LNG接收站鋼結(jié)構(gòu)砂漿涂層的防腐工藝

薛志勇(北京市燃氣集團有限責(zé)任公司，北京 100032)

0 引言

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，全球石油的消耗量也在不斷增加，石油大量消耗引發(fā)的環(huán)境污染問題也隨之突顯出來。因此天然氣作為清潔能源越發(fā)受到人們的重視。隨著化石能源行業(yè)的不斷發(fā)展，天然氣產(chǎn)業(yè)鏈也日益完善[1]。LNG接收站是天然氣產(chǎn)業(yè)鏈上游中非常重要的基礎(chǔ)設(shè)施，一般建設(shè)在沿海地區(qū)，環(huán)境相對濕度常年保持在60%以上。由于接收站附近大氣中夾雜著大量的鹽類，在空氣濕度較大的情況下，極易在鋼結(jié)構(gòu)涂膜表面形成有溶解性的電解液膜[2]，其中氯離子具有較強的滲透性，會在鋼結(jié)構(gòu)涂膜表面造成嚴(yán)重的局部腐蝕；此外，當(dāng)陽光的直射使鋼結(jié)構(gòu)涂膜表面溫度高達60℃時，鋼結(jié)構(gòu)涂膜表面會發(fā)生干濕交替，在此條件下帶有銹層的鋼鐵將加速自身的腐蝕[3]。同時，現(xiàn)場周圍存在大量的未固化的海砂，沙粒在海風(fēng)的作用下對涂層造成機械磨損，并且粘附在涂層表面，造成原電池腐蝕，加速了底材銹蝕。由于以上多種因素的影響，鋼結(jié)構(gòu)設(shè)施使用2年左右會出現(xiàn)局部外壁涂層起泡和銹蝕現(xiàn)象，尤其在焊接處、連接處和縫隙處銹蝕更為嚴(yán)重，大大減少鋼結(jié)構(gòu)設(shè)備的使用壽命，從而影響LNG接收站的安全穩(wěn)定性[4]。

本文針對此類問題進行了研究。常規(guī)除銹刷漆防腐維護周期短，會產(chǎn)生高額的維護費用，并伴隨著環(huán)境污染及資源浪費的情況。國內(nèi)外砂漿噴涂技術(shù)已經(jīng)成熟，一般用于隧道斷面透水防護、防火涂層等，尚未應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)腐蝕防護。為解決維護周期短、維護費用高的問題，將砂漿防腐涂層技術(shù)引入鋼結(jié)構(gòu)腐蝕防護領(lǐng)域，并應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)及其他結(jié)構(gòu)件的防護。此技術(shù)能極大的減少除銹防腐頻次，有效防止常規(guī)方法帶來的環(huán)境污染、資源浪費等問題。

1 砂漿防腐涂層噴涂工藝

本工藝使用的砂漿涂料是包含純丙乳液、成膜助劑、乙二醇淡丁醚、天然彩石砂、2%HEC、硅酸鎂鋁懸浮觸變增稠劑PTXZ08、丙二醇、消泡劑、水的混合物[5]。砂漿防腐涂層噴涂工藝流程(圖1)包括：基底處理、涂刷底漆、涂刷中間漆、砂漿涂層噴涂、面漆封閉[6]。每遍油漆或砂漿涂層干透后，方可進行下一步工序作業(yè)。

圖1 砂漿防腐涂層工藝流程

1.1 砂漿防腐涂層噴涂工藝主要工器具

空氣壓縮機：可移動式空氣壓縮機(1MPa-50L)，壓縮空氣為砂漿涂料提供足夠的壓力，完成噴涂；

砂漿噴槍：噴涂作業(yè)時，作為砂漿涂料的容器，運用壓縮的空氣將砂漿涂料噴涂到鋼結(jié)構(gòu)表面；

噴砂除銹機：用于基底處理，清除鋼結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)件表面銹層及附著物；

毛刷、滾刷：用于涂刷油漆以及砂漿未噴涂到的死角。

1.2 基底處理

首先使用手持工具去除鋼結(jié)構(gòu)表面銹層，然后使用噴砂除銹機清除鋼結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)件銹層，在此要注意對鋼砂或石英砂型號的選用[7]。將兩種方法結(jié)合進行除銹作業(yè)，可顯著提高效率，并且使銹層清理的更加徹底。在噴砂除銹時需滿足最低環(huán)境溫度不應(yīng)低于5℃、環(huán)境濕度低于85%、砂子處于干燥狀態(tài)[8]等要求，以保證新的基層不被二次銹蝕?；鶎訃娚俺P應(yīng)使鋼結(jié)構(gòu)表面無可見的油脂和污垢，并且沒有附著不牢的氧化皮、鐵銹和油漆層，達到除銹等級標(biāo)準(zhǔn)如表1所示[9]?；鶎颖砻嫣幚砗细窈?，應(yīng)在4h內(nèi)噴涂完第一遍底漆，并按階段完成后續(xù)處理工藝。

表1 各種底漆或防銹漆要求最低的除銹等級

1.3 砂漿涂層

砂漿涂層噴涂是通過壓縮空氣將砂漿涂料噴涂至構(gòu)件表面(圖2)。噴涂時需使用空氣壓縮機和噴槍[10]，用氣管將噴槍連接到空氣壓縮機，噴涂前用空氣將基層處理完畢的表面噴掃一遍，確保其干凈無雜物[11]。然后將涂料灌裝至噴壺內(nèi)部，噴涂時噴嘴對準(zhǔn)被噴涂構(gòu)件表面，打開氣閥進行噴涂。正式噴涂前宜先進行試噴涂，試噴涂面不宜小于0.1m2，勻速移動噴槍。需注意不宜在同一個位置噴涂過長時間，以免造成涂層不均勻和流掛等缺陷，確保構(gòu)件表面的涂層附著均勻[12]。

