儲罐防腐蝕工程施工質(zhì)量管理探討

李延軍，盧少俊

（1.中國石油廣西石化公司；2.廣西中石油儲備油有限公司，廣西 欽州 535008）

近年來，隨著我國對能源戰(zhàn)略的高度重視，不斷開展大型石油儲備基底，單個原油儲罐的容量正在增加，其設(shè)計和施工技術(shù)也需要專家的嚴(yán)格評估。為了保證儲罐的長期安全運行要求，還需要提高儲罐的防腐質(zhì)量。在我國相關(guān)文件中規(guī)定了對儲罐涂層壽命的要求，實際儲罐的防腐蝕質(zhì)量會受到多種因素影響，合理控制防腐施工中的各種影響因素，有效保證防腐質(zhì)量，延長其使用壽命，確保儲罐的安全運行。

1 儲罐腐蝕狀況分析

1.1 油罐外表面腐蝕

油箱外表面腐蝕嚴(yán)重，尤其是邊緣板。其腐蝕形式主要為均勻腐蝕變薄，數(shù)千層餅狀腐蝕產(chǎn)物。邊緣板表面有腐蝕坑，下表面與水泥罐基礎(chǔ)有裂縫和縫隙腐蝕。腐蝕減薄程度較重，不斷向罐壁發(fā)展，對油罐安全會產(chǎn)生不利影響，由于邊緣板腐蝕容易引發(fā)油罐失效。

1.2 外浮頂支柱對罐底影響

外浮頂支柱對罐底板造成損害會導(dǎo)致儲罐失效，如儲罐底板腐蝕穿孔導(dǎo)致儲罐泄漏，支柱與儲罐底板接觸處易出現(xiàn)穿孔缺陷。柱相應(yīng)位置底板腐蝕的原因一方面是缺乏涂層保護(hù)。在儲罐的施工和維護(hù)過程中，浮板柱未壓緊儲罐底板表面，該部位無法進(jìn)行涂刷腐蝕施工。另一方面則是支柱沖擊底板，儲罐在付油過程中存在原油庫存不足的情況，使得實際油位比起伏液位低，在運行中浮盤支柱會沖擊底板。

1.3 罐底板腐蝕

儲罐罐底板腐蝕現(xiàn)象是比較普遍的，其腐蝕特征基本一致，主要就是坑蝕表現(xiàn)。產(chǎn)生罐底板坑蝕主要有以下幾方面原因。

（1）原油沉積水腐蝕，原油中含有較高含量的H2S和硫醇等活性硫，同時開采和運輸原油的過程中，其中有海水混入，增加了原油儲罐沉積水的腐蝕性。防腐蝕層脫落之后，其金屬表面裸露與沉積水之間構(gòu)成微電池，原油中鈣、鎂和鈉離子等增加，使得沉積水電導(dǎo)率增加，腐蝕進(jìn)度加快。腐蝕過程中，會生成氫氧化亞鐵，而在水中溶解氧養(yǎng)護(hù)作用下，進(jìn)一步有氫氧化鐵生產(chǎn)，進(jìn)一步氧化作用下生產(chǎn)紅色鐵銹，這種腐蝕現(xiàn)象從表面不斷向下擴展，會引發(fā)鼓包、分層，腐蝕進(jìn)程中導(dǎo)致罐底板出現(xiàn)大面積腐蝕穿孔缺陷。

（2）細(xì)菌腐蝕。原油儲罐底部沉積水中有不少微生物存在，這些微生物會誘發(fā)腐蝕，其中有硫酸鹽還原菌引發(fā)的腐蝕最為復(fù)雜。在缺氧中性介質(zhì)中，由于硫酸鹽還原菌能促進(jìn)陰極腐蝕過程，會加速鋼的腐蝕。在缺氧條件下，金屬腐蝕的陰極反應(yīng)為氫離子還原過程，氫活化過電位高，陰極上僅覆蓋一層氫原子，而硫酸鹽還原菌會消耗掉氫原子，從而順利產(chǎn)生去極化反應(yīng)。同時，原油管底水環(huán)境中，腐蝕性離子會協(xié)同作用加重腐蝕。

（3）底板外側(cè)典型氧濃差引發(fā)潰瘍裝腐蝕，其特征就是邊沿蝕坑數(shù)量少于中心，且很多模式都是大陰極、小陽極，局部的腐蝕速度較快。如存在雜散電流、基礎(chǔ)為海砂，則會導(dǎo)致腐蝕加快。

