大型儲罐防腐蝕質量控制

王 勇，彭緒武，徐紹方，

(1.海工英派爾工程有限公司，山東 青島 266061;2.中國海油伊拉克有限公司，北京 100000)

近年來，隨著國家對能源戰(zhàn)略的高度重視，大型石油儲備基地在不斷地建設當中，單臺原油儲罐也從100 dam3增加到150 dam3，200 dam3儲罐的設計與建造技術也通過了專家鑒定。為保證儲罐安全、長周期的有效運行，對儲罐的防腐蝕質量也提出了更高的要求。GB50393—2008《鋼制石油儲罐設計規(guī)范防腐蝕工程技術規(guī)范》(簡稱“GB50393”)規(guī)定涂層設計壽命不低于7 a，一些設計文件也要求涂層設計壽命不低于10 a。由于儲罐的防腐蝕質量受很多因素的影響，只有控制好防腐蝕過程的每一個影響因素，才能有效地保證防腐蝕質量，從而保證或延長儲罐的使用壽命，保證儲罐的安全運行。

1 涂料控制

1.1 涂料選用

在設計防腐蝕方案時，設計人員除了考慮不同腐蝕部位對應的涂料外，還應考慮儲罐在蒸罐或清罐操作時的短期耐溫(最高180℃)的影響;外防腐蝕涂料還應考慮大氣環(huán)境、紫外線照射強度等影響。

涂料采購時，設計工程師應與供應商在防腐蝕技術條件的基礎上共同擬定技術協(xié)議，明確儲罐不同防腐蝕部位對應的涂料類型、涂裝道數(shù)、所能達到的干膜厚度;層間涂料(包括補漆)應保證匹配性。

1.2 涂料報驗與檢驗

涂料進入施工現(xiàn)場后，對每種涂料的每一個批次向監(jiān)理報驗。報驗時除提供產(chǎn)品合格證書外，還應提供涂料出廠的檢測報告。

第三方檢驗。每種涂料按批次在監(jiān)理或業(yè)主見證下取樣，委托第三方檢測機構對涂料的有關指標進行檢驗，確保涂料的使用質量。

1.3 涂料性能與使用要求

為了使操作工人充分掌握涂料的性能特點和使用要求，在防腐蝕技術交底時建議分別對涂料性能和使用要求分別進行交底。涂料使用特點的技術交底由防腐蝕工程師結合防腐蝕施工方案、儲罐防腐蝕技術規(guī)范對儲罐的不同部位使用的涂料、涂層道數(shù)、漆膜厚度、表面處理、涂裝環(huán)境、檢查要求、成品保護以及安全操作方面進行明確。

涂料性能的技術交底由涂料供應商技術人員負責。交底時結合涂料的性能、技術指標，從涂料的配制、熟化時間、稀釋劑最佳用量、使用時間、噴涂或滾涂的適宜黏度、涂裝的不同間隔時間、涂層養(yǎng)護等進行交底，讓操作工人充分掌握涂料的性能和使用特點。

技術交底可以由總包方組織，邀請監(jiān)理參加。如煙臺港某油庫，總包方在參加了分包方的技術交底后，又組織了由供應商、分包方、監(jiān)理參加的技術交底，對上一次交底既起到了查漏補缺又進行了深化，對防腐蝕質量起到了很好的事先控制作用。

2 防腐蝕過程的控制

2.1 鋼板表面處理的質量

表面處理的粗糙度并非越大越好。表面過于粗糙，不能被涂料均勻地浸潤，凹處殘留的空氣、水分會影響漆膜的附著力;波峰處的漆膜也會較薄，容易產(chǎn)生針孔或返銹。因此處理的表面粗糙度宜控制在40～75 μm。噴砂后的鋼板表面應用潔凈的壓縮空氣將鋼板表面的灰塵吹掃干凈。

2.2 建立工序交接與報驗制度

表面除銹、涂料配制、涂裝作為3個不同工序，涂裝工序對除銹質量、涂料配制進行監(jiān)督;涂料配置工序對涂裝工序的涂料使用時間、重涂間隔時間進行監(jiān)督，檢查合格、簽署交接后才能進行下道工序。

