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1、API RP 652 地上石油储罐底板衬里API推荐做法 1991年 第一版 第2章 腐蚀机理2.1总则 碳钢在各种碳氢化合物中的腐蚀速度已确定并在许多参考文献中给出如NACE 51070。这些腐蚀速度仅适用于无加速腐蚀的情况。例如碳钢在原油及环境温度下腐蚀速度小于2 mil/y(0.05mm/y), 然而当原油、中间产品或成品油储罐底沉积有一层水时就会出现加速腐蚀。沉积水随产品或在罐的呼吸过程中进入罐内，其中通常含有会加速罐底腐蚀的腐蚀性物质。例如原油中可能含有盐水及渣滓，沉积于储油罐底板上。水中所含氯化物及其它可溶性盐类构成引发腐蚀的强电解质。储罐内腐蚀的一般机理包括： 化学腐蚀 浓差电池
2、腐蚀 电偶腐蚀 硫酸盐还原菌引发的腐蚀 磨蚀下面将讨论这些腐蚀。2.2化学腐蚀化学腐蚀可发生于环境和产品净化储罐以及化学储罐。例如：污水处理罐在加热及/或水中加硫酸破乳时会出现化学腐蚀。除非添加适当，否则硫酸会立即稀释具有强腐蚀性，特别是酸进入区域。化学腐蚀在腐蚀性应用如腐蚀剂、硫酸、压舱水及水中和处理中也普遍出现。2.3 浓差电池腐蚀当表面沉积物、氧化皮或缝隙造成局部低氧浓度时就会发生浓差电池腐蚀。表面沉积物下可能会渗入薄薄一层电解质，不久就会变成贫氧环境。氧难以到达的沉积物下区域与大量液体电解质之间的氧浓差就形成了原电池，表面沉积物接触区相对于周围罐板成为为阳极区。浓差电池将引起点蚀并可能
3、导致明显的局部金属损失。裸钢储罐底板的点腐蚀速度可高达80mil/y。2.4 原电池腐蚀一般用于建造石油储罐的热轧碳钢，都覆盖了薄薄一层氧化皮，氧化皮相对于裸钢为阴极。在腐蚀性介质如溶解氧和电解质存在的情况下，氧化皮破裂处形成双金属腐蚀电偶对，导致氧化皮破损处加速点腐蚀。通过喷砂处理或酸洗，可除去罐底板两面的氧化皮，但罐底板下面的氧化皮通常不除去。焊接会在罐底板微观结构上产生较大差异，从而形成内部原电池。在腐蚀性介质及电解质存在的情况下，基体金属焊缝附近的热影响区发生腐蚀。该种类型的腐蚀会导致明显的局部金属损失。2.5 硫酸盐还原菌引起的腐蚀硫酸盐还原菌（SRB）广泛存在于石油工业。硫酸盐还原
4、菌在腐蚀中的作用被普遍认同，但对其作用机理尚未取得共识。一般认为硫酸盐还原菌对裸钢的腐蚀影响可以忽略。然而某些情况下，硫酸盐还原菌会引起严重腐蚀。硫酸盐还原菌落在钢表面沉积，形成溶解氧的有效屏障层。因此，仅仅是硫酸盐还原菌沉积的物质存在就由于浓差机制产生严重的点腐蚀。硫酸盐还原菌的新陈代谢作用也会引起储罐底板的腐蚀。硫酸盐还原菌为厌氧菌，在有氧存在的条件下并不会繁殖；但是即使有部分氧存在的情况下，密集的菌落也会形成贫氧条件（产生氧浓差电池）。由于产生了局部缺氧环境，尽管硫酸盐还原菌不会繁殖，但仍会在有氧条件下存活。硫酸盐还原菌获取的能量基本上来自硫酸盐还原为硫化物，而这种繁殖的最终产物是对钢的
5、腐蚀。此外，随后形成的硫化铁腐蚀产物对钢基体成为阴极，由于原电池作用导致加速点腐蚀。2.6 水处理中的磨蚀水处理或油中混有磨损性物质时会产生磨损腐蚀。至少磨损腐蚀也会出现在原油储罐的搅拌器上。水处理罐中要掺入化学物质以破坏油水乳化。搅拌作用由于将更多的腐蚀性介质如溶解氧从储存液体内引到钢罐表面会增加腐蚀。湍流也会带动细小的颗粒产生磨蚀环境，粘附的半保护性产物被除去，将底层金属暴露于腐蚀环境中，严重的磨蚀介质直接冲刷基体金属。磨蚀导致严重的轮廓分明的局部金属损失。第三章 罐底板衬里必要性的确认3.1 总则地上石油储罐底板一般由1/4英寸（6mm）厚碳钢板建造，壁板通常由更厚的钢板1/41/2英寸
