赵东平台储罐腐蚀在线监测技术研究

赵东平台储罐腐蚀在线监测技术研究

张晶晶

赵东采油管理区

赵东平台老注水罐所使用的材质为碳钢合金，碳钢是指含碳量小于1.7%的铁碳合金，若直接处于在大气中和水中会生锈，但碳钢对有些腐蚀介质具有一定程度的抗腐蚀能力。对碳钢设备可用涂料、缓蚀剂和电化学等手段进行防护。影响储罐安全运行的主要隐患是储罐的金属结构腐蚀及由此造成的泄漏。因此，需要定期进行储罐安全检测与评价，检查储罐内部的腐蚀现象，防止液体渗漏及安全事故的发生。

一、储罐腐蚀

   储罐在储水过程中，其本身对金属材质并不腐蚀，但是由于采出水中含有一些腐蚀性杂质，如无机盐、硫化物、有机酸、二氧化碳等，同时水中还存在溶解氧。随着储存时间的延长，会对储罐造成一定的腐蚀。

1.其腐蚀根据形态可分为以下几种：

（1）全面腐蚀

   全面腐蚀又称为均匀腐蚀，即在碳钢表面上大量分布着微阴极和微阳极，这种腐蚀不易造成穿孔，腐蚀产物氧化铁可在整个金属表面形成，在一定情况下有保护作用。全面腐蚀的阴、阳极并不分离，阴极面积等于阳极面积，阴极电位等于阳极电位。

（2）局部腐蚀

   当腐蚀集中在碳钢表面的某些部位时，称为局部腐蚀。局部腐蚀的速度很快，往往在早期就可使碳钢腐蚀穿孔或龟裂，危害性很大。盐水入注水罐腐蚀控制的重点就是防止或减缓局部腐蚀的发生。局部腐蚀过程中阴、阳极互相分离，阴极面积大于阳极面积，但是阳极电位小于阴极电位，腐蚀产物无保护作用。

   局部腐蚀又包括电偶腐蚀（又称为双金属腐蚀或接触腐蚀）、缝隙腐蚀（包括垢下腐蚀）、点蚀（又称为孔蚀或坑蚀）、磨损腐蚀、微生物腐蚀等

二、在线腐蚀监测手段

一般储罐的缺陷检测都来用开罐后的漏磁、涡流、超声、渗透等常规检测方法。但这些方法均需要停产和清罐，存在一定的局限性且成本高。因此推荐使用在线腐蚀监测技术，可以在储罐日常运行中对储罐内部介质环境进行腐蚀监测，对金属结构进行检测，从而合理的安排储罐的生产维护，提高石油储罐运行的安全性和经济性。目前有以下几种在线监测值得推荐：

1.腐蚀在线监测技术CMAS

   CMAS是以统计学参数（比如多电极上的电流或最大阳极电流的标准偏差）为基础，监测腐蚀环境中非均匀腐蚀的局部腐蚀穿透速率。该技术可用于在线和实时监测局部腐蚀，比如点蚀和缝隙腐蚀。

   耦合多电极矩阵列传感器（图1） 探头的电极由与工程零件相同材料制作的多个微型电极构成。微电极通过外部回路耦合在一起，模拟不同的腐蚀区域。如果在金属表面发生了局部腐蚀，电子流就会从腐蚀严重的微电极-阳极区流向腐蚀不太严重的微电极一阴极区。将这些信号简化为一个参数，这样此传感器就可方便的用于实时在线监测。

    CMAS探头是非常有前景的在线局部腐蚀监测工具。由于测量时无须对被测物体系的电极施加可能改变腐蚀电极过程的外界扰动，直接测量腐蚀产生的电流，使得耦合多电极矩阵系统在局部腐蚀在线监/检测中起者举足轻重的作用。在石油储罐内，安装CMAS在线腐蚀监测系统，可以实时监测储罐内腐蚀介质对储罐底板、壁板及其它金属结构的腐蚀情况，特別是可以监测局部腐蚀发生的情况，从而评价石油储罐内的完整性和可靠性。

2．声发射检测技术(AE)

    声发射 （Acoustic Emission. 即 AE） 是一种常见的物理现象，是来自于材料内部由于突然释放应变能而形成的一种弹性应力波。利用仪器探测、记录并分析声发射信号，对声发射源进行推断，进而评价被检测对象的活性缺陷情况，即声发射检测技术。它作为一种无损检测方法，采取“被动听声〞的方式，监测储罐内产生的腐蚀信号并对罐底腐蚀情况做出评估。

    利用声发射技术对储罐底板进行在线检测时，主要基于载荷变化导致腐蚀减薄区变形，引发腐蚀层脱落、开裂与泄漏，于是产生湍流声等声发射信号的原理进行检测。在工作状态下，储罐底板主要存在两种有效声发射源，一是局部严重腐蚀区受载变形产生的有效声源；二是泄漏点的液体流动声源。按一定的阵列固定布置在储罐上的换能器接收来自罐底板的“声源”信号，对这些信号进行采集与处理分析（见图4），可以定性地判断罐底板的腐蚀和泄漏情况。

    最终根据储罐底板腐蚀状态等级制定被检储罐维修计划。维修计划的优先顺序见表2。需开罐检修的储罐底板，采用JB/T 10765对储罐底板进行漏磁快速扫查检测。

4. 视频监测技术

可利用视频监测技术进行保温层定性监测分析及泄漏检测。可采用定点热成像仪进行监测，可清晰识别保温失效程度，提供重点点位进行扫描检测，为辨别保温层脱落或罐壁腐蚀失效提供预处理定位依据。可采用在线热像仪进行泄露分析检测，实现实时进行观测和分析管线法兰、机泵密封、储罐等部位的泄露。

三、总结

赵东平台目前使用的完井液属于水基盐水完井液，一般情况下盐水溶液对设备、管线等会存在腐蚀，可以通过在盐水中加入缓蚀剂和杀菌剂。盐水进注水罐后可能会造成以上腐蚀，其中需要注意的主要为罐底、焊缝、动液面及保温层下腐蚀。针对罐体腐蚀建议采用在线腐蚀监测和定期清罐检测相结合，日常使用过程中可以选取腐蚀风险相对较大的区域进行在线监测，也可以利用在壁板上安装腐蚀挂片的方法来简单判断储罐的平均腐蚀情况，但由于目前的在线监测手段监测范围不能达到完全覆盖，且罐内腐蚀区域及程度也不相同，不规律，所以同时也需要进行定期的清罐及腐蚀检测，由此来制定下一步的工作计划。针对保温层下的罐体腐蚀，建议使用加强保温层的保护，选用含水量小、干燥快的保温材料；涂覆防腐涂料，同时要注意检查边缘板与基础环梁之间的缝隙对其进行密封处理（如沥青灌缝或玻璃胶勾缝等措施）同时，外侧要有一定的斜面，利于排雨水。