儲(chǔ)罐罐底邊緣板防腐研究

鄧波

（中國(guó)石油四川石化有限責(zé)任公司，四川成都611930）

據(jù)統(tǒng)計(jì)，儲(chǔ)罐的腐蝕80%發(fā)生在底板腐蝕，而邊緣板下面的腐蝕就占了底板腐蝕的30%，研究?jī)?chǔ)罐邊緣板腐蝕對(duì)儲(chǔ)罐安全運(yùn)行具有重要意義。儲(chǔ)罐邊緣板是罐壁與儲(chǔ)罐底部連接的部位，儲(chǔ)罐在液位發(fā)生變化時(shí)，罐壁在液位作用下產(chǎn)生環(huán)向應(yīng)力，作用在徑向，由于底板與罐壁焊接，無(wú)法向外擴(kuò)展，造成罐邊緣板翹曲變形。儲(chǔ)罐邊緣板隨液位和溫度的變化，動(dòng)態(tài)變化，防腐層如果缺少?gòu)椥?，在邊緣板下將形成空腔，表層防腐層在紫外線作用下老化，破損、開裂，形成水汽進(jìn)入通道。進(jìn)入的水汽在邊緣板處形成電偶，發(fā)生電化學(xué)腐蝕，采取有效防腐措施是防止邊緣板腐蝕的關(guān)鍵［1，2］。

1 腐蝕機(jī)理

1.1 儲(chǔ)罐邊緣板底部腐蝕

邊緣板底部腐蝕主要是層狀腐蝕，呈現(xiàn)片狀的銹蝕痕跡。主要是由于邊緣板底部存在的水汽形成的電化學(xué)腐蝕所致。水汽來(lái)源有多種可能，如：罐底板施工期間帶入，罐基礎(chǔ)排水不暢，邊緣防腐層損壞，水汽進(jìn)入邊緣板底部等。腐蝕發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)為：鐵和氧氣在水的作用下形成氫氧化亞鐵；氫氧化亞鐵在水和氧氣的作用下進(jìn)一步氧化成氫氧化鐵；氫氧化鐵脫水后生成鐵銹［3］。

1.2 邊緣板外側(cè)腐蝕

邊緣板外側(cè)腐蝕常見形貌為坑蝕或點(diǎn)狀腐蝕，這種腐蝕主要是由氧濃差引起的，由于邊緣板防腐的存在，氧較難達(dá)到金屬基體與銹層的界面，形成1個(gè)較小的陽(yáng)極，呈現(xiàn)大陰極小陽(yáng)極的電偶腐蝕，小陽(yáng)極周圍都是鈍化膜，腐蝕只能縱向深入，造成坑蝕或點(diǎn)狀腐蝕，使得局部腐蝕較為嚴(yán)重。在銹層電解液中，金屬離子發(fā)生水解反應(yīng)［4］。

由于儲(chǔ)罐基礎(chǔ)墊層中存在氯離子、部分保溫層中存在氯離子，大氣環(huán)境中存在氯離子，當(dāng)水汽進(jìn)入時(shí)，將氯離子帶入邊緣板，隨其后變化，氯離子逐漸濃縮，在銹層電解液中保持較高濃度，低氧濃度，溶液呈現(xiàn)酸性，構(gòu)成閉塞的腐蝕電池，持續(xù)的加劇腐蝕。

1.3 其它腐蝕

罐底板與罐壁通過(guò)角焊縫焊接在一起，焊接約束力大，焊接應(yīng)力明顯，熱處理不完全，加上邊緣板翹曲變形，在應(yīng)力集中的焊縫和熱影響區(qū)易于發(fā)生應(yīng)力腐蝕開裂。環(huán)境不同，罐底邊緣板還可能存在好氧菌腐蝕和厭氧菌腐蝕。

2 常見的儲(chǔ)罐邊緣板防腐策略

國(guó)內(nèi)儲(chǔ)罐常用罐底板與混凝土質(zhì)檢鋪設(shè)瀝青砂、邊緣板采用瀝青罐縫、膠泥填充表層彈性密封膠增強(qiáng)玻璃布等策略進(jìn)行邊緣板防腐［5］。

（1）環(huán)氧煤瀝青/石油瀝青。主要是由環(huán)氧樹脂、煤焦瀝青、云鐵顏料、固化劑、防沉劑、有機(jī)溶劑組成，由于瀝青熱脹冷脆的特點(diǎn)，環(huán)氧煤瀝青/石油瀝青在使用3個(gè)月會(huì)輕微硬化，6個(gè)月輕微裂化，部分出現(xiàn)裂紋，1 a裂化30%，有明顯裂紋，2～3 a大部分裂化脆化；（2）JDP防水材料。主要是由樹脂、耐腐蝕彈性膠、固化劑、催化劑等組成。JDP防水材料施工后，3個(gè)月外觀完好，6個(gè)月局部開裂，1 a部分開裂，3 a開裂60%；（3）CTPU彈性材料。主要由異氰酸基團(tuán)的預(yù)聚體和擴(kuò)鏈劑、抗氧化劑、紫外線吸收劑等成分組成。CTPU材料3個(gè)月外觀完好，6個(gè)月局部開裂，1 a完好90%，3 a完好70%；（4）礦脂帶材料。主要由礦脂帶、礦脂膠泥、瀝青底漆、高粘結(jié)力底漆及外保護(hù)帶組成。1 a內(nèi)外觀完好無(wú)明顯改變，3 a外觀完好局部輕微硬化。