2 儲罐防腐蝕工程措施

2.1 儲罐邊緣板防護(hù)

在邊緣板防護(hù)中，可采用彈性聚氨酯與玻璃布結(jié)合使用作為防水材料，設(shè)計了完善的封閉式防水方案，切斷雨水等腐蝕性介質(zhì)侵入邊緣板的通道。施工時，腐蝕邊緣板應(yīng)先除銹，達(dá)到一定程度后涂防銹底漆。如果儲罐底部邊緣板的表面狀況良好，則可省略該步驟。在邊緣板和儲罐基礎(chǔ)表面涂抹彈性聚氨酯，管壁而下形成斜坡，不需要加大厚度和坡度，要能夠?qū)⑦吘壈迳w住，保證散水以及表面彈性較好。鋪兩層玻璃布，如果寬度允許，只能鋪設(shè)一層。下層的下邊為距罐底面5 ～10cm，上層的上緣靠近罐壁，與彈性聚氨酯坡的距離約為10cm。繼續(xù)使用彈性聚氨酯，避免玻璃布存在縫隙，能夠良好附著罐壁、罐基礎(chǔ)各基面，表面平整、豐滿、有彈性。如果之后發(fā)現(xiàn)玻璃布與罐壁結(jié)合處存在縫隙，需及時涂刷補救處理。

2.2 強化支柱對應(yīng)處底板防護(hù)

為解決塔體相應(yīng)部位底板腐蝕嚴(yán)重的問題，可在儲罐的碳鋼加固底板上焊接不銹鋼板，在塔體底部水平焊接鋼板，從而增加立柱與底板的接觸面積，減小立柱在底板上形成的沖擊應(yīng)力。同時，要加強儲罐的運行管理，嚴(yán)格遵守儲罐的運行技術(shù)規(guī)程，減少浮式液位以下儲罐的運行次數(shù)，避免浮板支柱對儲罐底部的沖擊。

2.3 罐底板內(nèi)側(cè)采用涂料與犧牲陽極聯(lián)合防護(hù)措施

在大型原油儲罐底板防腐蝕中，不少項目會采用涂料與犧牲陽極結(jié)合的聯(lián)合防護(hù)措施。根據(jù)相關(guān)規(guī)程，要求罐底板防腐層同時滿足原油浸泡下不變質(zhì)、耐化學(xué)性好、抗?jié)B透性強、與金屬表面附著力好、耐陰極剝離、耐儲存溫度等要求，應(yīng)使用靜電涂層。但原油儲罐底板可采用絕緣涂料代替導(dǎo)靜電涂料。原油儲罐底部沉積水導(dǎo)電性強，安裝犧牲陽極塊。焊接陽極塊與底板一起，底板可在存在靜電的情況下從犧牲陽極塊衍生而來。相反，在使用導(dǎo)電靜電涂料時，由于儲罐內(nèi)有積水，導(dǎo)電靜電涂料中的碳導(dǎo)電顆粒與儲罐底板之間會有許多腐蝕性微電池，導(dǎo)致底板嚴(yán)重電偶腐蝕。此外，靜電導(dǎo)電涂層會加速犧牲陽極塊的溶解，陽極塊過早失去陰極保護(hù)。因此，可以采用犧牲陽極保護(hù)設(shè)計。犧牲陽極材料主要有三類，即鎂及鎂合金、鋅及鋅合金和鋁合金。鋁合金陽極無過保護(hù)及以上安全問題，使用壽命長。適用于含Cl-的電解液。二是犧牲陽極的安裝。儲罐底板噴砂除銹后，焊接犧牲陽極。犧牲陽極的扁鐵支架應(yīng)與罐底板直接焊接，以保證良好的電氣連接，與底板的連接電阻應(yīng)小于0.01Ω。為防止陽極表面在施工過程中被涂層粘附，施工過程中應(yīng)使用塑料布覆蓋陽極表面。用砂紙和鋼絲刷清除陽極塊表面的污垢和焊接部位的焊渣，然后密封陽極支架，并用與罐底板相同的涂層焊接，厚度與罐底涂層相同。注意陽極周圍的工作表面，不要涂漆。

2.4 罐底板外側(cè)外加電流陰極保護(hù)

