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【摘 要】:本文介绍了油库设备腐蚀的各种因素和机理,在此基础上提出了预防和减缓设备腐蚀的措施。
油库设备;腐蚀原理;防腐蚀;措施。
随着使用时间的推移,由于油库设备自身运转和外界条件的作用影响,技术状况将发生变化,将会出现腐蚀、泄漏、变形等故障。世界上每年因腐蚀而损失掉的钢铁约占年产量的五分之一,因腐蚀造成破坏的设备约占年产量的三位之一。在油库,腐蚀更不容忽视,由于油库设备大多以钢铁材料制成,油库设备的腐蚀,除了造成材料损失、设备使用寿命缩短或破坏以外,更严重的是由于罐底及埋地管道等处腐蚀不易被发现,极易造成漏油事故。为了保持油库设备良好的技术状况,除了加强平时的维护管理外,还应该加强对油库设备的检查和技术鉴定,准确掌握油库设备的技术状况,以便有针对性地采取检修措施,恢复其技术性能。为此,在这里我单独从设备的腐蚀方面来谈一谈我的一点拙见。
一、金属腐蚀原理
金属腐蚀是由于材料和环境作用而引起的破坏或变质。这里的环境指的是与材料接触的所有的介质和气氛,包括水、大气、土壤、化工介质。材料由于腐蚀所造成的破坏或变质指的是重量损失。金属腐蚀通常分为化学腐蚀和电化学腐蚀。
1、化学腐蚀
化学腐蚀是金属与接触到的物质直接发生氧化还原反应而被氧化损耗的过程。金属和环境介质直接发生化学作用而产生的损坏,在腐蚀过程中没有电流产生。例如金属在高温的空气中或氯气中的腐蚀等。引起金属化学腐蚀的介质不能导电。
2、电化学腐蚀
电化学腐蚀是指当金属被放置在水溶液中或潮湿的大气 中,金属表面会形成一种微电池,也称腐蚀电池。阳极上发生氧化反应,使阳极发生溶解,阴极上发生还原反应,一般只起传递电子的作用。腐蚀电池的形成原因主要是由于金属表面吸附了空气中的水分,形成一层水膜,因而使空气中CO2,SO2,NO2等溶解在这层水膜中,形成电解质溶液,而浸泡在这层溶液中的金属又总是不纯的,如工业用的钢铁,实际上是合金,即除铁之外,还含有石墨、以及其它金属和杂质,它们大多数没有铁活泼。这样形成的腐蚀电池的阳极为铁,而阴极为杂质,又由于铁与杂质紧密接触,使得腐蚀不断进行。
二、影响油库设备腐蚀的因素
影响金属腐蚀的因素有金属本身因素和介质因素两个方面。
1、金属本身因素
金属自身因素有异金属接触、化学成分不均、组织结构不均、物理状态不均及表面膜不完整等。这些因素受金属自身以及炼制工艺的影响比较大。
2、介质因素
介质因素有氧浓差、温度差等。这些差异都取决于金属所处的环境。油库设备所处的环境有大气和土壤两种。 大气腐蚀和土壤腐蚀是油库设施设备腐蚀破坏的主要原因。
(1)影响大气腐蚀的因素
①气候条件
Ⅰ湿度。湿度是决定大气腐蚀类型和速度的基本因素。湿度越大,一般大气的腐蚀性越强。
Ⅱ降水量。雨水沾湿金属表面,甚至冲刷破坏腐蚀产物的保护层,有促进腐蚀的作用。
Ⅲ温度。统计结果表明,在其他条件类似的情况下,平均气温高的地区大气腐蚀严重。此外,气温剧烈变化对腐蚀也有影响。例如,因昼夜温差而导致的结露现象,也有加速腐蚀的作用。
Ⅳ日照量。日照量对大气腐蚀起一种间接的影响。日照量大的地区往往容易发生结露现象。另一方面,阳光中的紫外线能使有机涂料变质,保护性能恶化。
②大气污染物质
Ⅰ二氧化硫。大气中的一部分二氧化硫能被直接氧化成三氧化硫,溶于水后形成硫酸,另一部分吸附在金属表面,与铁反应生成易溶的硫酸亚铁。硫酸亚铁进一步被氧化,并由于强烈的水解作用生成硫酸,与铁反应。
