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钢制储罐边缘板的腐蚀 与防护研究

作者
王玲玲 姜丽丽 张娜娜 等
来源
中国腐蚀与防护网
发布时间
2016-01-13
关键词
腐蚀
领域
腐蚀领域
摘要
钢制储罐边缘板的腐蚀 与防护研究
正文
罐底边缘板腐蚀一直是影响钢制储罐使用寿命的一个重要因素，本文介绍了边缘板的腐蚀原因和现有防腐方案的优缺点，并提出一种“粘弹体防腐膏+硅酮防腐密封胶”的防腐方案。这种防腐方案不仅能彻底杜绝水汽渗透和化学介质的腐蚀，还能适应储罐边缘板的变形，并且耐温耐候性良好，能适应不同地区的环境要求。另外，这种方案结构简单、施工便捷、适用范围广，在不同地区的石油储罐上进行试用后，达到了较好的防腐效果，是一种值得推广的储罐边缘板防腐新方案。 文| 王玲玲 姜丽丽 张娜娜 姚恩利 王海利 郑州中原应用技术研究开发有限公司 储罐边缘板在整个罐结构中的作用十分重要，底部边缘板腐蚀失效是储罐使用过程中的一个重大安全隐患。一方面，储罐在日常工作过程中，边缘板附近土壤在阴雨季节水份含量超标，在有空气的条件下容易形成吸氧腐蚀；另一方面，油罐负载时， 静液压作用使得罐体沿水平方向向外扩张，而边缘板与罐底连接，无法向外扩张而产生塑性变形。卸载后，边缘板无法完全恢复原状而向上翘起，上翘变形的罐底边缘板造成罐底边缘板与基座之间缝隙扩大，容易引起雨水倒灌，腐蚀边缘板和罐底。为保证储罐安全使用，不得不对储罐底部进行大修，更换底板及边缘板，这样维修成本高、周期长。因而，储罐边缘板的防腐至关重要。 图1 涂刷防锈漆的储罐 目前常见的几种储罐边缘板防腐方案 涂刷防锈漆 对罐体及边缘板涂刷防锈漆，施工简单，成本低，效率高。但钢制储罐边缘板和水泥基台分离，存在很大的缝隙，容易引起雨水倒灌，腐蚀罐底和边缘板。图1为涂刷防锈漆后的储罐，图2 是使用5 年后，储罐边缘板的腐蚀情况。从两张图的对比来看，涂刷防锈漆不能解决储罐边缘板的腐蚀难题，并且雨水倒灌引发的腐蚀危害，无法估量。 图2 使用5年后的储罐 利用胶泥和煤沥青进行封闭 采用胶泥或环氧煤沥青等封闭罐底边缘板外侧，阻隔雨水侵入边缘板底部间隙，达到保护储罐底板的目的。该方案的优点是成本低，施工简易；其缺点是胶泥或煤沥青耐温、耐候性差，容易龟裂，无法做到绝对密封。当存在少量缝隙时，雨水仍会沿缝隙渗入，对边缘板及罐底进行腐蚀。 增加挡雨罩 如图3 和图4 所示，用薄铁皮或橡胶带在罐壁及承台之间用角钢或压条固定，在罐壁及承台之间形成一个密闭挡雨罩，隔绝雨水进入边缘板底部。这一做法的优点是防止雨水倒灌；缺点是，橡胶带容易老化，薄钢板容易腐蚀穿孔，每隔几年就需重新更换，维护成本高；另外，这种方法虽阻隔了雨水，但密闭空间与外部存在温差，所产生的冷凝水积聚不能排出，在挡雨罩内内形成持续的潮湿环境，边缘板外侧的腐蚀依然严重。 图3 外护铁皮 图4 橡胶雨披 贴覆玻璃布或防水胶带 GB50393-2008《钢制石油储罐防腐蚀工程技术规范》中提到储油罐边缘板防腐蚀措施是“可采用弹性防水涂料贴覆无蜡中碱玻璃布或防水胶带”。通过试用，发现这种防腐方案存在多层多次施工、不抗边缘板形变、容易分层剥落、耐老化性能欠佳、维修周期短等一系列问题，因而未被广泛采用。 CTPU方案 CTPU 防水涂料是目前储罐边缘板防腐较为常用的方法，它具有防水效果好，固化后与混凝土、钢材的黏结性能良好，能够形成完整的防水涂层等优点；但由于其属于多组分涂料，需要根据现场的环境温度对其各组分的比例进行调整，施工较为复杂，现场施工容易出现鼓泡、发脆、粉化开裂等问题。图5 是大港油田某储罐边缘板采用CTPU 防水涂料进行防腐处理5 年后的情况。从图中可以看出，防水涂层外观基本没有破坏，但表面有龟裂，水泥基台上的涂层有部分剥落，结合缝处有锈蚀的斑点，从斑点处拨开，发现内部已经出现锈蚀。因而， CTPU 的防腐方案还有待进一步改进。 图5 CTPU防腐方案 边缘板防腐新方案 本文推荐一种储罐边缘板的防腐新方案，即“粘弹体防腐膏+ 硅酮防腐密封胶”，形成弹性密封。粘弹体防腐膏的特点是具有独特的冷流特性，在防腐及修复的过程中可以实现自修复功能。其在使用时，无须刷涂底漆、不开裂、不变硬、粘接力好，无阴极保护剥离现象，能彻杜绝水汽渗透和化学介质的腐蚀。 硅酮防腐密封胶的特性：a. 