钢制金属储罐是目前石油化工，石油加工企业和油气集输系统中重要的储存介质的容器。主要用来储存汽油、柴油、原油等油品介质。在内部介质与外部环境综合作用下油罐的顶部、底板与底圈壁板易发生严重的腐蚀^[1~10]，造成罐防腐层脱落和大面积的点蚀现象的发生。严重的会使罐顶塌陷与罐底板穿孔漏油。由于油罐的维修不但会耗费大量的资金，还会导致停产。因此对储罐腐蚀的详细了解有助于对储罐更好地维护，使其延缓大修年限。

油罐的腐蚀包括内腐蚀与外腐蚀^[11,12]。内腐蚀主要与储存的介质的含氧量，以及储存介质中的杂质有关。外腐蚀主要油罐周围的大气环境与罐底板接触的土壤性质有关。大气腐蚀主要分为化学腐蚀与电化学腐蚀两类；土壤对罐底板的腐蚀包括氧的浓差腐蚀、杂散电流腐蚀和细菌腐蚀等^[13]。

另外设立一套完整的管理体系，加强对油罐检测与记录也可以对防腐工作起到关键作用。

第一章油罐的外腐蚀

储罐的外腐蚀包括大气腐蚀与土壤腐蚀。大气腐蚀主要作用于油罐顶部与罐壁。而油罐的底板外侧易发生土壤腐蚀。

1.1油罐大气腐蚀

油罐的大气腐蚀主要分为化学腐蚀与电化学腐蚀两类。油罐化学腐蚀与电化学腐蚀产生的区别在于油罐的外表面是否包裹一层水膜。在干旱少雨的地区，阴雨天一般持续时间比较短。对于没有保温层的油罐，雨后形成的水膜很快会被蒸发。电化学腐蚀由于缺少了所需的介质，所以在这些地区无论空气中存在何种化学腐蚀物质，油罐的外腐蚀主要是以化学腐蚀的方式进行的。化学腐蚀的速率比较慢对油罐的外腐蚀影响不大，但对外防腐层却危害比较大。

电化学腐蚀是由于空气中的氧溶解于储罐外表面的水膜中面发生氧的浓差腐蚀。在大气被污染的地区，大气中的污染物，例如，二氧化硫、硫化氢、氯气、氯化氢等同样会溶解在水膜中。这些物质使水的电解质浓度增大，电导度增加，从而加重油罐的电化学腐蚀。例如，二氧化硫与水中溶解的氧作用生成三氧化硫。三氧化硫与水分子结合成硫酸。化学反应如下：

SO₂+1/2O₂ → SO₃

SO₃+H₂O→ H₂SO₄

2Fe+3H₂SO₄→ Fe₂(SO₄)₃+H₂↑

同样水膜中溶解的氯气、氯化氢都会与钢发生反应，从而腐蚀油罐的外壁。

1/2Cl₂+1/2H₂→ HCl

Fe+2HCl → FeCl₂+H₂↑

1.2罐底板土壤腐蚀

土壤对罐底板的腐蚀包括氧的浓差腐蚀、杂散电流腐蚀和细菌腐蚀等。这些腐蚀都可看做电化学腐蚀。

地下水通过土壤的毛细管上升到沥青沙层（油罐的防腐垫层）。或从沥清沙层中渗透与罐底接触，或直接绕过沙层与罐底接触。地下水中的盐分与金属作用从而腐蚀罐底。

第二章油罐的内腐蚀

罐内腐蚀的速率根据油品的不同而不一样。一般情况下，原油对油罐的腐蚀最大，腐蚀率为0.6mm/年；轻质油和粗制汽油、煤油、粗制重油次之，腐蚀率为0.4mm/年；重油、石脑油和润滑油腐蚀性最小，腐蚀速率为0.2mm/年。

油罐的内腐蚀主要与油品的含氧量和油品中的杂质有关。

2.1油品的含氧量

氧是参与金属腐蚀的重要元素，油品的溶解的氧越高那就意味着金属的化学反应越易发生。不同的油品溶解氧的能力是不同的。汽油的含氧量最高。汽油对氧的溶解比柴油高3~4倍，所以汽油罐的腐蚀要比柴油罐的腐蚀严重。汽油罐比一般重油罐腐蚀情况高20倍。油品的氧气主要是从气体空间吸收来的，油品含氧量与油品吸气能力、油罐气体空间的空气数量及其在油品中的自然混合和扩散程度有关。增加油品的收发次数，将使吸入罐内氧气增加，从而加剧罐内壁的腐蚀。油品中的胶质可以阻止氧气与罐壁表面接触，直到保护层的作用。精馏油品含胶质少，所以精馏油品储罐的腐蚀程度要超过一般油品储罐。

