儲(chǔ)罐邊緣板全防腐技術(shù)及應(yīng)用

黃金釗，周政華，楊 彬，朱華宇

(上海道盾科技股份有限公司，上海 200136)

儲(chǔ)罐邊緣板全防腐技術(shù)及應(yīng)用

黃金釗，周政華，楊 彬，朱華宇

(上海道盾科技股份有限公司，上海200136)

研究了濱海環(huán)境下儲(chǔ)罐邊緣板腐蝕機(jī)理，在此基礎(chǔ)上開發(fā)了一種新型的復(fù)層包覆全防腐技術(shù)，并利用其在某濱海儲(chǔ)罐邊緣板部位進(jìn)行了實(shí)際工程應(yīng)用，實(shí)踐表明，與其他防腐技術(shù)相比，復(fù)層包覆全防腐技術(shù)防護(hù)效果更好。

儲(chǔ)罐邊緣板 復(fù)層包覆全防腐 腐蝕與防護(hù) 濱海儲(chǔ)罐

儲(chǔ)油罐罐體腐蝕主要分為罐內(nèi)和罐外腐蝕2類，內(nèi)腐蝕主要集中在罐內(nèi)壁下部和焊接處，外腐蝕以罐底板腐蝕為主[1]。據(jù)有關(guān)資料分析，在油罐腐蝕中，底板腐蝕約占80%，在底板腐蝕中，罐底邊緣板的腐蝕約占60%?？梢姡薜走吘壈甯g是油罐失效的主要原因之一[2]。

本文針對(duì)某濱海油庫(kù)儲(chǔ)罐邊緣板腐蝕環(huán)境及影響因素，提出了由封閉劑、防蝕膏、防蝕帶、特效防護(hù)膠泥、彈性高分子防護(hù)層和耐候面涂組成的復(fù)層包覆全防護(hù)體系，并將其應(yīng)用于某濱海油庫(kù)儲(chǔ)罐邊緣板的防腐維護(hù)。

1 腐蝕原理及因素

分析儲(chǔ)罐底部邊緣板腐蝕的主要原因是溫度變化和載荷變化引起的儲(chǔ)罐變形所引起。儲(chǔ)罐邊緣板一般都要翹離水泥基座，邊緣板外側(cè)多為均勻腐蝕，邊緣呈千層餅狀沿底板半徑方向向中心逐步呈局部腐蝕，再向里呈點(diǎn)蝕。邊緣板外側(cè)的銹蝕方位，一般是從邊緣的外圍向里300～500 mm 左右[3]。此外，邊緣板與最下層圈板的角焊縫及熱影響區(qū)形成較為嚴(yán)重的局部腐蝕[4]。另外由于溫度效應(yīng)，加熱儲(chǔ)罐的腐蝕比常溫儲(chǔ)罐嚴(yán)重。罐底外邊緣板的腐蝕機(jī)理主要以電化學(xué)腐蝕為主，在大氣和海洋環(huán)境下發(fā)生吸氧腐蝕，其電池反應(yīng)如下[1]。

陽(yáng)極：Fe(邊緣鋼板)→Fe2++2e

(1)

陰極：O2+2H2O+4e→4OH-

(2)

當(dāng)酸雨或酸性氧化物凝結(jié)在鋼板上時(shí)，將發(fā)生以下電極反應(yīng)。

陰極：O2+4H++4e→2H2O

(3)