单组分密封胶，常温施工，无需混合，在包装中直接挤出使用。b. 高位移能力，是指在拉压循环实验中，压缩时可达到-50%，而拉伸时可达到100%，可适应大幅度的变位伸缩，实现弹性密封。c. 长期耐气候老化性能：Si-O- Si 骨架键能高，耐紫外、臭氧等破坏能力强。d. 卓越的耐高低温性能：在-70℃ -200℃的范围里，密封胶依然保持良好的弹性和粘结性。另外，硅酮防腐密封胶与钢基材和混凝土基材粘结良好，防水密封性能优，适应北部低温、沿海高盐碱、城市酸性环境、南方/ 高原高强紫外线照射等多种环境，适用范围广，耐老化性能好。 具体实施方式如下： （1）清洁处理 边缘板表面先清除浮锈，再进行打磨，然后在待涂胶表面用丙酮清洗至无杂质、污物即可。用毛刷将混凝土表面清扫干净，无杂质和灰尘。 （2）注入粘弹体防腐膏 在图6 中绿色范围内，均匀注入粘弹体防腐膏，并用刮刀修平。刮刀上接边缘板外侧，下接混凝土表面，刮刀与混凝土接触角度为45 度。 （3）注入硅酮防腐密封胶 在图6 中灰色范围内，均匀注满硅酮防腐密封胶，然后用长刮刀沿一个方向均匀修整，要求修整表面平整美观，不得有凹凸不平和未填满空穴的现象。 图6 边缘板防腐示意图 注意事项：a 段区域，硅酮防腐密封胶修整倾斜坡度大于5°，防止积存雨水；边缘板末端处硅酮防腐密封胶厚度要大于10mm，来应对边缘板的变形；水泥基台侧面，要涂覆宽度约15mm 的硅酮防腐密封胶，这样整个边缘板就形成了一个完整封闭的防腐系统。 图7 是该方案在胜利油田的现场施工过程，它结构简单、施工便捷、不需要专业的施工团队，简单指导，即可完成。本方案由郑州中原应用技术研究开发有限公司首次提出，已经在胜利油田、兰州石化、扬子石化等石化公司的老罐边缘板维护中试用。施工两年后，进行破坏性检查，边缘板未出现腐蚀加重的现象，且两种密封材料弹性良好，未出现老化现象。 图7 边缘板防腐施工过程 新方案的优势 目前常用的几种边缘板防腐方案中，CTPU 的防腐方案，效果最佳，使用寿命最长，适用范围最广。因此，选择CTPU 的防腐方案与新方案进行对比。 表1 中，使用寿命一项，是将两种方案，制作成储罐边缘板模拟试件，放置在高温高湿试验箱、盐雾试验箱、酸雾试验箱、紫外辐照试验箱中，进行加速老化试验，得出的等效时间。实际来说，不同地区，不同环境，罐体的不同位置，使用寿命略有不同。从表1 中的对比结果来看，“粘弹体防腐膏+ 硅酮防腐密封胶”的防腐方案，存在多方面的优势，可进行推广使用。 结语 边缘板的防护，对于整个储罐的安全至关重要。不管采用哪种防腐方案，都要考虑罐区的地质结构、土壤特性及环境条件，尽量选择具有良好的粘结性、耐化学性、耐水性、耐候性、耐温性以及高的延伸率和耐动态拉伸疲劳性的材料进行防腐处理。 本文推荐的“粘弹体防腐膏+ 硅酮防腐密封胶”的防腐方案，结构简单、施工便捷、适用范围广，可有效地隔绝外界环境对边缘板的腐蚀，是一种值得推广的储罐边缘板防腐新方案。 参考文献 [1] 万德立，朱殿瑞，董家梅。 石油管道、储罐的腐蚀及其防护技术[M] 北京： 石油工业出版社， 2000:13。[2] 杨厚源。 储油罐底外边缘板的腐蚀与防护，油气储运，2008, 27（ 9） 42~ 44, 47[3] GB50393-2008. 钢制石油储罐防腐蚀工程技术规范[S][4] 刘国良 堆慧亮。CTPU 涂覆工艺在大型储罐边缘板防护中的应用，石油化工腐蚀与防护，2007,24（1）48~49,53。 作者简介 王玲玲（1986.11-），女，硕士研究生，2012年毕业于中国日用化学工业研究院，应用化学专业。现就职于郑州中原应用技术研究开发有限公司，担任研发组长职务，主要从事钢结构防腐密封材料的研究。承担和参与了多项课题和技术产品的研发任务，开发了多项用于钢箱桥梁、石油储罐、石油管道、及海上钢管桩防腐的新产品。发表论文7篇，申请发明专利4项，编写防腐材料相关产品企标两项。参与申报的科技成果“SLD-防腐密封胶系列技术及产品”通过中国高科技产业化研究会认定。 责任编辑：班英飞 《中国腐蚀与防护网电子期刊》征订启事 投稿联系：编辑部 电话：010-62313558-801 邮箱：ecorr_org@163.com 中国腐蚀与防护网官方 QQ群：140808414

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