TWI471546B - 地下儲槽系統之腐蝕檢測方法 - Google Patents
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Description
本揭露內容是有關於一種地下儲槽系統之腐蝕檢測方法，且特別是有關於一種不需使用特殊檢測器具深入地下儲槽系統內部之地下儲槽系統之腐蝕檢測方法。
地下儲槽系統包含地下儲槽及其連接之地下管線和連接頭。地下儲槽係指槽體總體積的百分之十以上部分埋置於地表下，用以貯存油品、溶劑、燃料等物質之儲槽。國內加油站多以地下儲槽囤儲汽、柴油供販售。加油站之儲槽藉由地下管線系統將油品泵送至加油機供油。目前國內加油站所使用之儲槽約有九成為鋼材製成，地下管線或連接頭則約有六成以上屬於金屬材質。加油站之地下儲槽系統貯存之汽、柴油為環保署公告之污染物質。金屬材質之地下儲槽系統若未能做好防蝕之處理，很容易因生銹腐蝕而造成油品外洩之環境污染
現行之污染防治要求地下儲槽系統進行洩漏檢測，其檢測技術包含：油槽密閉壓力測試、地下陰井油氣或浮油檢查或以分析儀器檢測油品污染土壤的程度。當檢測發現異常時，代表此加油站的油品已經洩漏至地下儲槽系統外部，並且當實際檢測到油品洩漏時，地下儲槽系統可能已經洩漏一段時間，早已經對環境造成嚴重的污染。油品洩漏後的整治也是一項大工程，可能包含土壤、地下水等之整治，需要耗費不貲的成本，更重要的是相關環境已經受
到傷害；畢竟汽、柴油中含有許多對環境或人體危害的物質，汽、柴油一旦洩漏，造成的危害將難以估計。然而，現有的檢測技術大多是在油品洩漏後才能檢知，或者是耗時、危險且費用高昂之人工入槽檢測方式。
因此，相關業者無不致力於研發新的腐蝕檢測技術以改良現有技術之缺點。
習知技術揭示一地下儲槽檢測系統乃利用機器人進入儲槽進行檢測。然而受限於機器人的體積無法進入地下儲槽系統之地下管線，此方法僅能提供儲槽之腐蝕資訊。該方法無法測知其管線及連接頭之腐蝕問題；且在檢測儲槽系統的過程中，儲槽系統無法提供供油之服務。
先前技術揭示一種檢查管線中龜裂等瑕疵之調查裝置，其主要係以光纖配合影像視波器、監視器等，以光纖影像視波器伸入管線，攝錄影像以檢查瑕疵。該裝置受限於光纖之長度，或管線之轉角，無法檢測部份管線之各個區段；檢測過程該管線無法提供供油之服務；該方式僅針對管線進行檢測；判斷瑕疵與否耗時。
本揭露內容係有關於一種地下儲槽系統之腐蝕檢測方法。以分析儀器檢測由地下儲槽系統取出之樣品內的金屬離子之種類及濃度，不需使用特殊檢測器具深入地下儲槽系統內部，腐蝕檢測花費的時間係縮短，且可以在地下儲槽系統破裂之前便能測出地下儲槽系統已經腐蝕。
根據本揭露內容之一實施例，係提出一種地下儲槽系
統之腐蝕檢測方法。地下儲槽系統之腐蝕檢測方法包括：自一地下儲槽系統採集一樣品，樣品包括至少一金屬離子；以一分析儀器測定樣品中之該金屬離子之種類及濃度；根據該金屬離子之種類從一資料庫中決定一濃度臨界值；以及進行一比對(mapping)步驟，其中係比對該金屬離子之濃度與濃度臨界值，以判定(diagnose)地下儲槽系統是否有腐蝕。
為了對本揭露內容之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
本揭露內容之實施例中，以分析儀器檢測由地下儲槽系統取出之樣品內的金屬離子之種類及濃度，不需使用特殊檢測器具深入地下儲槽系統內部，腐蝕檢測花費的時間係縮短，且可以在地下儲槽系統破損之前便能測出地下儲槽系統已經腐蝕。