6、（612mm）制作。底板与附加注料管的搭接焊可起到隔膜及防止泄漏的作用，底板下面均匀的土壤支撑可将底板上的应力减至最小。地上石油储罐对内外腐蚀均很敏感。地上石油储罐地板内衬里的必要性一般基于几方面的考虑： 防止腐蚀 罐的设计 环境考虑 便于储存介质改变 改善条件 联邦、州及地方法规3.2 防腐蚀衬里罐底板衬里的适当选择及应用可防止钢罐底板的内腐蚀。除非罐外也采取防腐蚀措施，否则罐底板仍会腐蚀。如果罐底板由于土壤侧发生了腐蚀，薄膜衬里将有助于减少泄漏的可能性。钢罐底板的最小厚度应根据 API 653 确定。如果检测表明底板钢板的最小厚度小于0.1英寸，或预计下一次计划检修之前钢板将腐蚀到厚度达到
7、该最小厚度，则有必要进行罐底板内衬里。3.3 设计原则及罐性质既有储罐有着衬里难于施工或者严重影响到衬里完整性的设计及建造特征。例如：用于加热产品以维持需要的粘度的内部蒸汽盘管，在表面处理及衬里施工时就会限制接近罐底板，结果很难达到好的安装质量。运行过程中，蒸汽盘管会使局部区域温度高于整体储存产品温度，对罐底板衬里的热影响引起局部失效，起泡或开裂。3.4 罐的历史当决定对罐进行内衬里时，应考虑特定罐的腐蚀史。罐在类似环境中的腐蚀史也应予以考虑。要考虑的因素取决于各自的环境，但更主要的是考虑以下因素：a.腐蚀发生于何处？（产品侧、土壤侧或两者均有腐蚀？）b.腐蚀进行的速度有多快？c.腐蚀速度是否
8、有明显的变化？d.腐蚀属于哪种类型？e.腐蚀是否已引起钢罐底板失效？3.4.1 罐基础罐基础必须足以防止罐的过分沉降。如果不能提供均匀的基础支撑，就会在罐充料或排空时导致罐底板的弯曲。罐底板的弯曲会引起底板内衬里开裂失效。钢罐底板下面的基础回填了对罐底外侧的腐蚀有明显影响，如果缓冲垫层材料的粒径较大，就会形成充气差别电池，颗粒接触到罐底板并引发严重腐蚀（ 见API 651）。3.4.2 建造方法铆钉、对接搭板及跳焊所形成的不规则表面很难用衬里覆盖并保护。对于旧罐，覆盖不良问题与很难除去的化学污染有关。焊接储罐一般比铆接储罐需要较少的表面处理。锥形顶支架和浮顶支柱浮盘有必要在顶支柱与罐底板接触部
9、位采取预防冲击及破坏措施。3.4.2.1 以前做过衬里的情况如果地上储罐以前做过衬里，则必须考察罐的历史以确定现有衬里的适应性和寿命。如认为有必要做新的衬里，则新衬里必须与原衬里相匹配，见8.1,8.2,8.3。3.4.2.2 以前的衬里应当考虑以前罐修补（如内搭接补强和无背向焊喷嘴）的类型和范围。3.4.2.3 原衬里安装新的衬里之前，需要确定清理方法及清理范围。3.5 环境考虑确定罐内衬里的必要性时一定要权衡环境影响。适当的罐底内衬里可通过抑制钢罐底板内腐蚀而提供防泄漏保护。阴极保护可提供土壤侧防蚀保护，但并不是所有的安装均适于阴极保护（见API推荐做法651中有关阴极保护的资料）。3.5
10、.1 地理位置在对地上石油储罐实施底板内衬里之前应当考虑如下因素：a.水文地质敏感地区地下水污染的可能性；b.与居住区及公路的接近程度；c.与河流、湖泊、公园及科技区的接近程度；d.污染防护堤的存在及位置。3.6 储存介质改变的适应性储罐储存介质的改变可能会影响到现有储罐罐底衬里的性能。储罐衬里不能提供全能的耐介质性能。适当的储罐衬里在特定介质中可以提供1020年使用寿命，在一种介质中可以提供许多年满意保护的衬里可能并不能耐新的使用环境。有些工厂操作灵活性的需要要求储罐适应于介质周期性交替。在选择和设计衬里时，必须考虑这些因素。3.7 破坏条件衬里的劣化是一个复杂的过程，与被保护钢材不一样，劣
