地下油槽及管路預警腐蝕技術/ 檢測服務：材料世界網-專利推廣

■ 技術說明

經濟部能源委員會( 現改制為能源局) 自民國76 年訂頒「加油站設置管理規則」，開放民間經營加油站以來，加油站數量逐年隨汽、機車數量之快速成長而增加，從經濟部能源局「油價資訊管理與分析系統」網站統計資料，加油站站數從中油公司所獨占的560 座迅速增加，截至2023 年2 月4 日國內共有2,499 站加油站，為開放前的四倍以上。若加上國內加油站每座配置4至5 個地下油槽，計算國內營業中加油站事業單位之地下儲油槽數量相當可觀，尤其地下儲槽系統若發生油品滲漏導致土壤及地下水污染時，將對周遭環境及國民健康產生重大危害。因此，加油站之土壤及地下水污染問題，早已成為環保機關關切問題⁽¹⁾。

近年屢有地上儲槽土壤及地下水污染案件發生，環保署為預防土壤及地下水污染並強化儲槽管理，已於109 年12 月修正「防止貯存系統污染地下水體設施及監測設備設置管理辦法」，針對儲存汽油、柴油、燃料油等25 項油品及符合土壤及地下水污染管制項目等9 項有機物（合計34 項物質）之貯存系統，須依前揭辦法完備防污措施。環保署已持續與各縣市政府環境保護局共同監督，並於110 年1 月1 日施行，整合管理地下儲槽及地上儲槽系統，並規範事業單位確實設置防止地下水污染設施及監測設備，並進行監測申報，以預防發生環境污染案件⁽²⁾。

由於早期七、八零年代所建置的加油站，環保及洩漏風險觀念尚未普及，部份加油站在埋設地下油槽、地下油管時，未能考慮周詳，又或者當時所使用之防腐蝕之保護設備、裝置，年久而未能定期保養、維護。台灣地區溼度高、夏季氣溫高且部份地區地下水位高，若加上具腐蝕性的土壤或是迷失電流的氧化，地下儲槽及管線，極易因腐蝕而穿孔，造成油品的洩漏問題。早期所埋設易受環境影響而腐蝕的儲槽及管線，為金屬材質所製成，因金屬幾乎不溶於油品之內，所以加油站販售的油品中金屬含量不高。而在地下儲槽與油管腐蝕的同時，金屬元素氧化轉變為離子的狀態，相較於未氧化前，較易溶入油品中，進而造成油品中離子濃度的微量變化，估計其溶入之濃度應在ppb( 十億分率，1/10⁹) 的等級，一般儀器及分析方法極難定量。

工研院材化所開發地下油槽及管路預警腐蝕技術，是一種不需使用特殊檢測器具就能採樣進行偵測地下儲槽/ 管線系統內部之腐蝕檢測方法，這個技術的採樣方法十分簡單，如同車輛加油一般，自加油機之加油槍注入適量之油品到高潔淨度的容器內，再攜回實驗室進行分析，對於營業中之加油站完全不受影響。工研院透由地下儲槽系統取出之樣品內的金屬離子之種類及濃度分析，可以在地下儲槽系統破裂之前便能測出地下儲槽系統是否已經腐蝕，不僅讓腐蝕檢測花費的時間縮短，減少未來污染後整治的風險之外，更進一步，此技術能夠全方位地精準分辨出油槽、油管及加油機的腐蝕問題。

■ 技術特徵

國內地下儲槽系統事業單位類型涵蓋加油站、自用加儲油設施、軍事單位地下儲槽系統、漁用加油站、漁會代購轉交儲油設施及航空站，而其中以汽車加油站數量最多。目前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。而國內加油站所使用之儲槽約有九成為鋼材製成，地下管線則約有六成屬於金屬材質，其他更有不少的金屬製接頭。台灣地區溼度高、夏季氣溫高且部份地區地下水位高，若加上具腐蝕性的土壤或是迷失電流的氧化，金屬材質的地下儲槽、管線及接頭，極易因腐蝕而穿孔，造成油品的洩漏問題。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，腐蝕造成油品外洩之環境污染可能遭環保主管機關罰鍰，並需負擔高額整治費用。更重要的是週遭環境已經受到傷害；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，這些損失將難以估計。

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。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：儲槽密閉測試、管線密閉測試、土壤氣體監測、地下水監測或槽間監測。上述之方法係利用儲槽或管線破損時所造成之現象做為檢測之異常訊號依據。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及管線外部，並且當實際檢測到油品洩漏時，油槽管線系統可能已經洩漏經過一段時間，早已經對環境造成嚴重的污染。若無施行預警腐蝕之檢測，在蝕穿洩漏後才能以儲槽密閉測試、管線密閉測試、土壤氣體監測或地下水監測等方式檢知，因油品已洩漏至土地或地下水，整治費用高昂。以一般洩漏之情形，其單站整治全程常高達千萬以上，在今日油品市場競爭日益激烈之際，地下油槽及管線的預警監測，已成為加油站維運的重要考量。

