石油儲(chǔ)罐邊緣板防腐蝕現(xiàn)狀

莊燕群

(上海市金山區(qū)腐蝕科學(xué)技術(shù)學(xué)會(huì)，上海 310000)

1 目前常見(jiàn)的幾種儲(chǔ)罐邊緣板防護(hù)工藝

GB50393-2008標(biāo)準(zhǔn)名稱中第4.1.10規(guī)定可采用彈性防水材料貼覆玻璃布或防水膠帶的防腐蝕措施對(duì)儲(chǔ)罐邊緣板進(jìn)行防護(hù)。從標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施情況看，目前市場(chǎng)上儲(chǔ)罐邊緣板的防腐方法較多，主要有以下幾種:

(1)環(huán)氧煤瀝青貼布、水泥砂漿。這兩種儲(chǔ)罐邊緣板防腐方法由于明顯存在不抗變形等缺點(diǎn)，施工完成后短期內(nèi)就會(huì)出現(xiàn)開(kāi)裂等想象，所以已基本不再使用。

(2)三元乙丙防水膠帶。通過(guò)應(yīng)用可以得知，三元乙丙防水膠帶這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)無(wú)法隔絕水汽侵入，邊緣板和熱影響區(qū)會(huì)繼續(xù)腐蝕，使熱影響區(qū)焊接鋼板對(duì)邊緣板金屬結(jié)構(gòu)造成重復(fù)破壞，無(wú)法及時(shí)觀測(cè)邊緣板的變形狀況，復(fù)雜部位無(wú)法施工，罐區(qū)投入使用后，防爆區(qū)無(wú)法維修，實(shí)際使用單位較少，工藝結(jié)構(gòu)有待商榷。

(3)礦脂膠泥及礦脂帶。礦脂膠泥是一種油脂類材料，礦脂帶是一種浸透油脂的編織布，兩者只有軟性沒(méi)有彈性，無(wú)法適應(yīng)儲(chǔ)罐邊緣板的伸縮變形，變形后引起內(nèi)部空洞;礦脂防腐帶的貼覆是物理的油封，很容易脫落，礦脂防腐帶與管壁及基礎(chǔ)容易產(chǎn)生起殼、分層、剝落;礦脂帶由于受到帶寬帶長(zhǎng)的限制，只能采用分段搭接，無(wú)法形成一個(gè)完整無(wú)接縫的防水層，特別在管道進(jìn)出口、電纜橋架、上下扶梯等復(fù)雜部位?，F(xiàn)場(chǎng)考察發(fā)現(xiàn)帶下有大量結(jié)水，內(nèi)部形成的空洞、帶下的大量結(jié)水，使得儲(chǔ)罐邊緣板電化學(xué)腐蝕加劇;礦脂膠泥、礦脂帶中的黏性油脂使得后續(xù)的檢維修困難。圖1顯示層與層之間無(wú)結(jié)合力、無(wú)彈性。

圖1 膠帶層間剝脫示意Fig.1 Tape layer peeling off schematic diagram

(4)JDP防水材料。據(jù)介紹JDP彈性材料防水層每米用量0.5～0.6 kg。從目前掌握的國(guó)際國(guó)內(nèi)彈性材料拉伸強(qiáng)度、延伸率及比重分析，其厚度及強(qiáng)度難以長(zhǎng)期承受油罐邊緣板的塑性變形，特別是邊緣板最外端的上翹，工藝結(jié)構(gòu)有待商榷。圖2為JDP防水結(jié)構(gòu)示意圖，圖3顯示防水層內(nèi)部情況。

