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(中石化煉化工程集團洛陽技術(shù)研發(fā)中心，河南 洛陽 471003)

近年來，油品儲罐的腐蝕問題已經(jīng)被行業(yè)廣泛重視，對其腐蝕機理和腐蝕形態(tài)研究已經(jīng)比較透徹，采取的防腐蝕措施也基本能滿足實際生產(chǎn)的需要。但在實際生產(chǎn)過程中，油罐的腐蝕、靜電等問題對安全生產(chǎn)依然是潛在的威脅。對于油罐的腐蝕問題、靜電問題、環(huán)保型防腐蝕涂料的使用問題以及其他新型涂料的認識還有一定的誤區(qū)，有必要進行深入討論，以便進一步降低油罐實際運行中的各種風(fēng)險。

1 油罐的腐蝕和防腐蝕措施

目前，煉化企業(yè)的油品儲罐主要是以普通碳鋼為主材的鋼質(zhì)儲罐。存儲的油品有原油、汽油、柴油、噴氣燃料和石腦油等中間餾分油及渣油等。儲罐的形式有浮頂罐和拱頂罐，按儲存位置分為地上罐和地下罐;外形有圓柱形罐和球罐等。鋼質(zhì)石油儲罐的腐蝕主要有4個方面：①罐內(nèi)油品中所含腐蝕介質(zhì)硫化氫、水和鹽等產(chǎn)生的腐蝕;②罐內(nèi)氣相部分含腐蝕性介質(zhì)空氣和油氣的腐蝕;③罐外大氣的腐蝕;④罐外底板部位土壤的腐蝕等。各種油罐的腐蝕有所不同，但造成油罐最致命的腐蝕均為電化學(xué)腐蝕，化學(xué)腐蝕較輕。

1.1 油罐內(nèi)部腐蝕及防腐蝕原則

石油儲罐的內(nèi)部腐蝕包括兩部分：氣相腐蝕和液相腐蝕。

1.1.1 氣相部位的腐蝕

(1)氣相部位的腐蝕是儲罐氣相中的硫化氫、水蒸氣和氧引起的腐蝕。該腐蝕是典型的電化學(xué)腐蝕。無論儲存介質(zhì)是汽油、柴油還是中間餾分油，有呼吸口的拱頂罐的氣相腐蝕介質(zhì)基本一樣，腐蝕機理也相同。而內(nèi)浮頂罐只是浮倉氣相腐蝕，主要是空氣中水和氧的腐蝕，該腐蝕屬于電化學(xué)腐蝕但無硫化氫存在；而外浮頂罐罐內(nèi)氣相則無腐蝕介質(zhì)存在，無氣相腐蝕。另一方面，油品雜質(zhì)和涂料溶劑揮發(fā)到氣相，造成儲罐氣相有毒及爆炸風(fēng)險，需要特別注意。各種氣體的爆炸極限見表1。

表1 幾種易揮發(fā)化學(xué)品的爆炸極限

從表1可以看出，成品油和涂料溶劑的爆炸極限很低，極易在密閉空間中發(fā)生爆炸；同時這些物質(zhì)有毒有害，可引發(fā)人體不適甚至中毒。

(2)對于拱頂罐的氣相部位，選用噴鋁加封孔涂層措施能夠較好解決其腐蝕問題；也可以采用80 μm富鋅底漆加200 μm的云鐵中間漆，再加50 μm以上的環(huán)氧面漆共計330 μm以上的防腐蝕涂層體系，有效抑制其腐蝕問題。因為罐頂內(nèi)部防腐蝕施工比較困難，因此一次要做到足夠厚度，達到長效防腐蝕的目的。而對于內(nèi)浮頂罐的氣相部位，應(yīng)選擇水性涂料來做防腐蝕處理。由于內(nèi)浮頂罐存在相對小的密閉空間，施工相對困難，使用溶劑型涂料施工容易產(chǎn)生爆炸，所以應(yīng)盡量不用溶劑型涂料防腐蝕。