經(jīng)研究?jī)?chǔ)罐底板腐蝕因素主要有以下幾個(gè)方面。

a)環(huán)境因素。濱海儲(chǔ)罐長(zhǎng)期處于海洋大氣的腐蝕環(huán)境中，電廠、化工廠的工業(yè)大氣會(huì)加重儲(chǔ)罐的腐蝕，大氣環(huán)境中的水分、鹽分會(huì)進(jìn)入由于底板變形形成的縫隙中，生成腐蝕介質(zhì)，而空氣中的酸性氣體會(huì)溶于此介質(zhì)，加速邊緣板的腐蝕。

b)結(jié)構(gòu)問(wèn)題。邊緣板坐在水泥基礎(chǔ)上，在儲(chǔ)罐基礎(chǔ)低和地下水位高的地區(qū)，水分可以經(jīng)混凝土滲透到基礎(chǔ)表面；另外由于儲(chǔ)罐邊緣板結(jié)構(gòu)的特殊性，隨著油溫、氣溫以及太陽(yáng)照射造成的邊緣板溫度的變化使底板徑向發(fā)生伸縮，加之儲(chǔ)罐輸儲(chǔ)油量的載荷變化引起油罐的變形，從而使得邊緣板外緣翹起，形成縫隙，這些都是邊緣板難以達(dá)到良好防腐效果的重要原因[1]。

c)材料問(wèn)題。目前市場(chǎng)上常用的邊緣板外層防腐材料的彈性和耐老化性以及與鋼材、混凝土的粘接性不足，造成施工1～2年后，外層開裂，水分滲入，并且難以蒸發(fā)、干燥，更有甚者采用海綿和塑料泡沫填充邊緣板起翹后的縫隙，水分進(jìn)入后吸附在填充物的孔隙中，難以揮發(fā)干燥，造成長(zhǎng)時(shí)間的潮濕腐蝕環(huán)境。

d)防腐施工因素。儲(chǔ)罐底板焊縫處防腐工作屬于后期施工，只能在主體完成以后進(jìn)行，邊緣板的表面處理難以達(dá)到涂層的要求，嚴(yán)重影響涂層施工質(zhì)量，造成使用壽命嚴(yán)重低于設(shè)計(jì)壽命。

2 常見防護(hù)工藝及其特點(diǎn)[5]

GB50393-2008《鋼質(zhì)石油儲(chǔ)罐防腐蝕工程技術(shù)規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)名稱中第4.1.10規(guī)定可采用彈性防水材料貼覆玻璃布或防水膠帶的防腐蝕措施對(duì)儲(chǔ)罐邊緣板進(jìn)行防護(hù)。對(duì)應(yīng)防腐方法包括：環(huán)氧煤瀝青貼布及水泥砂漿、三元乙丙防水膠帶、礦脂膠帶及礦脂帶、JDP防水材料和防水卷材等。其中環(huán)氧瀝青貼布及水泥砂漿方法存在不抗變形的缺點(diǎn)；三元乙丙防水膠帶方法無(wú)法隔絕水汽侵入，邊緣板和熱影響區(qū)會(huì)繼續(xù)腐蝕；礦脂膠泥及礦脂帶方法中材料只有軟性沒(méi)有彈性，無(wú)法適應(yīng)儲(chǔ)罐邊緣板的伸縮變形，并且礦脂防腐帶容易脫落，無(wú)法形成完整防水層；對(duì)于JDP彈性材料而言，從目前掌握的國(guó)內(nèi)外彈性材料拉伸強(qiáng)度、延伸率及比重分析，其厚度及強(qiáng)度難以長(zhǎng)期承受油罐邊緣板的塑性變形，特別是邊緣板最外端的上翹，工藝結(jié)構(gòu)有待商榷；對(duì)于防水卷材，儲(chǔ)罐邊緣板采用防水卷材防護(hù)與施工技術(shù)密切相關(guān)，在無(wú)保溫及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的小型儲(chǔ)罐上才能使用，在新建和大型儲(chǔ)罐上，很難適應(yīng)儲(chǔ)罐的上翹和變形。

GB50393-2008中第4.1.10條文說(shuō)明中提到儲(chǔ)罐邊緣板可采用CTPU(彈性聚氨酯)彈性防水材料貼覆玻璃布的防腐措施對(duì)儲(chǔ)罐邊緣板進(jìn)行防護(hù)。由于現(xiàn)在市場(chǎng)上CTPU的生產(chǎn)廠家較多，大部分施工單位未掌握產(chǎn)品性能及施工工藝，在邊緣板施工中暴露出一些問(wèn)題，對(duì)儲(chǔ)罐的安全運(yùn)行帶來(lái)了隱患。