Ⅱ固体粉尘。固体粉尘的成分包括碳和碳化物等固体颗粒。一些固体颗粒本身没有腐蚀性,但能吸附腐蚀性物质,如碳粒吸收二氧化硫和水汽后,生成腐蚀性的酸性溶液。
③金属表面性质和腐蚀物
金属表面粗糙会使吸附力增强,腐蚀加重,表面如存在缝隙、小孔等死角,会使其中长期保持有水液存在,使腐蚀大大加重。
(2)影响土壤腐蚀的因素
①土壤性质
Ⅰ孔隙度。较大的孔隙度有利于氧渗透和水分的保存,而它们都是发生腐蚀的促进因素。
Ⅱ含水量。土壤中含水量对腐蚀影响很大。土壤的水分对于金属溶解的离子化过程及土壤电解质的离子化是必要的。除了参与腐蚀的基本过程外,水分对于涉及土壤的其他因素几乎也有影响。
Ⅲ电阻率。土壤的电阻率与土壤的孔隙度、含水量及含盐量等许多因素有关。一般认为,土壤电阻率越小,腐蚀越严重。
Ⅳ酸度。有的来源于土壤中的酸性矿物质,有的来自生物和微生物的生命活动所形成的有机酸和无机酸,有的来自工业污水中人为活动造成的土壤污染。随着酸性的增强,土壤的腐蚀性增加。
Ⅴ含盐量。土壤中的含盐量越大,土壤的电导率就越大,因而土壤腐蚀越严重。
②微生物
在缺氧的土壤条件下,例如密实、潮湿的粘土深处,金属腐蚀过程似应很难进行,但是这样的条件却有利于微生物的生长。据估计,地下埋设金属构件的腐蚀,有一半要归咎于微生物的腐蚀作用。许多微生物还能破坏有机物为基础的防护覆盖层。
三、油库设备的防腐措施
1、覆盖层保护法。
最常见的保护措施,埋地管路通常使用焦油沥清覆盖层。为了增强覆盖层的强度,往往加入填料活用石棉、玻璃纤维等无机纤维缠绕加固。近年来又发展了聚乙烯塑料、环氧树脂喷涂等方法。
2、阴极保护法
金属的腐蚀是一阳极过程。就是将金属置于阴极,即阴极保护法。阴极保护法具体又分为两种。其一是将被保护的金属接在一起.这也称为牺牲阳极保护法。在地下管线密集的地区,应注意阴极保护装置引起的附近管道设施的杂散电流腐蚀。
3、隔离法
微电池作用是造成金属腐蚀的主要原因.但单一个电极是构不成电池的.要构成电池就必须同时具备阴阳两级。因此,金属腐蚀的措施就是将金属(阳极)和其它介质(阴极)隔离开来,使之构不成电池。可以通过静电喷涂等,氧化或钝化(包括化学钝化和电化学钝化)、等方法在金属表面覆盖一层金属或非金属保护层来实现。
4、研制开发新的耐腐蚀材料
解决金属腐蚀的根本措施是研制开发新的耐腐蚀材料,如特种合金、新型陶瓷、复合材料等来取代易腐蚀的金属。但因其成本太高而不可能在工业上大规模使用。不锈钢则是便宜得多因而也用得较为普遍。钛也是一种很好的耐腐蚀金属。在不锈钢中加入钛可防止晶间腐蚀。随着科技的进步,新的耐腐蚀材料一定会层出不穷。
四、结束语
1、由于我国很多油库设备当时不是按照目前油品的性质设计的,这样就使得我国油库设备的腐蚀问题日趋严重,采取经济而有效的防腐措施已迫在眉睫。近年来,已加大了对设备防腐与工艺防腐资金的投入。
2、做好油库设备的防腐工作,首先要了解腐蚀的原理,找到油库设备腐蚀的主要原因。
3、油库设备的腐蚀主要是电化学腐蚀,针对这种腐蚀提出了涂防腐涂料和阴极保护的措施。
参考文献:
[1]穆冬莉.原油设备的腐蚀机理及防护技术.石油化工设计2007,2
[2]陈彬:腐蚀与控制,2008,7.
[3]唐洪舰、刘朋川、郭罗军:广东化工,2006,5.
[4]赵雪娥,蒋军成.储油罐的腐蚀机理研究及防护技术现状 中国安全科学学报2007,5
[5]张峰杰:金属腐蚀控制,2008,8.