原油儲罐投運后，可采用底板陰極保護(hù)法，陽極可均勻布置在儲罐周圍，深井陽極可安裝在儲罐一側(cè)。通過對儲罐地電位的測量，判斷是否形成有效的陰極保護(hù)。原油灌區(qū)外加電流陰極保護(hù)系統(tǒng)，其中陰極保護(hù)系統(tǒng)主要組成就是直流電源、輔助陽極、電纜引線等，采用恒電位儀做直流電源，安裝電源控制柜。采用高硅鑄鐵輔助陽極，在土壤電阻率低的部位設(shè)置好，陽極使用立式深井埋設(shè)，控制好井深額輔助陽極填包料厚度。每具罐設(shè)計檢查井，并埋設(shè)檢查片與長效參比電極，埋設(shè)好電纜，直埋電纜上下鋪設(shè)沙層并設(shè)置蓋板保護(hù)，波浪形鋪設(shè)。

3 儲罐防腐蝕工程施工質(zhì)量管理措施

3.1 涂料控制

首先是涂料的選擇。在設(shè)計防腐蝕方案的過程中，設(shè)計者應(yīng)考慮不同腐蝕部位的相應(yīng)涂層，并考慮儲罐在汽蒸和清洗操作過程中的短期耐溫性。外防腐層應(yīng)考慮大氣環(huán)境和紫外線輻射強度的影響。在采購?fù)苛蠒r，雙方應(yīng)根據(jù)防腐技術(shù)條件制定技術(shù)協(xié)議，明確不同防腐部位所需的涂料類型、遍數(shù)和干膜厚度，并保證層間涂料的匹配。其次，油漆進(jìn)場后，應(yīng)向監(jiān)理人申請對各批次油漆進(jìn)行檢驗，并提供產(chǎn)品合格證和出廠檢驗報告。在監(jiān)理人和業(yè)主見證下分別取樣，委托第三方檢測機構(gòu)對相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行檢測，確保涂料的使用質(zhì)量。最后是涂層性能和使用要求。為確保操作人員掌握涂料性能和使用，防腐施工技術(shù)交底中應(yīng)分別披露涂料性能和使用要求，由防腐蝕工程師結(jié)合施工方案，將不同防腐蝕部位涂料情況進(jìn)行交底，明確涂裝環(huán)境、檢查要求、成品保護(hù)和安全操作等方面要求。并由供應(yīng)商技術(shù)人員進(jìn)行涂料性能技術(shù)交底，包括涂料性能、使用時間、配制、稀釋劑最佳用量和涂層養(yǎng)護(hù)等內(nèi)容，確保操作人員掌握其特點與使用要求。

3.2 防腐蝕施工過程控制

（1）鋼板表面處理，并非表面處理粗糙度越大越好，過于粗糙無法被涂料均勻浸潤，凹處有空氣殘留，水分會對漆膜附著力產(chǎn)生影響。波峰處漆膜比較薄，易產(chǎn)生針孔、返銹。因此最好將其粗糙度控制在45 ～70μm，使用潔凈壓縮空氣將噴砂后鋼板表面吹掃干凈。

（2）建立工序交接與報驗制度。表面除銹、涂層制備和涂層是不同的過程。涂層工藝監(jiān)督除銹質(zhì)量和涂層制備。在涂層制備過程中，監(jiān)督涂層過程中的涂層使用時間和重涂間隔。檢查合格并簽字確認(rèn)后方可進(jìn)行下道工序施工。工藝檢查適用于各種工序，如除銹質(zhì)量、漆膜厚度、隱蔽前檢查等。

（3）涂裝時間間隔控制。第一個是底漆涂層的時間間隔。鋼板的臨界腐蝕濕度一般為60%。如果大氣周期超過該臨界值，金屬表面將形成連續(xù)的水膜，以提高腐蝕速率。因此，表面處理和底漆涂層之間的時間應(yīng)控制在4h 以內(nèi)，潮濕區(qū)域應(yīng)控制在2h 以內(nèi)。第二個是各涂層的最大時間間隔。根據(jù)儲罐防腐施工情況，罐壁板和拱頂板應(yīng)在噴丸和底漆涂裝后安裝，直至水壓試驗完成，并在保溫前涂覆下一層涂層。從第一道底漆到下一道底漆涂層將間隔幾個月，這不僅會污染涂層表面，而且在陽光下表面會不同程度地粉化，從而大大降低附著力。因此，各土層的間隔時間是影響儲罐防腐質(zhì)量的重要因素。一般，重涂土層間時間間隔為2h ～7d，并規(guī)定涂裝富鋅涂料后使用配套漆封閉避免長期暴露，控制好各道漆涂裝間隔時間。鋼板涂裝底漆后，應(yīng)在規(guī)定時間內(nèi)完成中間漆、面漆的涂裝，拋丸鋼板可先涂裝底漆之后滾板、涂裝中間漆，以減少大氣對底漆的粉化、降解。

