儲罐底板穿孔注膠修補(bǔ)新方式的應(yīng)用

張 宇

（大慶煉化公司儲運(yùn)廠，黑龍江大慶 163411）

1 問題起因

18#汽油儲罐為1997年建成投產(chǎn)，儲罐直徑30 m，高度15.85 m，容積10 000 m3，由大慶油田建設(shè)設(shè)計研究院設(shè)計，施工單位為大慶石油管理局安裝公司六處。

2016年10月，18#罐罐底板腐蝕穿孔出現(xiàn)泄漏情況，儲罐停止使用。開罐后檢查，通過漏磁檢測、焊道真空測漏等方式發(fā)現(xiàn)，腐蝕坑100余處、腐蝕穿孔10余處。

1.1 漏磁檢測過程及結(jié)果

1.1.1 檢測過程

依據(jù) 10 000 m3汽油罐(18#)的相關(guān)資料和圖紙，制定了檢測方案。檢測人員于 2017年4月12日進(jìn)入檢測現(xiàn)場。建立了儲罐底板編號系統(tǒng)，確定了罐底定位的基準(zhǔn)參考點(diǎn)和每塊板的方向和坐標(biāo)原點(diǎn)。罐內(nèi)檢測條件良好，但由于進(jìn)出料管、支柱、補(bǔ)板、焊道、焊疤等的存在，使儲罐底板磁檢測儀有些地方檢測不到，采用焊道真空測漏、超聲測厚和缺陷深度測量方法作為輔助檢測手段對這些部位進(jìn)行檢驗(yàn)。對大于預(yù)先設(shè)定檻值的缺陷進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。

1.1.2 檢測結(jié)果

對10 000 m3汽油罐（18#）底板的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行了詳細(xì)的事后處理和分析，包括以波形分析和彩色帶圖分析。通過漏磁檢測進(jìn)行檢查，結(jié)果如圖1所示。

圖1 10 000 m3汽油罐（18#）罐底板腐蝕情況

通過漏磁檢測得出如下結(jié)論：汽油罐底板局部防腐涂層脫落，上表面點(diǎn)腐蝕嚴(yán)重，在檢測的罐底板中，有42塊底板上表面存在局部壁減20%～40%的缺陷；有38塊底板上表面存在局部壁減40%～60%的缺陷，有7塊底板上表面存在局部壁減60%～80%的缺陷；有2塊底板上表面存在局部壁減＞80%的缺陷。

1.2 超聲復(fù)驗(yàn)

在10 000 m3汽油罐(18#）的檢測過程中，采用測厚和缺陷深度測量方法，對部分大于預(yù)先設(shè)定檻值的缺陷的底板進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。復(fù)驗(yàn)結(jié)果與儲罐底板磁檢測儀的檢測結(jié)果相吻合。

2 罐底板腐蝕原因分析

引起儲罐罐底腐蝕的原因多種多樣，常見的腐蝕基理有化學(xué)腐蝕、原電池腐蝕、硫酸鹽還原菌引起的腐蝕、摩擦腐蝕等。根據(jù)現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)車間18#儲罐底板腐蝕主要出現(xiàn)在上表面，以點(diǎn)蝕為主，而且腐蝕部位防腐已破損。綜合分析認(rèn)為，18#儲罐的腐蝕主要以原電池腐蝕為主，并伴有化學(xué)腐蝕。

儲罐罐底積水是罐底板腐蝕的根本原因，車間18#儲罐內(nèi)所儲汽油中含有微量水，水長時間在罐底板低點(diǎn)處沉積，金屬發(fā)生陽極溶解反應(yīng)：

Fe→Fe2++2e

H2+O2+e→OH-

水中的S2-與Fe2+發(fā)生反應(yīng)：

Fe2++S2-→FeS↓

金屬表面的硫化物氧化皮或腐蝕層，如果存在孔隙，水中的Cl-可以穿過孔隙到達(dá)金屬表面，在金屬表面形成小蝕坑。硫化物的溶解反應(yīng)：

FeS+4H2O=Fe2++SO42-+8H++8e

在點(diǎn)腐蝕源成長過程中，溶解的金屬離子發(fā)生水解，生成氫離子：

Fen++nH2O=Fe（OH）n+nH+

因?yàn)楣薜姿谐：械V物質(zhì)，一些鹽類溶于水中生成電解液，在電解液作用下形成腐蝕原電池，罐底板產(chǎn)生原電池腐蝕和化學(xué)腐蝕造成局部點(diǎn)蝕。并且，儲罐長時間運(yùn)行未進(jìn)行定期清罐檢驗(yàn)，罐底板防腐局部破損和點(diǎn)蝕情況沒有及時發(fā)現(xiàn)，造成罐底板點(diǎn)蝕情況加劇，直至罐底板局部腐蝕泄漏穿孔。

3 儲罐罐底腐蝕預(yù)防措施

（1）按照《輕質(zhì)油品儲罐技術(shù)導(dǎo)則》要求定期每6 a，最長不超過9 a，對儲罐進(jìn)行開罐檢驗(yàn)，對于不具備開罐條件的儲罐，采用聲發(fā)射等檢測方式對罐底板腐蝕情況進(jìn)行監(jiān)控。

（2）對儲罐底板防腐蝕和腐蝕監(jiān)測工作需要進(jìn)一步加強(qiáng)，陰極保護(hù)每天記錄保護(hù)電位、定期對測試樁保護(hù)電位檢查、儲罐每半年對罐底的水質(zhì)情況進(jìn)行分析，出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)及時處理。