作者简介:翟卓,男,籍贯:吉林省松原市,中国石油辽宁盘锦销售分公司 助理工程师。
油库设备;腐蚀原理;防腐蚀;措施。
随着使用时间的推移,由于油库设备自身运转和外界条件的作用影响,技术状况将发生变化,将会出现腐蚀、泄漏、变形等故障。世界上每年因腐蚀而损失掉的钢铁约占年产量的五分之一,因腐蚀造成破坏的设备约占年产量的三位之一。在油库,腐蚀更不容忽视,由于油库设备大多以钢铁材料制成,油库设备的腐蚀,除了造成材料损失、设备使用寿命缩短或破坏以外,更严重的是由于罐底及埋地管道等处腐蚀不易被发现,极易造成漏油事故。为了保持油库设备良好的技术状况,除了加强平时的维护管理外,还应该加强对油库设备的检查和技术鉴定,准确掌握油库设备的技术状况,以便有针对性地采取检修措施,恢复其技术性能。为此,在这里我单独从设备的腐蚀方面来谈一谈我的一点拙见。
一、金属腐蚀原理
金属腐蚀是由于材料和环境作用而引起的破坏或变质。这里的环境指的是与材料接触的所有的介质和气氛,包括水、大气、土壤、化工介质。材料由于腐蚀所造成的破坏或变质指的是重量损失。金属腐蚀通常分为化学腐蚀和电化学腐蚀。
1、化学腐蚀
化学腐蚀是金属与接触到的物质直接发生氧化还原反应而被氧化损耗的过程。金属和环境介质直接发生化学作用而产生的损坏,在腐蚀过程中没有电流产生。例如金属在高温的空气中或氯气中的腐蚀等。引起金属化学腐蚀的介质不能导电。
2、电化学腐蚀
电化学腐蚀是指当金属被放置在水溶液中或潮湿的大气 中,金属表面会形成一种微电池,也称腐蚀电池。阳极上发生氧化反应,使阳极发生溶解,阴极上发生还原反应,一般只起传递电子的作用。腐蚀电池的形成原因主要是由于金属表面吸附了空气中的水分,形成一层水膜,因而使空气中CO2,SO2,NO2等溶解在这层水膜中,形成电解质溶液,而浸泡在这层溶液中的金属又总是不纯的,如工业用的钢铁,实际上是合金,即除铁之外,还含有石墨、以及其它金属和杂质,它们大多数没有铁活泼。这样形成的腐蚀电池的阳极为铁,而阴极为杂质,又由于铁与杂质紧密接触,使得腐蚀不断进行。
二、影响油库设备腐蚀的因素
影响金属腐蚀的因素有金属本身因素和介质因素两个方面。
1、金属本身因素
金属自身因素有异金属接触、化学成分不均、组织结构不均、物理状态不均及表面膜不完整等。这些因素受金属自身以及炼制工艺的影响比较大。
2、介质因素
介质因素有氧浓差、温度差等。这些差异都取决于金属所处的环境。油库设备所处的环境有大气和土壤两种。 大气腐蚀和土壤腐蚀是油库设施设备腐蚀破坏的主要原因。
(1)影响大气腐蚀的因素
①气候条件
Ⅰ湿度。湿度是决定大气腐蚀类型和速度的基本因素。湿度越大,一般大气的腐蚀性越强。
Ⅱ降水量。雨水沾湿金属表面,甚至冲刷破坏腐蚀产物的保护层,有促进腐蚀的作用。
Ⅲ温度。统计结果表明,在其他条件类似的情况下,平均气温高的地区大气腐蚀严重。此外,气温剧烈变化对腐蚀也有影响。例如,因昼夜温差而导致的结露现象,也有加速腐蚀的作用。
Ⅳ日照量。日照量对大气腐蚀起一种间接的影响。日照量大的地区往往容易发生结露现象。另一方面,阳光中的紫外线能使有机涂料变质,保护性能恶化。
②大气污染物质
Ⅰ二氧化硫。大气中的一部分二氧化硫能被直接氧化成三氧化硫,溶于水后形成硫酸,另一部分吸附在金属表面,与铁反应生成易溶的硫酸亚铁。硫酸亚铁进一步被氧化,并由于强烈的水解作用生成硫酸,与铁反应。