依據環保署針對全國加油站及地下儲槽系統土壤及地下水污染潛勢調查，國內加油站發生油品洩漏之可能原因，包括① 操作管理或設備裝置不當、②卸油過程中發生洩漏及溢滿情形、③地下油槽及管線腐蝕洩漏及④其他原因等⁽¹⁾。在地下油槽及管線腐蝕洩漏的原因中，據調查是因施工不當使得鋼筋與油槽或油管相連接，造成油槽或管線外包覆物質破損而加速腐蝕，又或是電鍍或管線包覆施工不良，使管線外露與土壤接觸而腐蝕。雖然目前大部分油槽採用犧牲鎂陽極等陰極防蝕措施，惟若因施工不當使得鋼筋與油管或接地網相連接，將造成鎂陽極消耗迅速。若上述陰極防蝕系統未設置檢測點，將無法得知鎂陽極消耗速率及是否有效，造成防護措施之盲點。加上因地震等天然災害造成油槽晃動傾斜及管線斷裂脫落，而造成油槽洩漏的機會大大增加。有鑑於此，工研院地下油槽及管路預警腐蝕技術將可以協助各加油站的地下儲槽、管線及大型儲槽與管線做一有效的腐蝕預警評估，及早阻絕土地環境污染之情形發生。

針對地下油槽及管線的腐蝕監測問題，工研院材化所地下油槽及管路預警腐蝕技術是以多年建立無腐蝕疑慮(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。再利用高解析感應耦合電漿質譜儀做為檢測工具，抽驗加油站銷售之車用汽柴油，分析汽柴油中多種元素的μgL^-1 等級離子濃度，從油品中離子濃度的微量變化，藉由資料庫比對(Mapping) 步驟，從其中比對測定之金屬離子之濃度與對應的濃度臨界值，就能判斷加油站地下儲槽及油管的腐蝕情形。

由於在地下儲槽與油管腐蝕的同時，金屬元素氧化會轉變為離子的狀態，相較於未氧化前，較易溶入油品中，進而造成油品中離子濃度的微量變化，其估計溶入的濃度等級，一般儀器及分析方法極難定量。工研院材化所透過此微量金屬分析，就能預判腐蝕的情況。

這個技術的採樣方法非常簡單完全不會影響加油站的營運，如同車輛加油一般，自加油機之加油槍注入適量之油品到高潔淨度的容器內，再攜回實驗室進行分析。此外，自加油槍取得之油樣，從地下儲油槽流經地下管線到加油機，如果在油管或加油機有腐蝕情形，也會因其離子溶入油品而被檢測出異常。若在採樣時，連續分段採樣，也可由不同段之離子濃度變化，來釐清腐蝕之位置在於油管之某一段或是為油槽之腐蝕，相較現行加油站油品洩漏檢測技術比較，如土壤氣體監測、地下水監測、密閉測試等方法，對於地下油槽/ 管線內部腐蝕情況皆無法在蝕穿前精準預測，工研院地下油槽及管路預警腐蝕技術不僅可以測試油槽/ 管線內部腐蝕情況外，更可全方位地分辨出油槽、油管及加油機的腐蝕問題。

■ 技術規格

由於造成油樣離子濃度變化的因素甚多，從加油機、地下油管至油槽都有可能會釋出金屬離子，要能真正釐清油樣中離子濃度異常的原因，工研院材化所地下油槽及管路預警腐蝕技術結合微量金屬的分析技術、連續分段採樣技術，搭配累積十年以上的汽柴油中離子濃度的資料庫，可以有效精準判斷油槽、管線的腐蝕部位的判定，以下圖為例，地下油管A 與地下油管B 所對應之加油槍在取樣分析後，可由異常高的離子濃度判定B 管路可能有腐蝕問題。另外亦可另行自油槽取樣，以貝勒管由陰井進入油槽中，取出樣品分析後，判斷油槽有無腐蝕。尤其在有些地下管線進行個別密閉測試時遭遇到實際的困難，工研院地下油槽及管路預警腐蝕技術可針對個別之金屬管線進行健檢，除洩漏檢測外，還能預警有無腐蝕問題。

透過地下油槽及管路預警腐蝕技術可針對個別之金屬管線健檢、精準判定腐蝕部位

■ 應用範圍/領域

► 加油站地下儲槽、管線腐蝕檢測 / 服務

► 大型儲油槽及輸送管線腐蝕預警評估

► 大型儲槽與輸送管線腐蝕污染評估

► 汽油、柴油、車用 LPG、家用 LPG、天然氣之 CNS全規範項目檢測

► 汽、柴油及 LPG 品質快篩技術

► 航空燃油、燃料油等物化性檢測

■ 技術成果

案例一：某加油站有油品洩漏問題，應用本技術於開挖改建之前進行驗證測試，以本技術判定圖中紅虛線油管有腐蝕問題。其配置示意圖如下：

透過預警腐蝕技術，有油品腐蝕的加油站在開挖前就能被精準確認異常油管位置

經實際開挖地下油槽，右圖為開挖時取得之油管截面照片，取得之管線A、B 及C 三處取得之管線各拍照二張，A 管線上方之照片顯示管線之上側(即12 點鐘方向) 較靠地表之情形；A 管線下方之照片則顯示管線之下側(即6 點鐘方向) 較靠地底之情形。由照片可以明顯看出，A 管線之6 點鐘方向有明顯之腐蝕情形。而A管線在先前以「地下油槽及管路預警腐蝕技術」判定時，即能預判此處管線有腐蝕問題。

案例二：本技術也透過配合加油站有人工入槽清洗之工作時，前去採樣分析，並比對分析判定之結果與槽內腐蝕之情形。油槽人工清洗，係先抽去大部份之油品，以空氣灌入通風減少油氣後，再由配戴地面供氣面罩之專業人員進入槽中去除油泥並清洗。完成後可由油槽內部了解油槽之狀況。某加油站在環保監測無異狀下，在人工清槽之前，透過本技術進行採樣及分析，判定有油槽及油管的腐蝕問題。實際洗槽後，油槽內部照片如下：