1.1.2 液相部位的腐蝕

(1)油罐的液相部位腐蝕因儲存油品的不同而不同。原油儲罐存在沉降水，水中含有的無機鹽會造成比較嚴重的電化學(xué)腐蝕，導(dǎo)致罐壁及罐底腐蝕穿孔。該腐蝕是原油罐的主要腐蝕形態(tài)，因此，原油罐要定期排出沉降水。定期排水有兩個作用：一方面減少腐蝕介質(zhì)的量，另一方面可以增加儲罐的有效容積儲存更多原油。原油中含有一定量的雜質(zhì)對釋放油品所帶電荷是有利的，但是原油罐下部1.5 m以下的罐壁板和罐底板內(nèi)表面容易遭受腐蝕。一般長效防腐蝕措施為：加裝鋁合金犧牲陽極，涂刷富鋅涂料底漆100 μm，環(huán)氧云鐵涂料中間漆200 μm，環(huán)氧防腐蝕涂料面漆100 μm；單獨使用450 μm的無溶劑環(huán)氧涂料也能抑制腐蝕問題。

(2)汽油、柴油和其他中間餾分油儲罐的油相部位都要進行防腐蝕處理；原油罐的油相部位可以不進行防腐蝕處理。油罐的液相部位防腐蝕主要考慮油品中的腐蝕性介質(zhì)，適當兼顧導(dǎo)靜電性。汽油罐和柴油罐一般采用環(huán)氧富鋅加導(dǎo)靜電面漆組成的防腐蝕體系，涂層的厚度不小于300 μm，能夠滿足一個油罐檢修周期的防腐蝕要求；浮盤下表面及浮艙側(cè)板涂刷100 μm無機富鋅底漆及導(dǎo)靜電面漆200 μm即可。

1.1.3 各種油罐內(nèi)防腐蝕配套的涂料體系

(1)對于石腦油罐和粗汽油罐，由于其罐內(nèi)硫化氫等含量高，腐蝕嚴重，使用噴鋁180 μm加封孔涂層80 μm的措施能有效解決腐蝕問題;對于罐的內(nèi)底板水相部位可以采用犧牲陽極的陰極保護技術(shù)，陽極材料采用鋁合金。

(2)對于加氫原料罐和催化裂化原料罐，由于儲存原料硫含量高，溫度較高(85 ℃左右)，處于硫化氫+氧氣+二氧化碳的腐蝕環(huán)境，使罐頂和罐壁上部腐蝕嚴重。宜采用無機富鋅涂料100 μm+改性有機硅耐熱導(dǎo)靜電防腐蝕中間漆100 μm+改性有機硅耐熱導(dǎo)靜電防腐蝕面漆100 μm涂料體系防腐蝕。

(3)渣油罐為拱頂罐，也屬于中間產(chǎn)品罐，腐蝕介質(zhì)濃縮和富集比較嚴重。原油硫含量升高，使得此類儲罐腐蝕日益加劇，尤其是罐頂和罐底。罐底內(nèi)壁的腐蝕主要是渣油中存在水，底部必然存有一部分水，加上油品中的無機鹽、有機酸及硫化物溶解于水中，形成了電化學(xué)腐蝕環(huán)境；罐底雜質(zhì)污泥等會形成垢下腐蝕環(huán)境。罐頂板凝結(jié)成液相的水形成H2O+H2S和H2O+O2等腐蝕環(huán)境，因此拱頂罐內(nèi)頂部腐蝕比較嚴重，冬天加熱可能加重腐蝕。 罐頂?shù)谋怃摴羌芘c罐頂是間斷焊，因此存在縫隙，在縫隙部位涂層保護不到，易產(chǎn)生腐蝕介質(zhì)的聚集，造成罐頂嚴重局部腐蝕。罐壁宜采用無機富鋅底漆100 μm+環(huán)氧酚醛導(dǎo)靜電面漆150 μm，涂層干膜總厚度不低于250 μm。罐底宜采用噴鋁180 μm+環(huán)氧酚醛導(dǎo)靜電面漆150 μm。