目前市場(chǎng)上有許多形形色色的新的銷售模式，比較知名且經(jīng)營(yíng)良好的有：網(wǎng)聚家裝訂單入口的整裝平臺(tái)——尚品宅配;天網(wǎng)+地網(wǎng)(格子鋪)的新零售嘗試——貝爾;高性價(jià)比的進(jìn)口地板供應(yīng)鏈平臺(tái)——卡斯摩。這些新的銷售模式主做家裝，主要在線上完成，專賣店少。

3 復(fù)層包覆全防腐技術(shù)的結(jié)構(gòu)

由上述腐蝕機(jī)理分析可知，儲(chǔ)罐底部邊緣板易受腐蝕主要是由于載荷和溫度的周期性變化及制造過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，使其變形，造成防腐涂層破壞，所以采用的防腐材料應(yīng)具有防水氣性、耐候性、彈性、易維護(hù)性，及與邊緣板和基座有較強(qiáng)的附著力。

復(fù)層包覆全防腐技術(shù)是根據(jù)復(fù)層包覆技術(shù)在海洋鋼結(jié)構(gòu)防腐應(yīng)用研究的基礎(chǔ)上[6,7]開發(fā)的一種新型的“柔性防腐”技術(shù)。復(fù)層包覆技術(shù)體系主要由封閉劑、防蝕膏、防蝕帶、特效防腐膠泥和彈性高分子材料外防護(hù)層以及耐候面涂組成，圖1為復(fù)層包覆防腐示意圖。

a)混凝土封閉劑。由一種單組份固化劑組成，黏度輕，可以滲透到混凝土內(nèi)部，增強(qiáng)混凝土的強(qiáng)度，阻止水分的滲入。

b)防蝕膏。以礦脂油為基材，加入稠化劑、潤(rùn)滑劑、復(fù)合防銹劑等物質(zhì)螯合而成。涂抹于金屬表面后不固化，能夠全面覆蓋在基材表面形成完整的保護(hù)膜。 防蝕膏是油性物質(zhì)，含有緩蝕劑和轉(zhuǎn)銹劑成分，能夠轉(zhuǎn)化基材表面一定量的浮銹，從而起到阻銹和除銹雙重作用，因此可以帶銹施工。另外防蝕膏侵潤(rùn)在鋼材表面，形成一種油性膜，可以阻止腐蝕介質(zhì)與鋼鐵的接觸。防蝕膏不凝固、不干燥，使用壽命在30年以上。

圖1 復(fù)層包覆全防腐技術(shù)示意

c)防蝕帶。以聚酯纖維帶為基材，在帶上浸漬與防蝕膏性能相似的基料。使用時(shí)包覆在涂抹過(guò)防蝕膏的金屬表面，其礦脂油與防蝕膏為同類物質(zhì)，相互之間可以粘結(jié)在一起而變?yōu)橐惑w。包覆時(shí)的擠壓力使防蝕膏均勻分布于金屬表面，和防蝕帶組合形成均勻一致的防腐層。

d)特效防腐膠泥。特效防腐膠泥是一種自粘型環(huán)保防腐密封膠泥，對(duì)各種材質(zhì)均有極強(qiáng)的粘結(jié)力，同時(shí)具有優(yōu)良的耐腐蝕、耐候性、耐老化性及防水性，對(duì)被黏物起到密封、防腐、保護(hù)等作用。

e)彈性高分材料外保防護(hù)層。該產(chǎn)品是從美國(guó)引進(jìn)的以納米級(jí)改性乳化瀝青和合成高分子聚合物配制而成(A組分)，再與特種固化劑(B組分)反應(yīng)生成的高彈性防水、防腐橡膠狀涂膜層。其與鋼鐵和混凝土均有極強(qiáng)的黏接性能，同時(shí)又有很好的彈性和自恢復(fù)以及抗刺穿性能， 抗紫外能力極佳，壽命超過(guò)50年。