以下係提出本揭露內容之實施例之一種地下儲槽系統之腐蝕檢測方法。需注意的是，實施例所提出的細部結構及步驟僅為舉例說明之用，並非對本揭露內容欲保護之範圍做限縮。具有通常知識者當可依據實際實施態樣的需要對該些結構及步驟加以修飾或變化。
首先，自一地下儲槽系統採集一樣品，樣品包括至少
一金屬離子，接著，以一分析儀器測定樣品中之該金屬離子之種類及濃度。接著，根據該金屬離子之種類從一資料庫中決定一濃度臨界值，例如是事先從數個無腐蝕疑慮(未腐蝕)之地下儲槽系統取樣並測得該金屬離子之種類及濃度，將該金屬離子之種類及濃度數值儲存於資料庫中，經統計後由資料庫中之該金屬離子之種類及濃度數值決定一濃度臨界值。接著，進行一比對(mapping)步驟，其中係比對測定之金屬離子之濃度與對應的濃度臨界值，以判定(diagnose)地下儲槽系統是否有腐蝕。
實施例中，當地下儲槽系統有腐蝕時，該腐蝕區域之生銹產物會產生金屬離子溶解到樣品中。以分析儀器檢測取出之樣品中之該金屬離子之種類及濃度，如此一來，不需使用特殊檢測器具深入地下儲槽系統內部，腐蝕檢測花費的時間係縮短，且可以在地下儲槽系統腐蝕至破損之前或破損洩漏之後測出地下儲槽系統已經發生腐蝕問題。
實施例中，當測定之金屬離子之濃度大於對應的濃度臨界值，則地下儲槽系統有腐蝕。
實施例中，地下儲槽系統更可包括一地下儲槽、至少一輸送管線和至少一連接頭，而樣品儲存在地下儲槽中。樣品被採集之前係通過輸送管線和連接頭，當測定之金屬離子之濃度大於對應的濃度臨界值，地下儲槽、輸送管線或連接頭中至少有一項已腐蝕。
實施例中，地下儲槽與樣品接觸的表面例如是具有金屬材質，地下儲槽例如是鋼槽或是外側有保護層之複合式鋼槽。實施例中，輸送管線與樣品接觸的表面例如是具有
金屬材質，輸送管線例如是鍍鋅鋼管或是無縫鋼管。實施例中，連接頭與樣品接觸的表面例如是具有金屬材質，連接頭例如是銅接頭。實施例中，該金屬離子係為銅、鋅、鐵或前述之組合。一實施例中，地下儲槽例如是地下儲油槽，輸送管線例如是油管，連接頭例如是銅接頭，樣品例如是來自儲油槽中的油品。然實際應用時，地下儲槽、輸送管線、連接頭和用以儲存及輸送之液體亦視應用狀況作適當選擇，並不以前述之類型為限。
實施例中，該金屬離子例如是自地下儲槽與樣品接觸之表面溶解入樣品中。實施例中，該金屬離子例如是自輸送管線與樣品接觸之表面溶解入樣品中。實施例中，該金屬離子例如是自連接頭與樣品接觸之表面溶解入樣品中。金屬材質的地下儲槽系統在未生鏽的狀態下，並不會產生金屬離子。地下儲槽、輸送管線和連接頭之至少其中之一者腐蝕之後，腐蝕區域的金屬表面氧化，因此產生金屬離子溶解到樣品中。根據本揭露內容之實施例之檢測方式，以分析儀器檢測取出之樣品內的金屬離子濃度，僅需花費很少時間就能檢測得知其是否腐蝕，無須等到地下儲槽系統腐蝕至破裂才能經由檢測外部漏出的液體或其揮發之氣體而得知其是否腐蝕。
實施例中，例如是經由連接至外部的輸出裝置採取地下儲油槽內的樣品。如此一來，不須以特殊器具深入地下儲油槽系統內部檢測，就能得知地下儲槽系統是否腐蝕，此取樣方式簡單，取樣耗費時間較短，且腐蝕檢測的整體成本亦大幅降低。實施例中，地下儲槽例如是儲油槽，輸
送管線例如是油管，連接頭例如是銅接頭，輸出裝置例如是由加油槍，由加油槍端採取樣品(油品)。