(4)原油罐的加熱盤管使用酚醛環(huán)氧耐熱漆，涂層總厚度不低于250 μm,在罐外涂裝。

(5)污油罐儲存粗汽油、粗柴油和煤油等甚至酸性水，腐蝕比較嚴重，宜采用噴鋁180 μm+封孔涂料180 μm防腐蝕，普通涂料使用壽命較短。

(6)噴氣燃料儲罐儲存介質(zhì)潔凈度高、無機械雜質(zhì)及水分等有害物質(zhì)，硫含量尤其是硫醇類含量低，油品為腐蝕性小的噴氣燃料，一般小于104m3時采用固定頂罐，而內(nèi)浮頂罐大于104m3,內(nèi)浮頂罐或埋地罐儲存，可采用噴鋁180 μm+封孔導(dǎo)靜電涂料60 μm，或直接使用無機富鋅涂料180 μm進行防腐蝕處理。

(7)芳烴儲罐的儲存介質(zhì)芳烴為溶劑，對涂層的溶解性很強，普通的有機涂層容易溶脹，導(dǎo)致涂層防腐蝕性能降低甚至失效。因此，芳烴儲罐一般不做涂層防腐蝕，或者采用無機富鋅涂料進行防腐蝕處理，涂層的厚度為180 μm以上。

1.2 油罐的外部防腐蝕措施

油罐外部防腐蝕主要考慮儲罐所在地區(qū)(沿?；騼?nèi)陸)、介質(zhì)溫度、外部環(huán)境及土壤性質(zhì)等因素。

1.2.1 內(nèi)陸儲罐

內(nèi)陸地區(qū)成品油儲罐的外部腐蝕一般較輕，主要為空氣和所在地區(qū)空氣污染介質(zhì)的腐蝕。選擇環(huán)氧富鋅100 μm+環(huán)氧云鐵200 μm 和丙烯酸聚胺脂60 μm的配套體系做防腐蝕，可以達到長效防腐蝕的效果。外浮頂原油罐的外頂部沉積雨雪等會造成腐蝕,應(yīng)采用長效防腐蝕涂料涂裝。北方地區(qū)原油罐需要保溫，由于施工材料及外部環(huán)境的影響，存在保溫層下腐蝕，這類腐蝕比較嚴重，因此有保溫層的油罐外腐蝕應(yīng)采用環(huán)氧富鋅180 μm+防水涂層60 μm涂料體系以滿足防腐蝕要求。

1.2.2 沿海地區(qū)儲罐

沿海地區(qū)的油罐外部腐蝕比較嚴重，主要是由于空氣中攜帶大量的鹽，與水和空氣共同作用加重腐蝕，同時由于紫外線的作用加速涂層的老化，因此油罐的外腐蝕必須采用長效防腐蝕措施。建議采用環(huán)氧富鋅100 μm+環(huán)氧云鐵200 μm 和丙烯酸聚胺脂120 μm的配套體系防腐蝕。

油罐的外底板土壤側(cè)的腐蝕尤其嚴重，涉及土壤中噬氧菌的腐蝕，土壤中鹽類水和氧氣的電化學(xué)腐蝕等。由于外底板施工的難度比較大，因此采用陰極保護措施更為科學(xué)經(jīng)濟，依據(jù)實際情況可采用外加電源陰極保護或犧牲陽極的陰極保護措施能夠達到長效防腐蝕的目的。

1.2.3 介質(zhì)溫度較高的儲罐

煉油廠中間餾分油罐儲存介質(zhì)溫度較高，因此該類油罐的外底板防腐蝕應(yīng)該采用耐熱型防腐蝕涂料，否則涂層過早失效影響防腐蝕效果。

1.2.4 其他構(gòu)件腐蝕

大型油罐的抗風(fēng)板腐蝕容易被忽視，特別是抗風(fēng)板與罐壁的焊接結(jié)合部位腐蝕尤其嚴重。該部位一方面存在熱應(yīng)力，另一方面雨水在結(jié)合部集聚發(fā)生電化學(xué)腐蝕，因此這個部位的腐蝕要引起足夠的重視。可以采用比罐外壁更耐水的防腐蝕涂層體系來抑制該構(gòu)件腐蝕。