（4）重涂涂層表面處理。超過重涂涂層間隔時間，無論使用何種加涂涂料，均需表面拉毛、高壓淡水沖洗，以去除灰塵和污物，將長期暴露產(chǎn)生的表面降解層去除，保證層間附著力最佳。

（5）涂料配制熟化時間與使用期限。在配置多組分涂料后，只有達(dá)到固化時間后才能使用。超過規(guī)定的攪拌時間后，涂層表面不得使用，無論是否有任何變化。涂層的類型和溫度與固化時間和制備后的使用時間有關(guān)，應(yīng)嚴(yán)格按照說明書操作。由專人負(fù)責(zé)配制涂料控制其使用時間，超限禁止使用。

（6）成品保護(hù)。預(yù)制儲罐應(yīng)按照先預(yù)制后防腐的原則進(jìn)行操作。底板、墻板、拱頂?shù)某P防腐工作應(yīng)盡量在預(yù)制成型后進(jìn)行。吊裝、運輸、焊接時應(yīng)注意保護(hù)各部件的防腐層。

3.3 涂裝環(huán)境控制

環(huán)境中主要影響因素就是溫濕度，適合的涂裝環(huán)境溫度為10 ～30℃，濕度最好在80%以內(nèi)，一些涂料有特殊要求。比如無機富鋅涂料要加速固化，濕度適宜控制在50%，涂裝1 ～2h 后表面噴水加快固化，并且表面要保持濕潤到完成固化。

3.4 涂裝作業(yè)檢測

檢測指標(biāo)。首先是表面粗糙度和可溶性氯化物。表面粗糙度可以用表面粗糙度儀測量，以40 ～75μM 為宜。罐內(nèi)表面可溶性氯化物和介質(zhì)滲透面積也應(yīng)控制在合理范圍內(nèi)。第二個是漆膜的厚度。涂層后，應(yīng)立即使用濕膜測厚儀測量濕膜厚度。由于它會很快干燥，此測量結(jié)果僅供參考。通過測量濕膜厚度，目的是控制干膜厚度和漆膜厚度的均勻性。干膜厚度可以用磁性測厚儀測量。按設(shè)計文件和規(guī)范要求控制干膜和總干膜厚度。三是電阻率和孔隙度。用電阻計測量電阻率，罐底板上表面和底圈壁板內(nèi)表面等絕緣型涂層面電阻率、浮盤外側(cè)和底面等導(dǎo)電型涂層面電阻率應(yīng)合理控制。測定孔隙率為快速大面積完成檢測，可使用電火花檢漏儀，根據(jù)漆膜厚度設(shè)置測量電壓。

漆膜厚度檢測原則。按照相關(guān)規(guī)定，漆膜厚度測量時，原油儲罐、廢油儲罐、中間產(chǎn)品儲罐按“90 原則”執(zhí)行，產(chǎn)品儲罐按“85 原則”執(zhí)行，即允許試驗厚度的10 ～15%低于規(guī)定值，但不得低于規(guī)定值的90%和85%。儲罐不同使用部位采用的涂料種類和道數(shù)不同，一般涂裝道數(shù)為2 ～5 道。因此，在測量漆膜厚度過程中，首先測量和控制每層漆膜的干膜厚度，然后測量和控制總漆膜厚度。當(dāng)前漆膜厚度超過或低于固定厚度時，不允許減少或增加后漆膜厚度。無機類涂料由于含有鋅、硅等元素，因此漆膜韌性較低，其漆膜厚度不宜太厚，以保證其韌性、附著力良好。

4 結(jié)語

儲罐防腐蝕工程施工質(zhì)量控制不容小覷，要嚴(yán)格按照規(guī)范和實際情況制定施工方案，嚴(yán)把各工序質(zhì)量關(guān)、加大儲罐檢測和監(jiān)測力度，不斷提升技術(shù)水平與管理水平，減少腐蝕問題，保障儲罐穩(wěn)定運行。