2.2油品中的杂质

油品中包含的杂质与油品中溶解的氧发生化学反应是导致油罐内腐蚀的主要原因。在石油硫化物中，硫化氢的腐蚀能力最强。某些油品含有的硫化氢是油罐化学腐蚀的主要原因。硫化氢的腐蚀产物硫酸还可能造成电化学腐蚀。受腐蚀严重的罐顶有的2~3年就会报废。

O₂+Fe+H₂S → FeS+H₂O

Fe+H₂S+O₂ → 4Fe₂S₃+H₂O

H₂S+O₂ → H₂SO₄

值得注意的是：硫化氢的含量绝对值并不起主要作用，当氧与硫化氢的容积比为114：1时，对储罐的内腐蚀最大。

另外，某些轻质油料（如裂化汽油）挥发的不饱和气态烃，对罐内壁也会产生化学腐蚀。

罐底水含有的矿物质中的一些盐类溶于水中生成电解液，对油罐也会产生腐蚀。例如

MgCl₂+H₂O → Mg(OH)₂+HCl

HCl+Fe → FeCl₂+Cl₂

罐底内壁因化学成分不均，在电解液作用下形成腐蚀电池，产生电化学腐蚀。

第三章油罐各部分腐蚀

3.1罐顶

3.1.1罐顶外腐蚀

罐顶由于安装方法不当和以后操作过程中受力而发生变形，表面凹凸不平，雨水聚积发生电化学腐蚀。腐蚀处连片麻点。不过大气腐蚀的产物可以在罐顶表面形成氧化膜，起到保护罐顶，减缓腐蚀的作用。

3.1.2罐顶内腐蚀

罐顶内侧腐蚀与油品的类型、温度、油气空间的大小有关。罐顶处于储罐的气相空间中，气相中含有CO₂、SO₂、H₂S等腐蚀性气体。油气空间由于温差的作用在罐顶上结露。腐蚀性气体与氧气溶解于水膜中，形成电化学反应。腐蚀是全面的，但不均匀。浮顶罐顶（浮顶）由于接触的气相空间较小，所以腐蚀相对轻微。

3.2罐壁

3.2.1罐壁外腐蚀

罐壁外腐蚀主要是大气腐蚀。如果罐壁始终保持干燥，在防锈涂料的保护下，不易发生腐蚀。对于有保温层的储罐来说，如果遮雨效果不好或中部渗入雨水，由于保温层的遮挡，即使天晴后罐壁上生成的水膜也不易消失。这样在罐壁潮湿处也会发生电化学反应。尤其在罐壁底部，由于保温岩棉的吸水作用，大量的水分聚集在底部保温层中。

3.2.2罐壁内腐蚀

储罐上部壁板不与油品接触处于储罐的气相空间中，内腐蚀方式与罐顶相同。

储罐中部壁板直接与油品接触，油品中的胶质粘结在罐壁上，成为罐壁的保护膜。而且接触的氧气和水分较少，所以腐蚀比较轻微。

储罐底部沉积水比较多，溶解在水中的硫化物和某些盐类与罐壁发生反应产生电化学腐蚀。例如：

阳极反应：Fe-2e → Fe²⁺

阴极反应：2H⁺+ 2e → 2[H]→ H₂↑

H₂S的存在会抑制[H]形成分子反应的进行。阴极反应生成的[H]在钢铁表面聚集，其中一部分就渗入钢铁内部，并在钢铁的晶间和缺陷点（钢中夹杂物和气孔、疏松等）聚集形成鼓包或裂纹。

对于原油罐来说，罐底是水和泥沙的混合物，为厌氧环境。SO₄²⁺含量较高，为SRB提供了生存环境与养分。使潜水对罐壁腐蚀性加大。

油品的温度升高可以加速油品的自然对流。罐底的水分向上运动，面层的氧向下运动，这将造成有利于腐蚀的条件。所以油品温度也是影响罐壁腐蚀的因素。油罐的向阳面经常受阳光照射，腐蚀程度比阴面高一倍。

