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储油罐常见防腐问题探讨

作者
郭超
来源
中国腐蚀与防护网
发布时间
2016-01-04
关键词
储油罐防腐
领域
腐蚀领域
摘要
储油罐常见防腐问题探讨
正文
导语： 本文介绍了几个国外项目原油储罐腐蚀问题案例，具体描述了这些问题的现象、成因及主要应对措施。 文/ 郭超 原油储罐是能源储备的基本设施，而原油战略储备是国家能源安全的重要保障。目前国际油价长期低迷，正是提高我国原油储备的良好时机。但由于我国原油储罐数量不足或存在难以正常运营的问题，导致部分原油难以按需入关，甚至出现有的油轮在海上滞留2个月等现象。因此原油储罐建设和维护工作迫在眉睫。为使原油储罐达到设计寿命并保证其安全、稳定运营，储罐防腐工作意义重大。由于储罐防腐涉及到设计、涂层原料、涂层合成制备工艺、涂层存储、施工工艺、运行维护等多个环节，且这些环节之间盘根错节，任何一环出现问题都有可能影响储罐的防腐效果。因此有必要对储罐防腐的常见问题进行讨论和研究。 一、储油罐防腐设计常见问题 通常储油罐都采用涂层防护加阴极保护的综合防腐手段。其中涂层防护又分为储罐内防腐和外防腐：对于原油或成品油储罐内防腐涂层按照GB 50393要求需要应有导静电的性能，因此多采用导静电涂料；而外防腐涂层要兼顾防腐、耐候、美观等性能。同时在防腐层设计时还应考虑各道防腐层之间的兼容性和耐温特性，例如醇酸型防腐层由于与锌粉可能发生皂化反应需避免直接配套使用。储罐的阴极保护又分为罐内积水层的牺牲阳极保护和罐底板外侧的外加电流阴极保护。在罐底板外侧的阴极保护设计时又需要注意一些与其它专业的设计兼容性：如国内土建专业常在罐底板与阴极保护系统之间的砂层中添加一层沥青砂，该做法阻断了阴极保护系统的阳极和罐底板之间形成的保护通路，影响了阴极保护效果；再比如对于没有设置基础防渗膜的储罐，其接地系统与储罐联通，将会分散大量阴极保护电流，因此设计时应充分考虑接地材料与储罐系统的兼容性以及接地系统对阴极保护电流的消耗。 二、储罐涂料储存过程中出现的分层结块问题 由于大部分涂层都含有不同的基质、颜料、填料等不同成分，这些成分的密度又大多存在差别，因此经历长时间存储存放后极易发生分层或结块的现象，影响其最终涂敷质量。而对于海外油气项目储罐涂料从出厂经历运输、清关、现场存储再到施工通常要经历3个月以上的时间，因此这种影响尤为突出。图1为某海外项目的环氧富锌漆，由于锌粉与环氧基质密度差较大，在经历了6个月的静置以后该涂层出现了严重的结块现象，导致无法继续使用。因此对于涂料配方中存在密度差较大的物质时，在运输和存储的过程中应定期将包装倒置使发生沉淀的部分再次与基质充分混合；或者将比重相差较大的物质单独分开，在应用时再将其与基质充分搅拌混合。 图1 某项目原油储罐环氧富锌底漆结块现象 三、储罐涂敷过程中出现的泛锈问题 由于储罐表面积较大，因此其涂敷工艺通常采用机械化喷涂的方式。这种涂敷方式的涂料损耗量较大，对气候的依赖性较强，在有风、潮湿等环境中很容易造成局部涂层厚度不足或涂层缺失，如图2（a）所示。此外由于储罐表面有存在焊缝或其他管件、电仪设施等，也可能引起会对喷涂产生不利影响引起局部涂层质量欠佳，例如图2（b）中焊缝的双侧焊趾附近都出现了泛锈现象。对此进行大罐喷涂作业时一定要选择无风的天气，并控制好喷枪的喷射角和与罐壁之间的距离，保证固定的重涂面积，做到不漏涂。对于焊缝等形状复杂的部分除专门进行局部喷涂外，根据实际情况还可以进行手工补涂以保证涂敷质量。 图2某油田大罐涂层泛锈现象： a大罐平面局部泛锈，b储罐焊缝两侧泛锈 四、储罐防腐层失效问题 在使用过程中储罐涂层由于长期与腐蚀性介质接触或受到风吹、雨淋、日晒的作用有可能容易引起局部失效。