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原油储罐加热盘管腐蚀原因分析及对策


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2008 年

原油储罐加热盘管腐蚀原因分析及对策
潘 武 汉* 段志英
( 吐哈油田销售事业部)

潘武汉 段志英: 原油储罐加热盘管腐蚀原因分析及对策, 油气储运, 2008, 27(

4) 40~ 41。 摘 要 针对吐哈油库原油储罐加热盘管腐蚀穿孔的现象, 对锅炉使用的软化水、 锅炉水以及 冷凝水进行了分析, 指出加热盘管产生腐蚀的主要原因是二氧化碳腐蚀、 电化学腐蚀和氧腐蚀共同 作用的结果, 提出了减缓二氧化碳腐蚀的措施, 建议增加除氧设备, 锅炉使用除氧水, 以减缓氧腐 蚀。 主题词 储罐 加热盘管 腐蚀 改进 措施

吐哈油库是吐哈油田生产的原油以及自用成品 油储输、 中转的大型 油库, 1991 年建 成投用, 原油 储罐分为内浮 顶和外 浮顶 两种 类型, 储罐 容量 为 5 000~ 50 000 m 。从每年的 10 月份到次年的 3 月 份需要对储罐原油进行加热保温, 以防止凝固和加 快脱水速度。自 1998 年以来, 原油储罐的加热盘管 相继开始出现穿孔泄漏, 直到 2000 年才引起技术人 员的重视。
3

下半部分管子壁厚明显变薄, 有水流长期侵蚀形成 的凹槽, 有水经过的内表面光滑, 呈现金属光泽。经 初步分析判断, 认为蒸汽具有腐蚀性。但经过对锅 炉使用的软化水化验原始记录进行查阅, 软化水都 呈碱性, pH 值都在 8. 0 左右, 水处理时, 采用锅外 阳离子树脂 交换法 除去 水中 的 Ca2+ 、 g 2+ 离 子。 M 2005 年冬季, 锅炉开始运行后, 对锅炉使用的软化 水, 锅炉水以及冷凝水进行全过程跟踪化验, 表 1 为 检测的部分数据。 1、 二氧化碳腐蚀 通过取样分析, 除软化水中溶解氧超标外, 其余 各项指标都符合现行国家水质标准, 在分析冷凝水 时发现, 其 pH 值在 5. 5~ 6. 5 之间, 呈弱酸性, 这是 由于二氧化碳的存在, 致使冷凝水呈酸性。
总硬度 ( mmol/ L ) 7. 810 0. 023 溶解氧 ( mg/ L ) 5. 46 5. 26 含铁量 ( mg / L ) 0. 020 0. 180 悬浮物 ( mg / L ) 0. 990 1. 430

一、储罐腐蚀原因分析
通过对拆下的管子的泄漏点进行检查, 发现这 些盘管都是在距离锅炉出口不远的管子底部穿孔,

表 1 锅炉给水以及蒸汽冷 凝水取样分析结果 检测数据 总碱度 ( mmo l/ L ) 25 时的 pH 值 7. 70 7. 95 11. 3 11. 79 6. 26 氯离子 ( mg / L ) 173. 000 246. 000 1 031. 000 0. 436 溶解固形物

生水 软化 水 锅炉 水 冷凝 水

704 567 3 037 342

0. 028

2. 02

1. 100

4. 730

在蒸汽系统中, 二氧化碳起初来源于给水中碳 酸根和碳酸氢根离子的热分解 碳酸根离子:
1

碳酸氢根离子: 2( H CO 3 ) + 热= CO 3
22-



+ H 2 O+ CO2
-

CO 3 2- + H 2 O+ 热= 2( OH - ) + CO 2
* 838202, 新疆鄯善县吐哈油田销售事业部; 电话: ( 0995) 8373036。

