優(yōu)異，維護方便，使用壽命30年。

石油庫 加油站 法蘭 防腐 方法 介紹

1 庫站法蘭管理的現(xiàn)狀

廣西壯族自治區(qū)屬于亞熱帶季風氣候，空氣濕度大，潮濕時間長，油庫和加油站管線法蘭和閥門法蘭銹蝕嚴重，盡管采取涂刷防腐漆保護，但多是簡單防腐。而法蘭長期暴露在大氣環(huán)境中，受到環(huán)境濕度、溫度變化，氯離子含量、各種腐蝕性元素含量等因素的影響，法蘭外部涂層易于損傷，造成法蘭間隙及法蘭片的腐蝕。

2 庫站法蘭的腐蝕原理

2.1 普通腐蝕

法蘭的金屬成分主要是鐵。鐵腐蝕包含氧化腐蝕和電化學腐蝕兩種。

法蘭中的金屬鐵(Fe)是一種非穩(wěn)定性金屬，極易與空氣中的氧氣發(fā)生氧化反應而生成三氧化二鐵(Fe2O3)。另外，由于環(huán)境污染，雨水的酸度較大，加上廣西壯族自治區(qū)全年雨水較為充足，酸雨中的氫離子(H+)極易與鐵原子發(fā)生電子轉(zhuǎn)移，鐵原子(Fe)失去電子，發(fā)生氧化反應(Fe-3e—Fe+3e),造成了法蘭中的金屬鐵腐蝕。

法蘭中的金屬鐵(Fe)不是一種純凈物。純凈鐵強度低，有較好的延展性與柔韌性。在煉鐵的時候，為了提高鐵的強度硬度，要添加一些比如碳、硅、錳、硫、磷等元素，其中一些原子(比如碳)的電位比鐵原子的電位低，加上雨水或空氣中水分在金屬鐵表面的凝結(jié)，形成了電解質(zhì)溶液，發(fā)生原電池反應，比較活潑的金屬失去電子而被氧化，即電化學腐蝕。在潮濕的空氣里，鋼鐵的表面吸附了一層薄薄的水膜，水膜中含有少量的氫離子與氫氧根離子，還溶解了氧氣等氧化劑，結(jié)果在鋼鐵表面形成了一層電解質(zhì)溶液，它與鋼鐵里的鐵和少量的碳恰好形成無數(shù)微小的原電池。在這些原電池里，鐵是負極，碳是正極。鐵原子失去電子而被氧化。電化學腐蝕是造成鋼鐵腐蝕的主要原因。

2.2 電化學反應

法蘭中金屬鐵的電化學腐蝕是最為普遍的一種。金屬鐵法蘭被放置在水溶液或潮濕的大氣中，表面會形成一種腐蝕電池，有陰極與陽極。陽極發(fā)生氧化反應，使陽極發(fā)生溶解，陰極發(fā)生還原反應。腐蝕電池形成的原因主要是由于金屬表面吸附空氣中的水分，形成一層金屬水膜，使空氣中的二氧化碳CO2、二氧化硫SO2、二氧化氮NO2等化學物質(zhì)溶解在這層金屬水膜中，形成電解質(zhì)溶液。被浸泡在這層電解質(zhì)溶液中的金屬鐵還含有其他金屬物質(zhì)及其他化學元素。如工業(yè)用的鋼鐵，實際上是合金，即除鐵之外，還含有石墨、滲碳體 (Fe3C)以及其它金屬和雜質(zhì)，它們大多數(shù)沒有鐵活潑。因此，金屬水膜導致的腐蝕電池的陽極為鐵，陰極為其他雜質(zhì)，由于鐵與雜質(zhì)的緊密接觸，使法蘭中的鐵腐蝕不斷進行。

(1)電化學(析氫)腐蝕(鋼鐵表面吸附水膜酸性較強時)

負極(Fe)：Fe-2eˉ=Fe2+Fe2++2H2O= Fe(OH)2+2H+

正極(雜質(zhì))：2H++2eˉ=H2

電池反應：Fe+2H2O=Fe(OH)2+H2↑

由于有氫氣放出，所以稱之為析氫腐蝕。

(2)氧化(吸氧)腐蝕(鋼鐵表面吸附水膜酸性較弱時)

負極(Fe)：Fe-2eˉ=Fe2+

正極：O2+2H2O+4eˉ=4OHˉ

總反應：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2

由于吸收氧氣，所以也叫吸氧腐蝕。

析氫腐蝕與吸氧腐蝕生成的Fe(OH)2被氧所氧化，生成Fe(OH)3脫水生成Fe2O3鐵銹。

4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3

鋼鐵制品在大氣中的腐蝕主要是吸氧腐蝕。

Fe+2H2O=Fe(OH)2+H2↑

O2+2H2O+4eˉ→4OHˉ

2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)22H++2eˉ→H2

電化(析氫)腐蝕主要發(fā)生在強酸性環(huán)境中，而吸氧腐蝕發(fā)生在弱酸性或中性及堿性環(huán)境中。

3 庫站法蘭的防腐方法

根據(jù)庫和站法蘭的腐蝕原理，可以采取“隔離”、“隔斷”腐蝕發(fā)生條件，達到法蘭防腐目的；另外，采購304不銹鋼材質(zhì)的螺栓，可以有效防止法蘭螺桿銹蝕。