4 復(fù)層包覆全防腐技術(shù)的特點(diǎn)

a)復(fù)層包覆全防腐技術(shù)全面地考慮了邊緣板發(fā)生腐蝕的因素，采用了先進(jìn)的特殊材料，對(duì)保護(hù)基材的熱脹冷縮和機(jī)械形變有良好的追隨性，并且能夠貼合任何形狀的基材，此防腐體系采用主動(dòng)加被動(dòng)進(jìn)行腐蝕防御，安全保險(xiǎn)系數(shù)高。

b)表面處理要求低，達(dá)到St2[8]級(jí)別即可，采用冷施工方法，不需動(dòng)火，施工簡(jiǎn)便，同時(shí)無(wú)需固化等待時(shí)間，節(jié)約施工時(shí)間。

c)防腐體系具有良好密閉性和抗老化性能，內(nèi)部防腐材料的使用壽命為30年以上，整體防腐年限可達(dá)20年以上。

5 復(fù)層包覆技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)施工

復(fù)層包覆的施工是防腐工作中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，必須按照施工規(guī)范來(lái)進(jìn)行。尤其是在小平面、接縫處更要仔細(xì)，因?yàn)橐粋€(gè)很小的紕漏，如針眼等就會(huì)慢慢導(dǎo)致整體防腐的失效。2013年某濱海油庫(kù)5#原油儲(chǔ)罐采用了復(fù)層包覆全防腐技術(shù)進(jìn)行修復(fù)。防腐施工工藝如下：表面處理、涂抹防蝕膏、膠泥塑型、包覆防蝕帶，粘貼特效增強(qiáng)防護(hù)膠帶、刷耐候面涂。

a)表面處理。用絞磨機(jī)打磨施工區(qū)域，金屬部分需去掉涂層，然后打磨至St2等級(jí)，無(wú)明顯鼓泡和浮銹；混凝土區(qū)域需要去除表面風(fēng)化部分，最后仔細(xì)清潔工作區(qū)域的灰塵、污垢等，保證施工區(qū)域表面清潔。

b)涂抹防蝕膏。表面處理完成后，在防蝕膏的施工區(qū)域內(nèi)涂抹防蝕膏，確保適量、均勻、連續(xù)、全面，建議底部縫隙處要厚涂。

c)膠泥塑型。根據(jù)邊緣板外緣臺(tái)階尺寸，用特效防腐膠泥堆砌成過(guò)渡斜坡，要求完整、密實(shí)、盡量平滑，斜坡斜率≤45°。

d)包覆防蝕帶。從混凝土基座平臺(tái)邊緣部位開始，由下向上沿切線方向包覆礦脂防蝕帶。分段施工，徑向?qū)娱g搭接50%、切向兩段搭接為200 mm，保證施工區(qū)域內(nèi)每處均有2層防蝕帶，搭接處可涂抹上一定的防蝕膏以增加黏接力。要求完整、平整、密實(shí)，保證全面接觸無(wú)氣泡和間隙。

e)噴涂彈性高分子外防護(hù)層。彈性高分子防腐材料的施工區(qū)域?yàn)檎麄€(gè)表面處理施工區(qū)域。待包覆完防腐蝕帶后，清除沒(méi)有防腐蝕帶的施工區(qū)域的表面油污，將彈性高分子防腐材料A、B組分按一定比例進(jìn)行冷噴涂施工，噴涂施工完畢后形成一層3 mm厚的不定形的彈性高分子防腐膜。外觀要求：完整、連續(xù)、平整。

f)刷耐候面涂。噴涂完彈性高分子防腐材料后，在施工區(qū)域內(nèi)涂刷2道耐候面涂，加強(qiáng)防腐體系的耐候性和耐灰塵玷污性能。

6 防腐效果

2014年6月，對(duì)該濱海油庫(kù)儲(chǔ)罐邊緣板全防腐技術(shù)施工效果進(jìn)行了跟蹤反饋，經(jīng)過(guò)一年的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下使用，外防護(hù)層完好，沒(méi)有任何開裂的現(xiàn)象，而用其它防腐技術(shù)施工的防腐材料進(jìn)行施工的儲(chǔ)罐邊緣板防腐已經(jīng)出現(xiàn)開裂、滲水和泛銹的現(xiàn)象。