圖2 砂漿涂層噴涂

噴涂時，噴槍應(yīng)與作業(yè)面垂直，噴射壓力宜為0.6～0.8MPa，噴槍槍頭與結(jié)構(gòu)面的距離宜為30～40mm。第一遍砂漿涂層應(yīng)采用多道噴涂，每道噴涂厚度為0.5～1mm，直至砂漿涂層厚度達到2～3mm[13]，噴涂過程中，可適時使用探針檢測噴涂厚度。第一遍噴涂完畢等待涂層表干透后(至少4h之后)，再進行第二遍的噴涂施工，涂層的總厚度控制在4～6mm。

當(dāng)由于非材料原因，砂漿出現(xiàn)干燥固化不良的情況，致使其產(chǎn)生粘結(jié)不牢、流掛、粉化、空鼓、脫落等現(xiàn)象時，應(yīng)立即進行修復(fù)補噴。涂層表面應(yīng)均勻，對噴射不均勻以及裂紋寬度大于0.5mm處應(yīng)進行補噴，確保涂層厚度均勻，附著牢固。封閉層面漆應(yīng)在砂漿涂層完全固化后實施，封閉層宜涂覆2次，并應(yīng)全部覆蓋砂漿涂層，起到封閉砂漿涂層細小縫隙的目的。封閉層面漆應(yīng)顏色均勻，接口平整，不應(yīng)有流掛和漏裝等缺陷。

2 砂漿涂層噴涂質(zhì)量控制及驗收

2.1 砂漿涂層噴涂前原材料檢驗

砂漿噴涂前應(yīng)對漿料的狀態(tài)、穩(wěn)定性、耐堿性、耐水性、耐沖擊、耐溫變、粘結(jié)強度(表2)等性能進行檢測并記錄[14-15]。

為滿足砂漿防腐涂層的耐腐蝕性、清除表面污染物的難易程度、對水抵抗能力及穩(wěn)定性，需對表2中各項指標(biāo)進行檢測，從而提升鋼結(jié)構(gòu)防護層的防腐蝕性能及穩(wěn)定性能，延長場站鋼結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)件防腐蝕維護周期。

表2 砂漿涂料指標(biāo)要求

2.2 砂漿防腐涂層驗收

砂漿防腐涂層風(fēng)干后進行檢查驗收，檢測驗收方式包含兩種：目視檢驗、試驗檢驗。

目視檢驗：砂漿涂層表面均勻致密、無空鼓、無浮槳、無裂紋，油漆均勻、無流掛及氣孔[16]。

試驗檢驗：對涂層采用人工手錘錘擊敲打(2.5磅手錘)，涂層無脫落、無裂紋；對涂層進行噴水浸泡，無滲水現(xiàn)象。

3 實踐應(yīng)用

在某LNG接收站進行結(jié)構(gòu)件砂漿防腐涂層噴涂，待封閉層完全干透后效果如圖3。

三年后此類結(jié)構(gòu)件個別砂漿防腐涂層表面有銹漬存在，將表面涂層清除一部分，發(fā)現(xiàn)內(nèi)部涂層并無銹跡(圖4)，分析為其他作業(yè)致使鐵粉粉塵飄落在涂層表面，長時間殘留使其氧化產(chǎn)生銹跡現(xiàn)象。

圖3 結(jié)構(gòu)件砂漿防腐涂層

圖4 結(jié)構(gòu)件砂漿防腐涂層(3年后)

將結(jié)構(gòu)件砂漿涂層徹底清除后，基底表面無銹蝕跡象，相比較常規(guī)除銹刷漆防腐效果有很大的提升，且砂漿涂層與基層面分層明顯(圖5)容易清除，不妨礙結(jié)構(gòu)件的正常使用及維修。

圖5 清除砂漿涂層后的結(jié)構(gòu)件

4 結(jié)語

LNG接收站鋼結(jié)構(gòu)砂漿涂層防腐工藝與常規(guī)刷漆防腐工藝相比，具有一層砂狀膠膜，可更好的阻絕空氣中的氯化物，防止鋼結(jié)構(gòu)底材腐蝕，從而延長鋼結(jié)構(gòu)防腐維護周期，提高LNG接收站防腐蝕性能，降低維護成本，減少材料資源浪費。砂漿噴涂作業(yè)前應(yīng)對漿料的狀態(tài)、穩(wěn)定性、耐堿性、耐水性、耐沖擊、耐溫變、粘結(jié)強度等性能進行檢測。砂漿噴涂作業(yè)時應(yīng)注意噴砂除銹時需滿足最低環(huán)境溫度不應(yīng)低于5℃、環(huán)境濕度低于85%、砂子處于干燥狀態(tài)，防止基底未處理干凈發(fā)生從內(nèi)向外腐蝕現(xiàn)象。

LNG接收站鋼結(jié)構(gòu)砂漿涂層防腐工藝能有效降低場站鋼結(jié)構(gòu)防腐性能，為場站耐腐蝕性能的提升及其他防腐工藝的創(chuàng)新提供新的思路。