工序報驗主要是對除銹質量、漆膜厚度、重涂時間間隔、隱蔽前檢查(按照分包-總包-監(jiān)理-業(yè)主)的程序進行報驗。

2.3 涂裝的時間間隔

2.3.1 底漆涂裝的時間間隔

鋼板的腐蝕臨界濕度一般為60%，當大氣濕度超過這一臨界濕度時，金屬表面形成連續(xù)的水膜，腐蝕速度迅速上升。因此表面處理后與涂裝底漆的時間不應超過4 h，海濱潮濕地區(qū)不超過2 h。

2.3.2 重涂涂層的最大時間間隔

根據(jù)目前國內儲罐防腐蝕施工情況，如罐壁板、拱頂板，在拋丸除銹、涂裝底漆后進行安裝，直到水壓試驗完成或保溫之前才進行下道涂料的涂裝，這樣從第一道底漆到下道底漆的涂裝間隔了幾個月的時間，涂層表面不僅受到了污染，而且還因日光照射造成表面不同程度的粉化，附著力大大降低。因此，影響儲罐防腐蝕質量的主要因素為每道涂層之間的時間長短。

從規(guī)范或涂料的說明書來看，重涂涂層之間的時間間隔最長為7 d，最短一般2 h(常溫)。SH/T3606—2011《石油化工涂料防腐蝕工程施工技術規(guī)程》(以下簡稱“SH/T3606”)標準規(guī)定富鋅涂料涂裝后應用配套漆封閉，不得長期暴露在空氣中以及聚氨酯漆在第一道漆表干后即涂刷第二道漆，每道涂裝間隔時間不宜超過48 h。2011年8月中交的某罐區(qū)50 dam3儲罐，浮頂聚氨酯面漆已成片脫落(見圖1)。之所以限制涂裝的間隔時間，主要是因為(1)底漆的封閉性較差，在潮濕的環(huán)境下，水分或腐蝕性氣體透過漆膜造成返銹;(2)底漆耐紫外線輻射的能力差，長時間經(jīng)紫外線照射后表面粉化，減少了下道漆膜的附著力;(3)漆膜長時間暴露在大氣中，受到灰塵污染，不僅會降低下道漆膜的附著力，而且顆粒狀的灰塵可作為電解質存在漆膜中，破壞漆膜的防護作用。

圖1 浮盤面漆成片脫落Fig.1 Top coating of the floating tray flakily fall off

因此控制重涂涂層的間隔時間對保證涂層質量有很大的影響，鋼板在涂裝底漆后應在規(guī)定的時間內涂裝中間漆及面漆。拋丸的鋼板可以涂裝底漆后再滾板，滾板后再涂裝中間漆。由于中間漆兼具底漆、面漆的特性，在耐候性方面要優(yōu)于底漆，這樣可以相對地減少紫外線或大氣對底漆產(chǎn)生的粉化或降解。

2.4 重涂涂層的表面處理

超過重涂涂層的間隔時間，無論哪種加涂涂料都必須拉毛表面或者用高壓淡水沖洗涂層表面，高壓淡水不但可以去除灰塵、污物，而且也可以去除因長時間暴露而導致的表面降解層，從而確保最佳的層間附著力。

2.5 涂料配置的熟化時間與使用期限

多組分涂料在配制后只有在達到熟化時間后才可以使用，超過規(guī)定的混合時間，無論涂料表面有無變化也不能使用。熟化時間和配制后的使用時間與涂料的種類、溫度有關，涂裝作業(yè)時應嚴格執(zhí)行涂料說明書。因此涂料的配置必須由專人負責并對配置涂料的使用時間進行控制，超過配置使用期的禁止使用。

2.6 成品保護

儲罐在預制時優(yōu)先按照“先預制后防腐蝕”的原則進行操作。底板、壁板、浮頂(拱頂)、加強圈、抗風圈等盡量在預制成型后再進行除銹防腐蝕。各部件在吊裝、堆放、運輸、安裝、打卡具、焊接時應對防腐蝕層進行保護。

3 涂裝的環(huán)境控制

環(huán)境影響的因素主要有溫度和濕度。最適宜的涂裝環(huán)境溫度為10～30℃，可涂裝環(huán)境溫度為5～35℃，濕度不宜超過80%，但有些品種的涂料要求鋼板表面溫度不超過45℃。

對于無機富鋅涂料，為了加速固化，相對環(huán)境濕度宜超過50%。如HEMPEL規(guī)定，水性硅酸鋅底漆在低濕度環(huán)境下，涂裝1～2 h后，表面噴水以加速固化進程，保持表面濕潤直至固化完成。