3 精蠟帶邊緣板防腐

精蠟帶是由非織造，非縫合粘合的合成織物，里面充滿了微晶蠟，溶劑和腐蝕抑制劑的混合物膠帶。精蠟底劑含有腐蝕抑制成分，可作為短期防腐保存劑，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是4個(gè)月內(nèi)防腐保護(hù)。

施工方法：（1）以手工具如鋼刷、刮刀、砂紙，去除鋼構(gòu)對(duì)象表面之浮銹、灰砂、油漬、漆渣、焊渣等易松脫污染物，并盡量去除表面水分（不必完全除濕），最高達(dá)到St2級(jí)；（2）將腐蝕抑制底劑涂覆在鋼構(gòu)對(duì)象，當(dāng)表面潮濕時(shí)，擠壓底劑于鋼構(gòu)表面以排除水分與濕氣；（3）有大的孔隙可以填充抗蝕塑性膠泥；（4）在鋼構(gòu)表面敷設(shè)精蠟帶，使精蠟帶完全包覆需要敷設(shè)的表明并確實(shí)黏附。

精蠟帶邊緣板防腐對(duì)表面干燥度要求相對(duì)較低，精蠟帶敷設(shè)后無(wú)需外部防護(hù)。精蠟底劑具有腐蝕抑制能力，可附著在金屬表面，抑制金屬表面發(fā)生電化學(xué)腐蝕。在邊緣板翹曲精蠟帶的合成織物能夠跟隨變形，內(nèi)部微晶蠟?zāi)軌驈浹a(bǔ)變形形成的材料表面裂隙，避免表面硬化開裂，是精蠟帶能夠長(zhǎng)期有效保護(hù)邊緣板的重要原因。

4 防腐策略設(shè)計(jì)

邊緣板防腐從微觀機(jī)理上看，防腐防護(hù)需與水和空氣隔絕，避免形成電偶或水解反應(yīng)。

從宏觀來(lái)看，儲(chǔ)罐邊緣板有變形的特點(diǎn)，邊緣板防腐材料需要具備良好的變形回彈能力，在儲(chǔ)罐邊緣板隨載荷變化，能跟隨邊緣板變形，防腐材料不會(huì)因變形受到破壞，表明能保持致密結(jié)構(gòu)，或具備自密封結(jié)構(gòu)，變形后對(duì)形成的裂紋能自我修復(fù)、密封，杜絕水汽從變形后進(jìn)入。當(dāng)變形恢復(fù)后不會(huì)因?yàn)椴牧鲜艿綌D壓從邊緣板底部流淌而出。

4.1 基底材料

基底材料要求能夠在基材表面形成致密層耐腐蝕層將基材與水汽隔離避免形成電化學(xué)腐蝕。

致密層耐腐蝕層有2種方式。（1）材料涂刷后能形成致密層附著在基底材料上，直接隔絕基底材料，如常見的底漆；（2）通過(guò)與基材表面反應(yīng)形成致密層，如銹蝕轉(zhuǎn)換劑中的酸與鐵銹反應(yīng)形成絡(luò)合物覆蓋于基底表面，干燥后涂膜可隔絕空氣。

4.2 覆蓋材料

覆蓋材料具備良好的抗老化性能，如微精蠟；具備良好的抗紫外線性能；能夠附著在被保護(hù)材料表面，避免形成氣室；在工作溫度內(nèi)，溫度變化不影響材料性能；在受到外力時(shí)，材料拉伸后不會(huì)形成空隙，或者能自密封空隙，在受壓力后能夠壓縮，壓力卸掉后能夠回彈填補(bǔ)卸載后形成的空間。

單獨(dú)1種材料很難滿足上述要求，在防腐層上可以選擇多種材料進(jìn)行混合使用，如采用分層復(fù)合應(yīng)考慮每層的彈性性能。除此外材料應(yīng)該具有良好的施工性能，便于施工。

5 結(jié)束語(yǔ)

文中針對(duì)儲(chǔ)罐罐底邊緣板腐蝕進(jìn)行分析，對(duì)比了常見邊緣板防腐材料的特性，通過(guò)對(duì)精蠟帶的使用分析，提出了邊緣板防腐材料需要具備的性能，為邊緣板防腐材料的選擇提供了依據(jù)，傳統(tǒng)礦脂帶和精蠟帶是目前值得推薦的使用材料。