3.3罐底

罐底外腐蚀主要是前面提到的土壤腐蚀。罐底板外侧一般不易腐蚀，但在施工焊接过程中焊缝附近的防腐涂料往往被烧掉，从而产生电化学腐蚀。如果储罐沉降不均或罐底幅板施工时与基础结合不严密而形成氧浓差电池，这样也会造成腐蚀。

罐底内腐蚀的机理与罐壁底部壁板腐蚀机理相同。主要也是底部沉积水中的杂货与地板发生反应和细菌腐蚀造成的。

第四章防腐措施

油罐腐蚀产生的原因是多种的，有化学腐蚀和电化学腐蚀，甚至包括细菌腐蚀。认识油罐各部分腐蚀机理有助于更好选择防腐材料，加强对油罐的日常维护尤为重要。

4.1组织与分工

1.工厂应设专职的防腐蚀管理人员，负责全厂设备的防腐蚀计划和技术管理工作；车间设备员负责防腐蚀的具体管理工作。

2.防腐蚀管理的试验研究人员，要不断地进行总司设备腐蚀与防护调查，制订防腐蚀课题与规划，分析腐蚀原因与防护方法，总结防腐蚀经验与成果。

3.操作工要了解防设备材料防腐的性质与要求，防止操作失误。

4.2档案资料的建立与技术管理

1.凡受到生产介质腐蚀的设备、管道等，组织建立防腐蚀档案和卡片，注明设备名称、型号、规格、操作温度、压力、物料介质、性能以及防腐措施，施工日期、施工工艺、使用情况、每次检查、检修情况等。

2.应根据生产中的腐蚀问题，每年定期组织审订下年度的防腐蚀计划。

3.凡易于遭受腐蚀的设备，均应采取合适的防腐蚀措施，对已有防腐蚀措施的设备不得无故取消或任意修改原防腐蚀措施。经过生产实践证明，确属不适当的，车间提出新方案，总工程师批准后方可修改设备的原防腐蚀措施。

4.改变生产中的工艺条件或设备、管道、管件的更换与增添，都必须考虑到材质的耐腐蚀性。

4.3维护与检修

1.对已采取防腐措施的设备，要定期检查、计划检修。对防腐措施的改进，应结合计划检修一并进行。

2.杜绝“滴、漏、跑、冒”现象，不得随意安设倒淋、放空管。设备检修放空的废气、污液等，也有严格处理，防止对设备和建筑物的腐蚀。

3.设备停止使用时，应采取防腐蚀措施，如倒空、吹洗、充氮、除油等。

4.有防腐层的设备，严禁焊接构件。必须焊接时，要有可靠的措施或焊后重新防腐。

5.使用特殊耐蚀金属或合金材料时，应严格遵守制作与检修的焊接、清净、热处理等工艺规程。在腐蚀性较强的介质中，避免不同类的金属固结一起使用。

6.严禁锤击和敲打非金属设备及有防腐层的设备、管件。

7.严格执行防腐蚀设备的检修、施工规程，以保证施工质量和人身安全。

8.延长设备、管道、建筑物的使用寿命，结合大修和日常维修进行除锈防腐刷油工作。

9.采用的防腐蚀材料要符合技术要求，应有检验合格证及出厂日期。

4.4设备防腐蚀检查和记录

1.设备、管道和厂房建筑物的腐蚀和防护情况，每年至少进行一次检查和鉴定，并提出书面报告。

2.要逐步采用先进的状态监测仪器对运行中的设备进行腐蚀状态监测，为预测维修打好基础。

3.设备腐蚀的定期检查包括如下内容：

(1)腐蚀类型的分析，腐蚀的深度，焊缝情况，腐蚀产物的分析。

(2)金相显微检查、探伤、防腐层老化程度、龟裂、脱落情况，磨损和其他损坏现象等。

4.检查的结果做详细记录。

第五章结论

总之，油罐腐蚀产生的原因有很多种，但主要有化学腐蚀和电化学腐蚀，甚至有细菌腐蚀。各类腐蚀对生产产生了很大的危害，造成了经济损失，因此认识油罐防腐有助于更好地选择防腐材料，更好地加强对油罐的日常维护。有效延缓其腐蚀穿孔, 保证储罐更安全运行, 延长大修周期, 节约费用。