图3是某项目储罐涂层失效的情况，该项目投产6个月以后储罐涂层出现大范围脱落的现象。随着当地雨季的到来，每一次下雨之后发现油漆面漆出现鼓泡现象，随后油漆自动剥落，掉落的油漆漆膜脆裂无韧性，并呈现粉化状态。该问题不仅使储罐受到进一步腐蚀的威胁，而且作为油田项目的标志性建筑，此问题也很大程度影响了项目的整体形象，引起业主的强烈不满。在现场对该问题进行进一步调查时发现，通过胶带撕脱法对未脱落部分涂层进行测试时面漆也出现完全剥离，如图3（b）所示。为此，现场人员从油漆性能与设计要求是否相符、使用油漆是否过期、油漆层间复涂间隔时间、施工天气环境、油漆配比、施工操作（涂刷方式、层间处理、涂层间干燥时间间隔）、不同防腐作业队施工作业、同一时间段同等环境条件下其他品牌油漆涂覆效果等八方面进行了油漆脱落原因分析，认为：首先该品牌的面漆存在一定的质量问题，其次施工过程中中间漆与面漆涂敷间隔时间较长也在一定程度上影响了该储罐涂层的整体性能。因此建议全面更换该储罐涂层，且严格控制各道涂漆之间的时间间隔，按此方案整改后该涂层至今完好。 图3某油田大罐涂层失效现象： a罐壁涂层脱落，b储罐涂层撕脱试验 五、部分储罐防腐手段的变革和创新 传统的储罐导静电涂层由于耐蚀性较差严重影响了储罐的维护周期。近年来随着纳米技术的开发及应用，纳米纤维或纳米颗粒导静电涂料的制备成为可能，并逐渐成为近期关注和研究的热点。例如中石油工程建设板块专门立项研究了储油罐长效涂层防护技术及其应用，对钛纳米粉、铜纳米纤维等填料的尺寸、含量与涂层形貌、表面电阻、耐蚀性等进行了分析和表征，表明纳米填料的加入可以有效改善储罐涂层的致密性、耐蚀性和导静电性能。同时积极探索储罐涂层技术与阴极保护技术的综合应用。该科研项目申请了7项国家专利并在若干海外项目成功应用，取得满意的保护效果。 六、小结 在海外油气建设项目中，储罐防腐是保障油气储运设施安全平稳运行的基础工作。储罐防腐需要了解相关的设备、土建、电气专业内容，且应贯穿于储罐设计、施工、运行维护等整个生命周期，是一项长期的工作。将涂层防护和阴极保护结合可以取得较满意的储罐防腐效果。由于储罐涂料组份之间有密度差，在运输存储过程应注意定期搅拌；储罐防腐施工时应严格按规范要求保证施工时的气象条件满足要求，并对形状复杂部分单独处理；对失效的储罐涂层应从设计、生产、施工等各个环节进行对比分析，追根溯源并采取相应的整改措施。 随着技术的进步和发展，含纳米尺度填料的新型储罐防腐技术逐步成熟并在实际生产项目中获得成功应用。在今后的工作中，研发长效防腐、性能可靠的储罐涂层仍将是今后油气行业科研和应用的热点。 作者简介 郭超，2007年毕业于北京化工大学材料学专业，获博士学位。中国石油工程建设公司北京设计分公司高级工程师，配管室副主任，南苏丹PALOCH FPF脱瓶颈项目设计副经理。曾担任阿尔及利亚、阿联酋、伊拉克、加拿大、乌兹别克、苏丹等多个海外项目的设计和现场技术支持工作。主要研究领域为油气项目的选材、失效分析、阴保设计调试、新型涂料的应用推广。目前已在《Surface and coatings technology》、《engineering failure analysis》、《腐蚀科学与防护技术》、《腐蚀与防护》、《油气储运》等国内外期刊发表论文30多篇，申请专利9项，授权发明专利2项、实用新型专利2项，获局级以上嘉奖19次。中国机械工程学会高级会员、中国材料研究学会永久会员，目前已通过中国腐蚀与防护学会研究员级高级工程师的答辩。 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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