石油儲(chǔ)罐故障 - MIC 案例研究

一家煉油廠的地上儲(chǔ)罐 (AST) 底板底面（土壤側(cè)）腐蝕速度極快，每年 1 至 2 毫米。這導(dǎo)致煉油廠投產(chǎn)七年后，兩年內(nèi)有四個(gè)儲(chǔ)罐發(fā)生故障。所有四個(gè)儲(chǔ)罐的底板均嚴(yán)重受損，這些儲(chǔ)罐由 8 毫米厚的無涂層碳鋼制成。

是什么原因?qū)е铝诉@次過早的失??？

AST 底部的腐蝕保護(hù)由外加電流陰極保護(hù) (ICCP) 系統(tǒng)提供，該系統(tǒng)使用混合金屬氧化物 (MMO) 網(wǎng)格陽極系統(tǒng)。故障后的腐蝕形態(tài)表明存在嚴(yán)重的局部腐蝕，在由氧化鐵組成的橙紅色結(jié)核沉積物下發(fā)現(xiàn)了大而深的凹坑。

油箱故障分析包括對(duì)陰極保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和功能的審查以及失效底板樣品的冶金試驗(yàn)。

對(duì)于 ICCP 系統(tǒng)，MMO 陽極網(wǎng)格被放置在高密度聚乙烯 (HDPE) 二級(jí)防護(hù)襯墊和罐底之間，罐底位于 75 毫米厚的沙墊上。底板的底面未涂層，CP 設(shè)計(jì)基于 100% 裸露表面積。

故障發(fā)生在 2013 年 7 月至 2015 年 8 月之間，2016 年 2 月對(duì)儲(chǔ)罐進(jìn)行了詳細(xì)的 CP 調(diào)查。結(jié)果顯示，沒有一個(gè)儲(chǔ)罐達(dá)到 NACE SP0193-2016 保護(hù)標(biāo)準(zhǔn) -850 mV 的瞬時(shí)“關(guān)閉”電位。相對(duì)于銅/硫酸銅 (Cu/CuSO ₄ ) 電極 (CSE)，電位從 -200 到 -800 mV 不等，所有儲(chǔ)罐相對(duì)于 CSE 的平均“關(guān)閉”電位為 -450 mV。

由于電位未達(dá)到 -850 mV 標(biāo)準(zhǔn)，因此進(jìn)行了進(jìn)一步調(diào)查，以了解極化電位如此低的可能原因。分析發(fā)現(xiàn)，ICCP 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)缺陷（主要是陽極深度/間距和供電電纜分布不當(dāng)）導(dǎo)致整個(gè)儲(chǔ)罐底部表面的電位分布不均勻。沿陽極網(wǎng)格的高電流和電壓衰減無法在遠(yuǎn)離供電的地方提供足夠的電流和極化，從而導(dǎo)致儲(chǔ)罐底部保護(hù)不足。

由于低效的 CP 系統(tǒng)本身通常不會(huì)引起如此嚴(yán)重的腐蝕，因此將失效罐底的樣本送至外部實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行詳細(xì)的冶金分析，以確定腐蝕產(chǎn)物和可能的腐蝕機(jī)制。一種可以以每年 1 毫米的速度腐蝕鋼材的沉積物下腐蝕 (UDC) 形式是微生物影響腐蝕 (MIC)。

樣品板土壤側(cè)的 X 射線衍射分析表明，結(jié)節(jié)由多孔層或地層構(gòu)成，主要由磁鐵礦 (Fe ₃ O ₄ ) 包圍的氧化鐵組成。鱗片似乎由多層組成。對(duì)凹坑上鱗片的薄片進(jìn)行更仔細(xì)的分析表明，腐蝕中可能存在鐵氧化細(xì)菌 (IOB)，這些細(xì)菌形成的沉積物通過形成差異通氣單元進(jìn)一步加劇了腐蝕。IOB 通過氧化來自本體介質(zhì)或基質(zhì)的亞鐵離子產(chǎn)生橙紅色的氧化鐵和氫氧化物結(jié)節(jié)。

觀察到的腐蝕率因水的侵入而加劇，水主要來自泄漏的消防水噴頭，通過環(huán)形板和基礎(chǔ)之間的縫隙進(jìn)入，從而帶來細(xì)菌和腐蝕性陰離子，如氯化物和硫酸鹽。如果沒有有效的 CP 系統(tǒng)和其他腐蝕控制手段，儲(chǔ)罐底部就會(huì)受到嚴(yán)重的細(xì)菌和 UDC 侵蝕，導(dǎo)致穿孔和庫存損失。

 來源： 本文改編自《材料性能》雜志上的一篇文章。  它基于《腐蝕》雜志 2017 年第 9025 號(hào)論文《由于土壤側(cè)腐蝕導(dǎo)致 API 650 油儲(chǔ)罐底板過早失效》。