實施例中，輸送管線例如是地下輸送管(underground pipe)。當地下儲槽系統埋置於地下時，目前常見的方式係檢測地下儲槽系統內之液體是否外漏至其外部周圍環境(例如是地下儲槽系統外的土壤或地下水)，而得知地下儲槽、輸送管線及連接頭之至少其中之一是否腐蝕。以地下儲槽係為加油站的地下儲油槽、輸送管線為加油站的地下油管且連接頭為加油站的地下銅接頭為例，當油品外漏之後，會污染周圍的土壤及地下水，因此除了修復更換已腐蝕的地下儲油槽、地下油管及連接頭之外，尚須進行土壤及地下水污染之整治，不僅耗時，耗費的經濟成本亦相當高。相對地，本揭露內容之實施例中，經由連接至地面上的輸出裝置採集地下儲槽內的樣品(例如是由加油槍端採集地下儲油槽內的油品)，不僅取樣方式簡單，取樣耗費時間較短，且無須等到地下儲槽系統腐蝕至破損才能得知已經腐蝕，可大幅降低腐蝕檢測的整體成本。
再者，當同一個區域內設有多個地下儲槽時(例如一個加油站內設有多個地下儲油槽)，檢測到液體(油品)外漏僅能得知多個地下儲油槽及/或其連接之地下輸送管線及/或其連接頭中至少有一個發生腐蝕，尚須進一步的額外檢測步驟以確認何者腐蝕需要修復更換。相對地，本揭露內容之實施例中，各個樣品對應到一個特定的地下儲槽、地下輸送管線及連接頭，因此可以無須經由額外的檢測步驟便能得知多個地下儲槽及/或其連接之地下輸送管線及/或
其連接頭中的何者已腐蝕需要修復更換，則腐蝕修復的整體成本亦大幅降低。
實施例中，自地下儲槽採集樣品之前，更可添加一螯合劑至貯存於地下儲槽之樣品中，該螯合劑可溶解於樣品中，且與該金屬離子可形成一金屬錯合物。地下儲槽系統腐蝕而產生的金屬氧化物相對於樣品之溶解度較低時，添加螯合劑於樣品中可提高待測金屬離子的溶解度，進而提高腐蝕檢測的靈敏度。實施例中，螯合劑相對於樣品之重量百分比係為百萬分率(ppm，10-7
)等級，例如是0.1~1000ppm，但不限於此。實施例中，以金屬離子係為銅、鋅或鐵為例，螯合劑係例如是脂肪酸甲酯(fatty acid methyl ester)、偶氮基系化合物(diazo compound)和對苯二酮系化合物(quinone compound)之至少其中之一。然實際應用時，螯合劑之種類亦視應用狀況作適當選擇，只要和欲測定的金屬離子能夠形成錯合物而溶解於樣品中即可，並不以前述之種類為限。
一實施例中，地下儲槽例如是地下儲油槽，輸送管線例如是地下輸油管，連接頭例如是銅接頭，螯合劑例如是添加於地下儲油槽中。如此一來，金屬氧化物之金屬離子與螯合劑形成錯合物而溶解於樣品中，則可以通過加油機的濾膜而由加油槍端被採集。
請參照第1圖，第1圖係繪示柴油中之金屬離子濃度測量值v.s.已腐蝕之鍍鋅鋼管浸於柴油中的時間之關係。實施例中，將經過鹽霧處理而產生生銹氧化之鍍鋅鋼管浸入柴油中，柴油中含有2 wt%之脂肪酸甲酯。如第1
圖所示，隨著生銹之鍍鋅鋼管浸入柴油中的時間增長，測得之各金屬離子的濃度均上升。舉例來說，經過2天後，鐵離子的濃度上升5.41微克/公升，銅離子的濃度上升1.57微克/公升，鋅離子的濃度增加了143微克/公升。實施例中，脂肪酸甲酯可視作油品的螯合劑，由第1圖可看出，柴油接觸到生銹之金屬時，鐵、銅及鋅離子之濃度皆會明顯上升。
第2A~2B圖係繪示95汽油中之鋅離子濃度測量值v.s.螯合劑添加量之關係。實施例中，將經過鹽霧處理而產生生銹氧化之鍍鋅鋼管浸入95汽油中。如第2A圖所示之實施例中，係添加偶氮基系化合物螯合劑；如第2B圖所示之實施例中，係添加對苯二酮系化合物螯合劑。如第2A~2B圖所示，螯合劑添加量越高，鋅離子濃度測量值越高。換句話說，增加螯合劑添加量可提高檢測靈敏度。實施例中，螯合劑添加量例如是介於15~50毫克/公升(ppm)。