（3）開罐后進(jìn)行檢測，對發(fā)現(xiàn)缺陷、腐蝕等問題及時進(jìn)行維修，防止腐蝕情況進(jìn)一步加劇。

（4）周期性每年根據(jù)儲罐陰極保護(hù)運(yùn)行情況、定期的水質(zhì)檢驗(yàn)結(jié)果、儲罐定點(diǎn)測厚結(jié)果等數(shù)據(jù)，對儲罐進(jìn)行全面的腐蝕與分析，分析實(shí)際運(yùn)行條件下的腐蝕情況和防腐蝕效果削減風(fēng)險的具體措施，最終實(shí)現(xiàn)風(fēng)險受控，滿足生產(chǎn)需要。

4 注膠修補(bǔ)具體實(shí)施

根據(jù)儲罐實(shí)際情況和檢測結(jié)果，按照常規(guī)對罐底腐蝕穿孔的處理方案，需對18#罐罐底板進(jìn)行更換維修。但是由于罐底板已經(jīng)腐蝕穿孔，儲罐內(nèi)儲存的汽油已經(jīng)泄漏到罐底板下部砂墊層，現(xiàn)場爆炸氣超標(biāo)，不具備動火焊接修補(bǔ)的條件。如要進(jìn)行動火施工，需對儲罐整體提升使罐底板與下部爆炸氣空間分開，存在施工周期長、費(fèi)用高、風(fēng)險大、影響儲罐正常運(yùn)轉(zhuǎn)造成庫容緊張，對正常的生產(chǎn)運(yùn)行造成一定影響。

經(jīng)過反復(fù)研究論證，決定對泄漏點(diǎn)和腐蝕深度超過40%的部位進(jìn)行注膠修補(bǔ)，并通過前期對膠的技術(shù)和物理性能（抗壓強(qiáng)度96 MPa，拉伸強(qiáng)度78 MPa，抗剪切強(qiáng)度56 MPa，硬度98 Shore D（邵氏），工作溫度（-80～240）℃，耐老化 50 a）進(jìn)行分析，在滿足現(xiàn)場使用的情況下，決定利用注膠修補(bǔ)的新技術(shù)進(jìn)行修補(bǔ)，該技術(shù)主要是維修時間短、施工過程無需動明火安全性好。

工作程序主要包括：現(xiàn)場勘查編制施工方案、計劃書→具備施工條件→辦理相關(guān)施工作業(yè)許可證→施工前安全檢查→現(xiàn)場施工→質(zhì)量檢查→交工。

具體施工過程如下：

（1）測量腐蝕坑洞大小，確定深度及修復(fù)粘補(bǔ)面積，確定使用工機(jī)具，測算各種材料用量。

（2）使用隔離劑對腐蝕漏點(diǎn)進(jìn)行氣體隔離。

（3）對維修部位平面進(jìn)行除銹、除漆打磨。

（4）除銹、除漆后對維修部位平面進(jìn)行粗化磨。

（5）使用錐形磨頭對焊道波紋進(jìn)行打磨。

（6）使用旋轉(zhuǎn)銼對各種形狀的腐蝕坑洞、凹槽進(jìn)行清理打磨。

（7）對修補(bǔ)部位及周邊進(jìn)行除塵，丙酮除油、除殘留防腐漆。

（8）對坑洞及修補(bǔ)部位使用高效清洗劑進(jìn)行大面積清洗，擦拭、晾干。

（9）使用活化液對修補(bǔ)部位進(jìn)行活化處理。

（10）按產(chǎn)品說明書配比打底膠（TS802）進(jìn)行坑洞粘補(bǔ)，膠層厚度高出板面（2～3）mm，固化時間1 h后，打磨掉打底膠表層反應(yīng)氣泡至與罐底板一平。

（11）罐底板涂膠（TS416）粘碳纖維布，每層涂膠厚度在（1.0～1.2）mm（3膠3布），每層錘擊排氣，使膠完全粘接碳纖維布，碳纖維布粘接尺寸必須超出腐蝕坑洞直徑的4倍以上。

（12）每層膠涂抹后使用軸流風(fēng)機(jī)加快風(fēng)流動速度，加快膠的固化效果。

（13）碳纖維粘補(bǔ)完成后，涂粘耐腐蝕膠（AK04-2）。

（14）待膠完全固化后交工。

注膠修復(fù)完成后對修復(fù)部位進(jìn)行真空箱測漏，完成后按照GB 50128—2014《立式圓筒形鋼制焊接儲罐施工及驗(yàn)收規(guī)范》進(jìn)行充水試驗(yàn)、對罐底嚴(yán)密性、罐壁強(qiáng)度及嚴(yán)密性進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果均合格，目前儲罐均已投入使用且使用狀況良好。

5 結(jié)論

車間先后利用注膠修補(bǔ)方式對4座儲罐罐底板泄漏進(jìn)行了修補(bǔ)，修補(bǔ)后投入使用能夠滿足生產(chǎn)。注膠修補(bǔ)比常規(guī)處理罐底板泄漏更換底板的維修方法節(jié)約資金每座儲罐約90余萬人民幣，節(jié)省施工期70 d左右，保證生產(chǎn)提高儲罐利用效率，維修過程涉及的特種作業(yè)項目少，安全性更高。適用于儲罐罐底板泄漏維修或一些容器泄漏的維修。在油氣儲運(yùn)和煉油化工行業(yè)具有一定的推廣價值。

［1］中國石油化工總公司石油化工規(guī)劃院.石油化工設(shè)備手冊第四分篇：石油化工設(shè)備腐蝕與防腐［M］.北京：中國石化出版社，2001.

［2］吳建平，周學(xué)杰，劉光明.原油罐底的腐蝕及防護(hù)對策［J］.石油化工腐蝕與防護(hù)，2000（1）：8-9.

［3］化學(xué)工業(yè)部化工機(jī)械研究院.腐蝕與防護(hù)手冊— 化工生產(chǎn)裝置的腐蝕與防護(hù)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.