2 油品儲罐的靜電問題

2.1 靜電的危害及措施

除原油儲罐油相部位外，其他幾種油品儲罐油相部位既有腐蝕問題又有靜電問題。靜電是物質(zhì)相對磨擦造成的，油品在進入儲罐時已經(jīng)在輸油管道上帶上了靜電，由于沒有釋放掉，當油品裝滿儲罐靜止一段時間后，油罐內(nèi)油品的靜電處于相對平衡狀態(tài)，儲罐最高電位處于油面下方儲罐中心軸線上，從中心軸線到罐壁電位呈拋物線狀遞減趨于零[1-2]。靜電荷在罐內(nèi)積聚到相當高時會導(dǎo)致靜電放電，遇到可燃氣體達到該氣體最小引燃能量，有潛在的火災(zāi)和爆炸危險。點燃油蒸氣的最小放電能量約為0.25 MJ，靜電放電能量一般都超過其最小放電能量[3]，因此，國內(nèi)外專家早已重視油罐內(nèi)部的靜電問題。通過工藝手段能夠大幅度降低靜電電位，包括向油品中加入導(dǎo)靜電劑、選用合適的材料-正負電荷消除、降低注油速率、改進進油方式從底部進油、接地泄漏靜電荷及采用靜電中和器等措施能有效降低靜電危險。

2.2 關(guān)于導(dǎo)靜電涂料

相關(guān)調(diào)查表明，國外石油儲罐沒有使用導(dǎo)靜電涂料。過分夸大靜電的危害，只能增加企業(yè)的負擔；當然忽視靜電的危害同樣不可取。工業(yè)發(fā)達國家并沒有建議油罐使用導(dǎo)靜電涂料的規(guī)范；國內(nèi)有關(guān)規(guī)范也未就靜電問題給出過明確規(guī)定。GB 12158—2006《防止靜電事故通用導(dǎo)則》指出，采用基本防護措施的非導(dǎo)靜電涂料涂層不會增加危險。該導(dǎo)則還規(guī)定，對于已采用了基本防護措施的，內(nèi)表面涂有靜電非導(dǎo)體涂層的導(dǎo)電容器，若其涂層厚度不大于2 mm，并避免快速重復(fù)灌裝液體，則此涂層不會增加危險，這與國外同行的做法基本一致。

SY/T 6319—2016《防止靜電、閃電和雜散電流引燃的措施》也表明了儲油罐內(nèi)部的油漆不會構(gòu)成靜電危害。該標準5.8條規(guī)定：油艙或儲油罐內(nèi)部的油漆、塑料或氧化鋁的薄涂層不會構(gòu)成靜電危害，這樣的薄膜對靜電荷的流動是沒有阻礙的，這是由于其電阻量級與油品是一樣的，或是在涂層上有小面積的裸露部分。該行業(yè)標準明確指出，油罐內(nèi)壁的薄涂層(厚度小于2 mm)不會構(gòu)成靜電危害，并闡明了不會構(gòu)成危害的機理，這同樣也與國外同行的做法基本一致。

API RP—2003《防止靜電、閃電和雜散電流引燃的措施》，在技術(shù)內(nèi)容上與SY/T 6319—2016標準等效，編寫規(guī)則上與之等同。因此，API RP—2003標準同樣對油罐內(nèi)涂層導(dǎo)靜電不作要求?？梢娪凸迌?nèi)部的涂層主要目的是防腐蝕，輔助可以兼有導(dǎo)靜電的功能，涂層表面電阻與油品的電阻率等同或低一個數(shù)量級均不影響罐壁靜電導(dǎo)出。

3 環(huán)保型防腐蝕涂料

近年來，國家對環(huán)保的要求日趨嚴格，對有關(guān)行業(yè)從業(yè)人員的安全和健康也倍加關(guān)心。石油化工行業(yè)作為高危行業(yè)，面臨易燃易爆環(huán)境，而石油儲罐的防腐蝕使用了大量的溶劑型防腐蝕涂料，給環(huán)境增加了揮發(fā)性有機物(VOCs)問題。VOCs對人體健康有巨大危害。當人所處的空間中VOCs達到一定濃度時，短時間內(nèi)人會感到頭痛、惡心、嘔吐、乏力等，嚴重時會出現(xiàn)抽搐、昏迷，并會傷害到人的肝臟、腎臟、大腦和神經(jīng)系統(tǒng)，造成記憶力減退等嚴重后果，因此控制涂料的VOCs很有必要。密閉空間防腐蝕涂料施工因為過量的VOCs也發(fā)生過特大爆炸事故，因此從環(huán)保和技術(shù)發(fā)展的角度，環(huán)保型防腐蝕涂料的使用是大勢所趨。