實施例中，測定之金屬離子的濃度臨界值係從資料庫中根據該金屬離子之種類而決定。
實施例中，資料庫中例如儲存複數個參考濃度值，這些參考濃度值係為複數個未腐蝕的地下儲槽系統內的樣品中之該金屬離子之濃度。換句話說，多個正常未腐蝕的地下儲槽系統內的樣品中欲測定之金屬離子的濃度已儲存在資料庫中。一實施例中，地下儲槽例如是儲油槽，多個加油站中未腐蝕的地下儲油槽內的油品中含有之金屬離子的種類與濃度係儲存在資料庫中。
實施例中，根據該金屬離子之種類從資料庫中決定對
應之濃度臨界值之步驟包括：從資料庫中取多個參考濃度值的平均值及標準偏差值，以及根據這些參考濃度值的平均值及標準偏差值決定濃度臨界值。實施例中，濃度臨界值例如等於多個參考濃度之平均值加上2~6或3~4倍標準差。一實施例中，地下儲槽例如是地下儲油槽，欲測定之金屬離子的濃度臨界值係為多個正常無漏油之儲油槽內油品中該金屬離子的濃度之平均值加上例如2~6或3~4倍標準差。
實施例中，分析儀器對金屬離子之靈敏度例如是十億分率(ppb，10-9
)等級。實施例中，分析儀器可以是感應耦合電漿質譜儀(ICP-MS)、感應耦合電漿原子放射光譜儀(ICP-AES)和原子吸收光譜儀(AA)之其中之一。然實際應用時，分析儀器之種類亦視應用狀況作適當選擇，只要能夠測出金屬離子的濃度即可，並不以前述之種類為限。
以下係就實施例作進一步說明。以下實施例中，挑選台灣30座近年建置之加油站，前去採集樣品並分析其汽油及柴油中金屬離子的種類與含量，並分別針對不同油品(92汽油、95汽油、98汽油及柴油)分類，以分析結果建立正常加油站之金屬離子濃度資料庫。實施例中，對汽油類係檢測銅離子與鋅離子之濃度，對柴油則檢測鐵離子、銅離子與鋅離子之濃度。銅與鐵來自儲油槽及油管之鋼材成份及銅製連接頭，鋅則來自於鍍鋅鋼管表面之成份。
實施例中，多個正常加油站(儲油槽無漏油現象)之儲油槽內油品中之金屬離子濃度及對應之濃度臨界值結果
如下表1~2。表1為正常加油站之汽油樣品以高解析度感應耦合電漿質譜儀(HR-ICP-MS)測得之分析結果，其中92汽油與95汽油之數據取自30站之樣品，98汽油之數據取自24站之樣品。表2為正常加油站之柴油樣品以高解析度感應耦合電漿質譜儀測得之分析結果，數據取自18站之樣品。
本實施例中，由多個正常加油站測得之金屬離子濃度的平均值加上3倍標準偏差值，而得到該金屬離子之濃度臨界值，以此來判定有無腐蝕。然而以下之實施例僅為例示說明之用，而不應被解釋為本揭露內容實施之限制。
另外，由10座已知有油品外漏造成污染之加油站採集樣品並進行分析，10座加油站以代號St1~St10標示。由此10座加油站的各油槽取得之油品的分析結果與正常加油站統計得到濃度平均值之比較如以下第3~5圖所示。
第3圖係繪示加油站St1~St10之柴油中之金屬離子濃度測量值。請參照第3圖，Fe-D表示正常加油站測得之鐵離子濃度的平均值(如表2所示，4.7 ppb)，Zn-D表示正常加油站測得之鋅離子濃度的平均值(如表2所示，3.37 ppb)，Cu-D表示正常加油站測得之銅離子濃度的平均值(如表2所示，0.95 ppb)。虛線SFe-D
、SZn-D
及SCu-D
分別表示鐵離子、鋅離子及銅離子於柴油中之濃度臨界值(本實施例中係以正常加油站測得之各金屬離子平均濃度加上3倍標準偏差值作為各金屬離子之濃度臨界值)。