由儲(chǔ)罐邊緣板的塑性變形及腐蝕機(jī)理可知，僅僅在邊緣板和水泥基礎(chǔ)的接觸處做一個(gè)三角保護(hù)是無(wú)法滿足儲(chǔ)罐邊緣板的上下翹動(dòng)和水平方向熱脹冷縮帶來(lái)的形變，其防水結(jié)構(gòu)不夠成熟。JDP防水材料雷同于第一代CTPU，由樹(shù)脂、固化劑、催化劑、填充料四組分組成，并隨著環(huán)境溫度變化作相應(yīng)調(diào)整。固化劑、催化劑加入量過(guò)多，會(huì)引起鼓泡、發(fā)脆、粉化開(kāi)裂;加入量過(guò)少，會(huì)引起發(fā)黏、不干、無(wú)彈性等現(xiàn)象。加入的海綿條(只有軟性沒(méi)有彈性，無(wú)法抗儲(chǔ)罐邊緣板的伸縮變形，容易引起內(nèi)部空洞)作為熱脹冷縮的過(guò)渡縫在第一代CTPU施工中已經(jīng)采用并證明結(jié)構(gòu)不合理，會(huì)造成防水層疏松進(jìn)水。JDP的表面貼覆的瀝青油膏是物理的油封，很容易脫落、起殼、分層、剝落;表面抗老化性能較差，容易形成大面積龜裂?，F(xiàn)場(chǎng)考察發(fā)現(xiàn)內(nèi)部存有大量結(jié)水，容易使儲(chǔ)罐邊緣板電化學(xué)腐蝕加劇。

圖2 JDP防水結(jié)構(gòu)示意Fig.2 The JDP waterproof structure

圖3 內(nèi)部疏松開(kāi)裂情況Fig.3 Internal loose cracking

(5)防水卷材。因防水卷材的連接和粘貼需膠水黏接或高溫燙貼，儲(chǔ)罐邊緣板采用防水卷材防護(hù)與施工技術(shù)密切相關(guān)，特別在管道進(jìn)出口、電纜橋架、上下扶梯等復(fù)雜部位很難做到完全密封，在無(wú)保溫及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的小型儲(chǔ)罐上才能使用，在新建和大型儲(chǔ)罐上，很難適應(yīng)儲(chǔ)罐的上翹和變形。

2 彈性聚氨酯(第一代CTPU)防水材料

GB50393-2008中第4.1.10條文說(shuō)明中提到儲(chǔ)罐邊緣板可采用CTPU彈性防水材料貼覆玻璃布的防腐蝕措施對(duì)儲(chǔ)罐邊緣板進(jìn)行防護(hù)。CTPU結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖4。由于現(xiàn)在市場(chǎng)上CTPU的生產(chǎn)產(chǎn)家較多，不同的施工單位對(duì)CTPU材料的防腐結(jié)構(gòu)組成不同，大部分施工單位未掌握產(chǎn)品性能及施工工藝，在邊緣板施工中暴露出一些問(wèn)題，對(duì)儲(chǔ)罐的安全運(yùn)行帶來(lái)了隱患。主要問(wèn)題有:

(1)CTPU由樹(shù)脂、固化劑、催化劑三組分組成，并隨著環(huán)境溫度變化作相應(yīng)調(diào)整，固化劑、催化劑加入量過(guò)多，會(huì)引起鼓泡、發(fā)脆、粉化開(kāi)裂;加入量過(guò)少，會(huì)引起發(fā)黏、不干、無(wú)彈性等現(xiàn)象。

(2)現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境復(fù)雜，工人的熟練程度如果不高也會(huì)造成上述現(xiàn)象。

(3)稀釋劑屬于高危產(chǎn)品，運(yùn)輸困難，只能當(dāng)?shù)夭少?gòu)，且大部分濃度不純含有水分，一旦使用造成防腐層分層、結(jié)合力差、不固化等現(xiàn)象。

(4)工藝中的水泥臺(tái)口線需要一定的養(yǎng)護(hù)期，造成分段施工，延長(zhǎng)施工周期。

(5)水泥臺(tái)口線如果未按規(guī)定進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，會(huì)造成與原基礎(chǔ)脫殼，與涂層脫層。