固化養(yǎng)護對無機富鋅涂料的附著力影響很大。某罐區(qū)1號50 dam3儲罐的鋼板在涂刷無機富鋅底漆后滾板時發(fā)現(xiàn)，涂裝表面有多處麻點狀脫落，連續(xù)3張鋼板均出現(xiàn)同樣情況。經(jīng)分析，涂裝時環(huán)境溫度較高(環(huán)境溫度28℃，濕度41%)，灑水后沒有及時覆蓋，固化效果較差。對該批剩余12張鋼板繼續(xù)保濕養(yǎng)護后至第2天下午，經(jīng)用抹布浸稀釋劑擦拭涂層表面沒有變化外，繼續(xù)抽取3張滾板，涂層不再脫落。

4 涂裝作業(yè)的檢測

4.1 檢測的指標

4.1.1 表面粗糙度及可溶性氯化物

表面粗糙度用表面粗糙度儀進行測量，粗糙度宜為40～75 μm;表面可溶性氯化物不超過5 μg/cm2，罐內介質浸潤區(qū)域不超過 3 μg/cm2。

4.1.2 漆膜厚度

濕膜厚度應在涂料涂完后立即用濕膜測厚儀測量，由于干燥迅速，測量的結果僅作為參考。測量濕膜厚度主要是為了控制干膜厚度，同時對漆膜厚度的均勻性進行控制。干膜厚度用磁性測厚儀測定。每道濕膜、干膜的厚度應參考涂料說明;干膜及總干膜厚度還應執(zhí)行設計文件及規(guī)范的要求。

4.1.3 電阻率和孔隙率

電阻率用電阻測定儀測量，絕緣型涂層如罐底板上表面、底圈壁板內表面，面電阻率應不超過1013Ω;導電型涂層如浮盤外側、底面，面電阻率應為108～1011Ω。

孔隙率用電火花檢漏儀或5～10倍放大鏡測量。為了實現(xiàn)大面積、快速檢測，建議使用電火花檢漏儀進行測量，根據(jù)不同的漆膜厚度，設定不同的測量電壓。絕緣層應沒有孔隙，導電涂層的孔隙不應超過2個/m2。

4.2 漆膜厚度檢測的原則

GB 50393—2008規(guī)定，漆膜(干膜)厚度測量時，原油儲罐、中間產(chǎn)品儲罐、污油儲罐執(zhí)行“90原則”，產(chǎn)品儲罐執(zhí)行“85原則”(即允許有10%或15%的檢測厚度低于規(guī)定值但不得低于規(guī)定值的90%或85%)。如罐底板下表面(涂刷改性環(huán)氧厚漿漆)在漆膜厚度驗收時，某一部位(在 x范圍內任意取3點)測得的3個點的數(shù)據(jù)為308，334 和 266 μm，因 266 μm 這個點低于 270 μm(規(guī)定值300 μm的90%)應視為不合格。

由于儲罐的使用部位不同所對應的涂料種類、涂裝道數(shù)是不一樣的，涂裝道數(shù)一般在2～5道。因此在漆膜厚度測量時首先應對每道漆膜的干膜厚度進行測量控制，然后對總的漆膜厚度進行測量控制，不能因前道漆膜厚度超過(或低于)規(guī)定厚度而降低(或增加)后道漆膜的厚度。無機類涂料由于鋅、鋰、硅等元素的存在，使得漆膜的韌性相對降低，因此該類涂料的漆膜厚度不宜太厚，SH/T 3606—2011規(guī)定，無機富鋅涂層漆膜厚度以50 ～100 μm 為宜，且不宜大于120 μm，從而保證漆膜的最佳韌性和附著力。

5 結語

控制儲罐的防腐蝕質量，需要對每一個階段進行控制。設計階段，設計人員既要考慮不同部位的防腐蝕要求又要考慮溫度、耐候性方面的要求;采購階段，設計人員和供應商在結合涂料種類、性能的前提下共同擬定技術協(xié)議并進一步細化防腐蝕技術條件;施工階段，供應商應對涂料配置等提供相應的技術指導，總包、分包、監(jiān)理應做好從材料檢驗(或委托第三方檢驗)到除銹、涂裝(包括補漆)、漆膜檢測、成品保護、隱蔽前驗收的每一道工序的報驗、檢驗和驗收，從涂裝作業(yè)的每一道工序、每一個影響因素進行控制。