如第3圖所示，加油站St9之鐵離子濃度高於其濃度臨界值，加油站St3、St6和St9之鋅離子濃度高於其濃度臨界值，加油站St1、St3及St6之銅離子高於其濃度臨界值。由以上結果可得知，加油站St1、St3、St6和St9之柴油儲油槽及/或輸油管及/或轉接頭已經發生腐蝕現象。
第4圖係繪示加油站St1~St10之汽油中之銅離子濃度測量值。請參照第4圖，Cu-92表示正常加油站之92汽油中測得之銅離子濃度的平均值(如表1所示，1.49 ppb)，
Cu-95表示正常加油站之95汽油中測得之銅離子濃度的平均值(如表1所示，0.68 ppb)，Cu-98表示正常加油站之98汽油中測得之銅離子濃度的平均值(如表1所示，1.69 ppb)。虛線SCu-92
、SCu-95
及SCu-98
分別表示銅離子於92汽油、95汽油和98汽油中之濃度臨界值(本實施例中係以正常加油站測得之各汽油的銅離子平均濃度加上3倍標準偏差值作為各汽油的銅離子之濃度臨界值)。
如第4圖所示，加油站St3~St5及St7~St8之92汽油中的銅離子濃度高於其濃度臨界值，加油站St6之95汽油中的銅離子濃度高於其濃度臨界值，加油站St2、St5和St10之98汽油中的銅離子濃度高於其濃度臨界值。由以上結果可明確得知，加油站St3~St5及St7~St8之92汽油儲油槽及/或輸油管及/或轉接頭已經發生腐蝕現象，加油站St6之95汽油儲油槽及/或輸油管及/或轉接頭已經發生腐蝕現象，加油站St2、St5和St10之98汽油儲油槽及/或輸油管及/或轉接頭已經發生腐蝕現象。
第5圖係繪示加油站St1~St10之汽油中之鋅離子濃度測量值。請參照第5圖，Zn-92表示正常加油站之92汽油中測得之鋅離子濃度的平均值(如表1所示，2.64 ppb)，Zn-95表示正常加油站之95汽油中測得之鋅離子濃度的平均值(如表1所示，2.48 ppb)，Zn-98表示正常加油站之98汽油中測得之鋅離子濃度的平均值(如表1所示，2.84 ppb)。虛線SZn-92
、SZn-95
及SZn-98
分別表示鋅離子於92汽油、95汽油和98汽油中之濃度臨界值(本實施例中係以正常加油站測得之各汽油的鋅離子平均濃度加上3倍標準偏
差值作為各汽油的鋅離子之濃度臨界值)。
如第5圖所示，加油站St1、St3、St5及St9之92汽油中的鋅離子濃度高於其濃度臨界值，加油站St1、St5~7之95汽油中的鋅離子濃度高於其濃度臨界值，加油站St3和St5之98汽油中的鋅離子濃度高於其濃度臨界值。由以上結果可明確得知，加油站St1、St3、St5及St9之92汽油儲油槽及/或輸油管已經發生腐蝕現象，加油站St1、St5~7之95汽油儲油槽及/或輸油管已經發生腐蝕現象，加油站St3和St5之98汽油儲油槽及/或輸油管已經發生腐蝕現象。
本揭露內容之實施例中，如第3~5圖所示，各個樣品對應到一個特定的地下儲槽、地下輸送管線及轉接頭，因此本揭露內容之檢測方法不但可以在地下儲槽及/或其連接之輸送管線及/或轉接頭尚未破裂之前便可檢測出腐蝕，尚可以無須經由額外的檢測步驟便能精確指出多個地下儲槽及/或其連接之輸送管線及/或轉接頭中的何者已腐蝕需要修復更換，使得腐蝕檢測及修復的整體成本係大幅降低。