圖4 CTPU結(jié)構(gòu)示意Fig.4 CTPU structure diagram

3 GTPU彈性耐候防水膠(簡(jiǎn)稱第二代CTPU)

儲(chǔ)罐邊緣板采用第一代CTPU產(chǎn)品，在配比正確、施工熟練的情況下，其較好的彈性、黏接性和防水性能，能夠基本滿足儲(chǔ)罐的防腐要求，特別是整體工藝結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)大量實(shí)踐證明能夠滿足儲(chǔ)罐的變形，部分專業(yè)施工單位在其施工的大部分罐區(qū)有許多成功的案例。但是，由于第一代CTPU材料性能存在的配比復(fù)雜、施工困難等缺陷，還是對(duì)邊緣板的保護(hù)帶來(lái)了負(fù)面的影響。為此，上海金川科技有限公司于2006年至2007年開(kāi)發(fā)了第二代儲(chǔ)罐邊緣板專用CTPU材料(即GTPU彈性耐候防水膠)，將多組分的需現(xiàn)場(chǎng)配制的第一代產(chǎn)品，通過(guò)攻關(guān)，對(duì)配方材料和工藝升級(jí)換代，在工廠內(nèi)復(fù)合配制成單一組分，形成即開(kāi)即用、施工便捷、性能穩(wěn)定的第二代CTPU產(chǎn)品，其主要特點(diǎn)是:①即開(kāi)即用、施工便捷;②性能穩(wěn)定;③更好彈性;④防水效果好;⑤更好黏接性;⑥更好耐侯性;⑦使用壽命長(zhǎng);⑧維修方便。

第二代CTPU的結(jié)構(gòu)示意見(jiàn)圖5，其防腐壽命可達(dá)10 a以上。

3.1 主要技術(shù)指標(biāo)

第二代CTPU主要技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。

圖5 第二代CTPU結(jié)構(gòu)示意Fig.5 The second generation CTPU structure diagram

表1 技術(shù)指標(biāo)Table1 Technical Specifications

3.2 應(yīng)用案例

第二代CPTU的工業(yè)應(yīng)用情況見(jiàn)圖6～9。

圖6 日照罐區(qū)Fig.6 Rizhao tank farm

圖7 高橋石化使用二年后情況Fig.7 Useel situation of two years lator in Gaoqiao petrochemical

圖8 中石化北海原油商業(yè)儲(chǔ)備基地Fig.8 Used situation of Sinopec commercial crude oil reserve base in the Beihai

圖9 GTPU使用一年后破壞性檢查情況Fig.9 GTPU destructive inspection after one year

4 小結(jié)

儲(chǔ)罐邊緣板防腐無(wú)論采用哪種施工工藝、哪種材料、哪種方法、哪種結(jié)構(gòu)，都與地理區(qū)域、氣候環(huán)境、工人素質(zhì)和對(duì)待工作的認(rèn)真態(tài)度有極大的關(guān)系。上面闡述的幾種儲(chǔ)罐邊緣板的防腐材料和工藝，都在某些特定的區(qū)域有過(guò)成功的案例，無(wú)論是在北方干燥寒冷的地區(qū)，還是南方溫暖潮濕的地區(qū);無(wú)論是在海邊腐蝕性較強(qiáng)的地區(qū)，還是在西部風(fēng)沙四起、人跡罕至的地區(qū);無(wú)論是在結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單的儲(chǔ)罐上，還是在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的人孔、電纜橋架下，都能適應(yīng)儲(chǔ)罐邊緣板的塑性變形，都能形成完整的無(wú)縫隙的有強(qiáng)度和韌性的彈性保護(hù)層，來(lái)解決儲(chǔ)罐邊緣板的腐蝕問(wèn)題。

通過(guò)大量的現(xiàn)場(chǎng)走訪和實(shí)際應(yīng)用證明，GTPU彈性耐候防水膠的材料及工藝，在儲(chǔ)罐邊緣板防護(hù)中能有效地防止雨水、露水、大氣中的腐蝕氣體侵入和腐蝕，能適應(yīng)儲(chǔ)罐熱脹冷縮及空、滿罐時(shí)的塑性變形，達(dá)到邊緣板防護(hù)的要求。特別是近幾年來(lái)，由于GTPU的研制成功，從產(chǎn)品性能、施工工藝、使用壽命等方面都有了極大的提升，特別在耐候性、彈性、黏結(jié)性等方面比第一代CTPU有突破性的提高。其產(chǎn)品性能穩(wěn)定可靠，施工流程安全便捷且易于維修。經(jīng)過(guò)幾年的跟蹤回訪調(diào)查，使用情況良好，外觀整潔美觀，得到使用單位的充分肯定。