對(duì)該油庫(kù)儲(chǔ)罐邊緣板腐蝕掛片試驗(yàn)進(jìn)行采樣、清洗、稱重、計(jì)算，保護(hù)試片的緩蝕率超過(guò)99%，證明此防腐體系的防腐效果優(yōu)異。

表1 現(xiàn)場(chǎng)掛片試驗(yàn)結(jié)果 mm/a

7 結(jié)論

通過(guò)防腐施工驗(yàn)證，復(fù)層包覆全防腐技術(shù)在儲(chǔ)罐邊緣板防護(hù)中能有效地防止雨水、露水、大氣中的腐蝕氣體侵入和腐蝕，能適應(yīng)儲(chǔ)罐熱脹冷縮及空、滿罐時(shí)的塑性變形，施工簡(jiǎn)便，壽命長(zhǎng)、防腐效果好。

[1] 楊厚源．儲(chǔ)油罐底外邊緣板的腐蝕與防護(hù)[J]．油氣儲(chǔ)運(yùn)，2008，27(9):42-44,47．

[2] 李魁龍．貯油罐邊緣板的防腐[J]．遼寧化工，2002，31(1):42-43.

[3] 肖丁銘，劉學(xué)勤．鋼制石油儲(chǔ)罐邊緣板的防腐密封[J]．化工設(shè)備與管道，2010,47(6):73-75．

[4] 胡建華．成品油罐T型焊縫腐蝕控制[J]．腐蝕與防護(hù)，2011，32(5)：398-403．

[5] 莊燕群．石油儲(chǔ)罐邊緣板防腐蝕現(xiàn)狀[J]．石油化工腐蝕與防護(hù)，2013，30(1):1-4．

[6] 張堅(jiān)彬，楊小剛．復(fù)層包覆技術(shù)在濱海電廠鋼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵部位的防護(hù)應(yīng)用[J]．腐蝕與防護(hù)，2011，32(11)：896-904．

[7] 陳瑞龍，楊小剛．復(fù)層包覆技術(shù)在濱海電廠螺栓連接部位應(yīng)用研究[J]．腐蝕科學(xué)與防護(hù)技術(shù)，2012，24(3)：258-260．

[8] GB/T 8923-88，涂裝前鋼材表面銹蝕等級(jí)和除銹等級(jí)[S].

AComprehensiveAnticorrosionTechnologyforLedgesofCoastalTanks

Huang Jinzhao, Zhou Zhenghua,Yang Bin, Zhu Huayu

(Shanghai Daodun Science & Technology Co., Ltd., Shanghai 200136)

Basing on the research of the corrosion mechanism of tank ledges under marine atmosphere, this paper proposed a new multilayer coating as a comprehensive anticorrosive technology. And the technology is conducted on the ledges of tanks in coastal oil storage. The results show that protective ability of the new technology is better than other anti corrosion technology.

ledges of tanks; multilayer coating technology; corrosion and protection; coastal tank

2016-03-30

黃金釗，高級(jí)工程師，1996年畢業(yè)于中國(guó)海洋大學(xué)海洋化學(xué)專業(yè)，獲得碩士學(xué)位，現(xiàn)任上海道盾科技股份有限公司董事長(zhǎng)、總經(jīng)理，從事腐蝕與防護(hù)專業(yè)，美國(guó)NACE認(rèn)證陰極保護(hù)專家(CP4)。