綜上所述，雖然本揭露內容已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露內容之保護範圍。本揭露內容所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露內容之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本揭露內容之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
SCu-92
、SCu-95
、SCu-98
、SCu-D
、SFe-D
、SZn-92
、SZn-95
、SZn-98
、SZn-D
‧‧‧虛線
St1~St10‧‧‧加油站
第1圖係繪示柴油中之金屬離子濃度測量值v.s.已銹蝕之鍍鋅鋼管浸於柴油中的時間之關係。
第2A~2B圖係繪示95汽油中之鋅離子濃度測量值v.s.螯合劑添加量之關係。
第3圖係繪示加油站St1~St10之柴油中之金屬離子濃度測量值。
第4圖係繪示加油站St1~St10之汽油中之銅離子濃度測量值。
第5圖係繪示加油站St1~St10之汽油中之鋅離子濃度測量值。
SCu-D
、SFe-D
、SZn-D
‧‧‧虛線
St1~St10‧‧‧加油站
Claims (11)
- 一種地下儲槽系統之腐蝕檢測方法，包括：自一地下儲槽系統採集一油品樣品，該油品樣品包括至少一金屬離子；以一分析儀器測定該油品樣品中之該金屬離子之種類及濃度；根據該金屬離子之種類從一資料庫中決定一濃度臨界值；以及進行一比對(mapping)步驟，其中係比對該金屬離子之濃度與該濃度臨界值，以判定(diagnose)該地下儲槽系統是否有腐蝕。
- 如申請專利範圍第1項所述之地下儲槽系統之腐蝕檢測方法，其中當該金屬離子之濃度大於該濃度臨界值，該地下儲槽系統有腐蝕。
- 如申請專利範圍第2項所述之地下儲槽系統之腐蝕檢測方法，其中該金屬離子係自該地下儲槽系統與該油品樣品接觸之表面溶解入該油品樣品中。
- 如申請專利範圍第1項所述之地下儲槽系統之腐蝕檢測方法，其中該地下儲槽系統包括一地下儲槽、至少一輸送管線及至少一轉接頭，該油品樣品被採集之前係通過該輸送管線及轉接頭，當該金屬離子之濃度大於該濃度臨界值，該地下儲槽、該輸送管線或該轉接頭之至少其中之一有腐蝕。
- 如申請專利範圍第4項所述之地下儲槽系統之腐蝕檢測方法，其中該金屬離子係自該輸送管線與該油品樣 品接觸之表面溶解入該油品樣品中。
- 如申請專利範圍第1項所述之地下儲槽系統之腐蝕檢測方法，其中該金屬離子係為銅、鋅、鐵或前述之組合。
- 如申請專利範圍第1項所述之地下儲槽系統之腐蝕檢測方法，更包括：添加一螯合劑至該地下儲槽系統之該油品樣品中。
- 如申請專利範圍第7項所述之地下儲槽系統之腐蝕檢測方法，其中該螯合劑係溶解於該油品樣品中且與該金屬離子形成一金屬錯合物。
- 如申請專利範圍第1項所述之地下儲槽系統之腐蝕檢測方法，其中該資料庫中係儲存複數個參考濃度值，該些參考濃度值係為複數個未腐蝕的地下儲槽系統內的油品樣品中之該金屬離子之濃度。
- 如申請專利範圍第9項所述之地下儲槽系統之腐蝕檢測方法，其中根據該金屬離子之種類從該資料庫中決定該濃度臨界值之步驟包括：取該些參考濃度值的平均值及標準偏差值；以及根據該些參考濃度值的平均值及標準偏差值決定該濃度臨界值。
- 如申請專利範圍第1項所述之地下儲槽系統之腐蝕檢測方法，其中該分析儀器係為感應耦合電漿質譜儀(ICP-MS)、感應耦合電漿原子放射光譜儀(ICP-AES)和原子吸收光譜儀(AA)之其中之一。
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