(1)聚氨酯泡沫防吸氧腐蝕法。清除鐵銹后再用砂紙打磨法蘭表面鐵銹，然后用透明膠封粘大部分法蘭，注入適量的聚氨酯泡沫填縫劑再等待20 min固化，在法蘭面上形成致密的涂層，隔絕氧氣、雨水及露水，防止了氧化腐蝕的發(fā)生。聚氨酯泡沫填縫劑固化后，使用刀片割除透明膠，再在法蘭表面涂一層與法蘭顏色相同的油漆即可。本方法一個法蘭的防腐成本約10元。

(2)防電化學腐蝕法。一是犧牲陽極法。采用鋅或鋁等比鐵高電位的金屬埋于地下，使用銅導線連接法蘭與高電位金屬，使鋅或鋁等高電位金屬與低電位的鐵法蘭形成原電池，高電位的金屬失去電子被氧化，低電位的鐵原子得到電子被還原，從而保護了鋼鐵不被腐蝕。二是陰極保護法。通過設(shè)備給鋼鐵輸入負電子，由于負電子充足，鐵原子就能減少與鋼鐵中少量存在的元素發(fā)生的電子轉(zhuǎn)移，從而保護鋼鐵不被腐蝕。本方法一個法蘭的防腐成本約15元。

(3)硫酸銅化學置換反應法。如圖1所示，用膠帶把法蘭連接處密封，在頂端開一個小孔，通過漏斗注入質(zhì)量濃度為50 %的藍色硫酸銅溶液，靜置30 min，溶液由藍色變成淺綠色的硫酸亞鐵溶液，銅置換了法蘭表面的鐵，形成銅保護膜。本方法一個法蘭的防腐成本約10元。

圖1 硫酸銅置換反應法防法蘭腐蝕

(4)盤根填充玻璃膠封堵法。采用盤根纏繞填充法蘭縫隙，再用玻璃膠封堵，杜絕了氧化(吸氧)腐蝕和電化(析氫)腐蝕。隨著時間的延長，玻璃膠固化收縮，在法蘭面產(chǎn)生細小縫隙，再次用盤根和玻璃膠充塞縫隙，防止空氣、雨水、濕氣進入腐蝕。本方法一個法蘭成本約20元。

(5)膠帶黃油封堵法。在法蘭縫隙填充黃油，再使用銀白防水防曬膠帶纏繞法蘭縫隙，隔絕空氣、雨水和潮氣達到防腐目的。此辦法一個法蘭的防腐成本約10元，每半年須重新纏繞一次，成本低，效果較好。

(6)粘彈體防腐法。采取填充粘彈防腐膏將法蘭縫隙封實，再在法蘭上纏繞粘彈防腐膠帶將法蘭縫隙密封的辦法。粘彈性防腐法是一種新型的防腐技術(shù)，技術(shù)核心是所使用的粘彈體，它是一種高性能聚合物，介于液態(tài)和固態(tài)之間，在-50～95℃范圍內(nèi)，既不會隨意流淌，也不會固化。在30年的使用期內(nèi)，永遠保持良好的氣密性和水密性。本方法一個法蘭的防腐成本約30～40元。

(7)設(shè)置法蘭保護罩法。采用不銹鋼和非金屬(塑料)法蘭保護罩，直接安裝于法蘭縫隙上，隔絕空氣、雨水和潮氣(見圖2)。本方法一個法蘭的防腐成本約20元。

圖2 法蘭保護罩封堵法蘭縫隙法

4 小結(jié)

(1)聚氨酯泡沫防吸氧腐蝕法。利用聚氨酯泡沫充填法蘭縫隙對管線、閥門的法蘭連接處進行防腐處理，方法簡單，效率高，費用低，無風險，技術(shù)簡單，能初步解決潮濕環(huán)境下法蘭面的防腐問題。最大的缺點是拆卸法蘭時比較費力。

(2)粘彈體防腐法。該技術(shù)是為法蘭防腐而開發(fā)的新型防腐技術(shù)，為管線閥門上法蘭間隙防腐、法蘭螺栓防腐提供了一種全新的解決方案。它徹底解決了法蘭防腐使用黃油、油漆、牛油布等傳統(tǒng)冷纏帶所存在的問題，使用永不固化的粘彈性法蘭防腐劑，填充密封法蘭間隙；配合螺栓安防帽，徹底隔絕水分和氧氣，防腐效果優(yōu)異，美觀大方，維護簡單方便，使用壽命長達30年，十分適合兩廣地區(qū)潮濕天氣的法蘭防腐。

(3)其他的防電化腐蝕法、硫酸銅化學置換反應法、盤根填充玻璃膠封堵法、膠帶黃油封堵法和設(shè)置法蘭保護罩法，方法簡單，但防腐效果僅能保持6～12月，無法實現(xiàn)長久的法蘭防腐效果。

[1] 王風平，李曉剛，林翠，等．316L不銹鋼法蘭腐蝕失效分析及對策[J]．腐蝕科學與防腐技術(shù)，2003，15(3)：180-l83．

[2] 陳入領(lǐng)，范家峰，王曉偉．閥門腐蝕失效分析及處理 [J]．閥門，2002(2)：30-32．

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中插4 《石油庫與加油站》雜志社

2017-03-03。

吉海強，男，(1979-)，油品儲運工程師，2004年畢業(yè)于廣西大學化學化工學院化學專業(yè)，獲理學學士學位，現(xiàn)在中國石化銷售有限公司廣西石油分公司擔任處長助理，從事HSE督查、HSE管理工作。