油罐的環(huán)保型防腐蝕涂料分為兩種，即水性涂料和無溶劑涂料。

3.1 油罐水性防腐蝕涂料

3.1.1 水性罐內(nèi)防腐蝕涂料

水性油罐內(nèi)防腐蝕涂料已經(jīng)研究了相當長的時間，性能并不理想。直到2007年廣州某機構(gòu)研發(fā)出納米改性環(huán)氧水性油罐防腐蝕涂料，在石油儲罐內(nèi)成功使用，在應(yīng)用上有所突破。該水性油罐防腐蝕涂料于2009年通過了中國石化組織的技術(shù)鑒定，自2007年以來連續(xù)10年共完成煉油廠各種規(guī)格油罐防腐蝕近百臺，其優(yōu)良性能得到驗證。同時無錫太湖某防腐蝕材料有限公司的水性油罐涂料等也逐步被行業(yè)所認可。罐內(nèi)水性防腐蝕涂料的使用，解決了罐內(nèi)和浮頂?shù)母}內(nèi)等密閉空間的施工安全及人員安全問題。GB 50393—2017《鋼質(zhì)石油儲罐防腐蝕工程技術(shù)標準》有關(guān)條款已經(jīng)建議采用水性防腐蝕涂料，為行業(yè)全面使用油罐水性防腐蝕涂料打下了基礎(chǔ)。但是應(yīng)該看到，油罐內(nèi)防腐蝕水性涂料還有固化時間長、空氣濕度大無法施工等問題需要改進。

3.1.2 罐外水性防腐蝕涂料

近年來由于技術(shù)的進步，油罐的外防腐蝕水性涂料也日漸成熟，已經(jīng)在一些石化公司的石油儲罐上成功使用，取得了很好效果。廣州集泰、湖北中科及深圳嘉達等鋼結(jié)構(gòu)水性防腐蝕涂料都有很好的表現(xiàn)。此類涂料的主要性能指標見表2和表3。

表2 水性丙烯酸涂料底漆和面漆性能

表3 水性聚氨酯面漆性能

3.2 油罐的無溶劑防腐蝕涂料

無溶劑涂料是環(huán)保型涂料的一種，由于其優(yōu)良的防腐蝕性能、易施工性能及環(huán)保性能逐漸受到行業(yè)的重視。一般情況下，無溶劑涂料VOCs不大于5%，溶劑型涂料VOCs在35%左右，因此無溶劑涂料有一定的優(yōu)勢。其主要性能指標見表4。

表4 無溶劑涂料基本性能

3.3 其他新型油罐防腐蝕涂料

近年來，新的涂料品種不斷出現(xiàn)，主要為石墨烯和聚苯胺防腐蝕涂料。少量的石墨烯添加到涂料中，能改善涂料的各種性能，提高了涂層的整體防腐蝕性能。而由于聚苯胺本身的導(dǎo)電性優(yōu)越，聚苯胺防腐蝕涂料同樣賦予了涂料特殊的性能，但由于聚苯胺本身的工業(yè)化問題， 其防腐蝕涂料真正用于油罐防腐蝕還有一段路要走。

4 結(jié)束語

通過對石腦油罐、中間餾分油罐、渣油罐、污油罐、噴氣燃料儲罐和芳烴儲罐等罐內(nèi)防腐蝕措施和涂料配套體系進行討論可以看出，不同類型的油品儲罐的腐蝕形態(tài)各不相同。油罐內(nèi)外采取的防腐蝕措施也不相同。油罐外部防腐蝕主要考慮儲罐所在地區(qū)(沿?；騼?nèi)陸)、介質(zhì)溫度、外部環(huán)境及土壤性質(zhì)等因素；對于油品儲罐的靜電問題應(yīng)該給予足夠重視但不應(yīng)過分夸大，應(yīng)該依據(jù)相關(guān)標準來采取適當措施防止靜電問題。為了環(huán)保和保障油罐的安全，應(yīng)盡量采用環(huán)保型的水性防腐蝕涂料或無溶劑型防腐蝕涂料進行油品儲罐防腐蝕。