Ⅱ固体粉尘。固体粉尘的成分包括碳和碳化物等固体颗粒。一些固体颗粒本身没有腐蚀性,但能吸附腐蚀性物质,如碳粒吸收二氧化硫和水汽后,生成腐蚀性的酸性溶液。
③金属表面性质和腐蚀物
金属表面粗糙会使吸附力增强,腐蚀加重,表面如存在缝隙、小孔等死角,会使其中长期保持有水液存在,使腐蚀大大加重。
(2)影响土壤腐蚀的因素
①土壤性质
Ⅰ孔隙度。较大的孔隙度有利于氧渗透和水分的保存,而它们都是发生腐蚀的促进因素。
Ⅱ含水量。土壤中含水量对腐蚀影响很大。土壤的水分对于金属溶解的离子化过程及土壤电解质的离子化是必要的。除了参与腐蚀的基本过程外,水分对于涉及土壤的其他因素几乎也有影响。
Ⅲ电阻率。土壤的电阻率与土壤的孔隙度、含水量及含盐量等许多因素有关。一般认为,土壤电阻率越小,腐蚀越严重。
Ⅳ酸度。有的来源于土壤中的酸性矿物质,有的来自生物和微生物的生命活动所形成的有机酸和无机酸,有的来自工业污水中人为活动造成的土壤污染。随着酸性的增强,土壤的腐蚀性增加。
Ⅴ含盐量。土壤中的含盐量越大,土壤的电导率就越大,因而土壤腐蚀越严重。
②微生物
在缺氧的土壤条件下,例如密实、潮湿的粘土深处,金属腐蚀过程似应很难进行,但是这样的条件却有利于微生物的生长。据估计,地下埋设金属构件的腐蚀,有一半要归咎于微生物的腐蚀作用。许多微生物还能破坏有机物为基础的防护覆盖层。
三、油库设备的防腐措施
1、覆盖层保护法。
最常见的保护措施,埋地管路通常使用焦油沥清覆盖层。为了增强覆盖层的强度,往往加入填料活用石棉、玻璃纤维等无机纤维缠绕加固。近年来又发展了聚乙烯塑料、环氧树脂喷涂等方法。
2、阴极保护法
金属的腐蚀是一阳极过程。就是将金属置于阴极,即阴极保护法。阴极保护法具体又分为两种。其一是将被保护的金属接在一起.这也称为牺牲阳极保护法。在地下管线密集的地区,应注意阴极保护装置引起的附近管道设施的杂散电流腐蚀。
3、隔离法
微电池作用是造成金属腐蚀的主要原因.但单一个电极是构不成电池的.要构成电池就必须同时具备阴阳两级。因此,金属腐蚀的措施就是将金属(阳极)和其它介质(阴极)隔离开来,使之构不成电池。可以通过静电喷涂等,氧化或钝化(包括化学钝化和电化学钝化)、等方法在金属表面覆盖一层金属或非金属保护层来实现。
4、研制开发新的耐腐蚀材料
解决金属腐蚀的根本措施是研制开发新的耐腐蚀材料,如特种合金、新型陶瓷、复合材料等来取代易腐蚀的金属。但因其成本太高而不可能在工业上大规模使用。不锈钢则是便宜得多因而也用得较为普遍。钛也是一种很好的耐腐蚀金属。在不锈钢中加入钛可防止晶间腐蚀。随着科技的进步,新的耐腐蚀材料一定会层出不穷。
四、结束语
1、由于我国很多油库设备当时不是按照目前油品的性质设计的,这样就使得我国油库设备的腐蚀问题日趋严重,采取经济而有效的防腐措施已迫在眉睫。近年来,已加大了对设备防腐与工艺防腐资金的投入。
2、做好油库设备的防腐工作,首先要了解腐蚀的原理,找到油库设备腐蚀的主要原因。
3、油库设备的腐蚀主要是电化学腐蚀,针对这种腐蚀提出了涂防腐涂料和阴极保护的措施。
参考文献:
[1]穆冬莉.原油设备的腐蚀机理及防护技术.石油化工设计2007,2
[2]陈彬:腐蚀与控制,2008,7.
[3]唐洪舰、刘朋川、郭罗军:广东化工,2006,5.
[4]赵雪娥,蒋军成.储油罐的腐蚀机理研究及防护技术现状 中国安全科学学报2007,5
[5]张峰杰:金属腐蚀控制,2008,8.
作者简介:翟卓,男,籍贯:吉林省松原市,中国石油辽宁盘锦销售分公司 助理工程师。