CO 3 + H 2 O+ 热= 2( OH ) + CO 2 在锅炉内, 炉水中的碳酸根和碳酸氢根离子受

第 27 卷第 4 期

潘武汉等: 原油储罐加热盘管腐蚀原因分析及对策

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热分解, 产生二氧化碳气体, 这些气体随蒸汽一起通 过管道进入油罐加热盘管, 由于储罐内油品温度相 对较低( 30 左右) , 蒸汽冷凝, 二氧化碳溶解到冷凝 水中, 形成弱酸性溶液, 且低速流动, 在整个冬季运 行期间对盘管连续不断的腐蚀, 这是加热盘管腐蚀 的主要原因。 2、 电化学腐蚀 同种金属内部不同部位的电位差是由于金属内 部存在着晶间、 应力、 疲劳、 电偶、 缝隙等因素而产生 的, 这些因素是金属结构在冶炼、 加工、 安装、 焊接等 过程中造成的, 导致在同一金属结构内部存在着众 多小范围的阳极区和大片的阴极区。金属结构一旦 处于电解质的环境中, 腐蚀电池即开始工作。由于 阳极区是分散的、 小范围的, 故此时结构表现出来的 是孔蚀, 即点蚀。停止供应蒸汽后, 管道内留存的冷 凝水为电化学腐蚀提供形成原电池的环境条件, 电 化学腐蚀也是加速盘管腐蚀的另一重要原因。 3、 氧腐蚀 由于锅炉蒸发量较小( 仅为 6 t / h) , 因此没有对 给水进行除氧; 另外, 在夏季停炉检修阶段, 系统内 不可避免的进入空 气。每年冬 季系统开始供 蒸汽 后, 发现冷凝水总是呈红棕色, 还夹带锈渣, 这说明 存在明显的氧腐蚀。 有研究表明, 氧气和二氧化碳共存会加剧腐蚀 程度。O 2 在 CO2 腐蚀的催化机制中起很大的作用。 当钢铁表面未生成保护膜时, O 2 的含量越大腐蚀速 率越大, 当钢铁表面已生成了保护膜, 氧气的含量对 其腐蚀的影响微乎其微, 而在饱和 的氧气溶液中, CO 2 的存在会大大提高腐蚀速率, 此时 CO2 在腐蚀 溶液中起催化作用
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加热盘管可以采取内防腐措施。

1, 2, 3, 李敬波 1992。 郑 家 吕战鹏 彭芳明: 新型咪唑啉类缓蚀剂的合成、 结构表 征及缓蚀性能研究, 油田化学, 1994 , 11 ( 2) 。 宋业林: 锅炉水处理使用手册, 中国石化出版社( 北京) , 2001。 ( 修改稿收到日期: 2007 06 21)







李继香等( 译) : 实 用水技术, 石 油工业出 版社( 北京 ) ,

编辑: 吕



油气储运 投稿要求
( 1) 内容 与油气 ( 包括原 油、 成品 油、 天然气、 液化气、 煤气、 浆体及 其他介 质) 储运 工程 有关 的科 技文章, 具备科学 性、 创新 性和实 用性, 篇 幅不 超过 8 000 字( 含图表) 。 ( 2) 标题 ( 3) 摘要 ( 4) 主题词 词组。 ( 5) 正文 论点明确、 条理清晰、 述准确、 阐 文字 简练、 用字规范。文中单位一律 采用法定计量单位, 外文字符用印刷 体书写。 对于容 易混 淆的 字符, 应 注明文种、 大小写、 正斜体、 上下 角。 ( 6) 图表 插 图采 用计算 机绘 图, 比例 适当, 线 条清晰。每幅插图必须注有图序和图题。表格 采用 三线辅助表, 一 张表 只能表 达一 个主题。 每张 表必 须编制 表 序, 表 题 必 须 准 确、 明 地 表 达 表 格 的 简 内容。 ( 7) 参考文献 只列 已经 在国内 外公 开发 表过 标题应高度概括 地反映文章的主题, 来稿须 附 300 字左右 的中 文摘 要及 标注 3~ 8 个反映文章主题的 词或 字数不超过 20 个。 相应的英文摘要。



二、 技术改进措施
为了减缓二氧化碳腐蚀, 在冷凝水回收到给水 中, 需要经过脱气处理, 以去除二氧化碳, 避免其在 系统内积聚。另外, 对冷凝回水系统进行化学处理, 用氨和冷凝水中的二氧化碳减缓系统内腐蚀, 也可 以用吗 啉、 己 胺等 pH 调节 剂 提 高给 水 的 pH 环 值 , 从而减缓二氧化碳腐蚀。 增加除氧设备, 锅炉使用除氧水, 减缓氧腐蚀; 停止给储罐供应蒸汽后, 系统的进出口阀门要关闭, 防止空气进入系统, 以减少氧腐蚀。对于新建油罐,
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的文章, 所列参考 文献的 序号 应在正 文相 应处 以上 角码标注, 序号 按 在正 文 中出 现的 先 后顺 序 编号。 参考文献的著录项目 必须 齐全, 格式 与标 点符 号使 用正确, 著录项目 包括 责任者 、 名、 篇 文献 出处 及出 版情况( 出版者、 出版地、 出版年、 期次、 卷号、 止页 起 码) 。 ( 8) 作者简介 来稿 需注 明第一 作者 的个 人简 介, 具 体内容为 , 技 术职称, 出生 年月, 毕业 时间、 院 校及专业, 主要专 业经 历, 现从事 的工 作等, 并 附邮 政编码、 联系电话( 含区号) 。


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