11、化不是可以用腐蚀速度量化的。相当短期地暴露于非常侵蚀性环境中会引起衬里的不可逆损坏。因此，衬里必须能够耐通常条件下的破坏。第四章 储罐底板衬里4.1 总则储罐底板衬里一般分为两类：薄膜（20mil以下）衬里和厚膜衬里（20mil以上）。衬里可用于新建罐也可于使用一段时期后安装。一般薄膜衬里可用于新罐和已有微弱腐蚀的储罐底。薄膜和厚膜储罐衬里系统的优缺点本章予以讨论。4.2 薄膜罐底衬里薄膜罐底衬里通常为环氧或环氧共聚物树脂基。表1列出了薄膜涂层的常用类型及其适用的各种储存烃类和石油产品。所有用作保护罐底的衬里也必须耐水，因为罐底必然存有导致电化学腐蚀的水。表1 薄膜罐底衬里系统衬里系统适用范围
12、温度限制， F 煤焦油环氧污水、原油120170环氧酚醛轻质产品、蒸馏物、芳香族环烃、高纯水、酸性物质、原油及汽油180220胺固化环氧水、轻质产品、蒸馏物、芳香族环烃、原油及汽油160220环氧胺加成物水、轻质产品、蒸馏物、原油及汽油160220环氧聚酰胺水、蒸馏物、原油及汽油160180环氧？水、蒸馏物、原油及汽油160180注：一般要求白级或近白级喷砂除锈，涂装23道，无需底漆。有关化 学浸泡及高温下特定产品性能方面的资料可从衬里生产厂商处获取。4.2.1 优点和缺点 薄膜衬里通常用于新罐底。新钢板表面光滑，易于涂装。裸钢罐底板的腐蚀通常是不均匀的，一般由于浸没腐蚀造成表面粗糙且有蚀坑，
13、薄膜涂层通常很难完全覆盖并保护腐蚀的罐底板。薄膜衬里的主要优点是较厚膜衬里费用低且容易施工。4.3 厚膜罐底衬里厚膜衬里可用于新建罐和旧罐，常用的厚膜衬里系统见表2。（有关这些衬里系统的详细资料见 NACE出版物6A 187）。该类衬里通常采用玻璃鳞片、碎玻璃纤维、玻璃布、玻璃毡或有机纤维增强。4.3.1 优点及缺点厚膜增强衬里与薄膜衬里相比很上受到机械损坏。厚的增强衬里可以提供足够的强度跨过由于外腐蚀导致罐底板上的小穿孔。此外，厚膜衬里在施工期间对于点蚀及其它表面不平整不敏感。因此，对于已发生内腐蚀的旧罐，应采用厚膜衬里而不是薄膜衬里。表面处理对于衬里的良好粘结及长寿命是极为重要的。然而，尽
14、管仍有必要但不一定必须对尖角、边缘、搭接焊缝及焊渣进行修理清除和极度粗糙部位用油灰填塞，而薄膜衬里则需要处理。在罐地板到壁板过度处要特别考虑衬里覆盖以防储罐投入使用时衬里开裂。由于储罐是承载的，如果不对衬里进行适当支撑，罐壁上的环应力可能引起衬里在地板到壁板过度处开裂。有关这一点必须遵循制造上的规程。表2 薄膜储罐罐底衬里系统玻璃增强衬里系统*适用范围温度限制， F聚 酯水、原油、蒸馏物及汽油140160双酚 A水、原油、蒸馏物及汽油160180乙烯基聚酯水、原油、芳香族环烃、溶剂、乙醇、液化气、石油及化学品180220 环 氧水、原油、芳香族环烃、蒸馏物及汽油180注：所有施工均要求白级或近
15、白级喷砂除锈，14道。通常需要底漆。根据厚度要求，确定一至两种衬里，需要多树脂面层。聚酯树脂要求在面层中加入石蜡以保证及时固化。有关化学浸泡及高温下特定产品性能方面的资料可从衬里生产厂商处获取。 *玻璃增强包括鳞片、碎玻璃丝、玻璃丝布及玻璃粗纱。 厚膜衬里的主要缺点是与薄膜衬里相比需要更多的时间和人力物力来施工，并且通常需要更多的费用。带厚膜衬里的储罐底板检测较薄膜衬里储罐底板检测更困难。4.4 储罐底板衬里的设计储罐底板衬里一般要覆盖整个储罐底板并沿罐壁向上扩展1824英寸。衬里系统的设计应遵循生产商的要求。一般来讲，薄膜衬里足以满足新建罐底保护。对于薄膜衬里，通常需要23道涂装达到要求的设计厚度。厚膜衬里可能需要14道才能获得要求的厚度。对于新罐或只出现内腐蚀的旧罐，采用3555mil厚衬里；对于已出现内外双面腐蚀的旧罐，通常采用80120 mil 厚玻璃增强衬里。当考虑采用厚膜衬里时必须特别注意防止土壤侧继续腐蚀造成泄漏。钢罐底板土壤侧严重腐蚀最终会损坏内衬里。衬里通常需要白级（SSPC-SP5/NAC
