FRP內(nèi)襯改造技術在加油站油罐的應用

曹建鷗，曹 峰

（江西省群力鋼結構工程有限公司，南昌 331721）

0 引言

根據(jù)2019年最新的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，我國國內(nèi)大概有近12萬座加油站，從20世紀90年代起，我國逐步將加油站油罐從地上更換到地下，至今已經(jīng)在地下使用了20多年。加油站的傳統(tǒng)單層鋼制油罐由于埋地敷設，油罐長期處于地下腐蝕環(huán)境中，并因油罐內(nèi)外壁腐蝕等原因而受到不同程度的損傷從而容易發(fā)生泄漏，造成土壤和地下水污染的事故。

隨著人們環(huán)保意識的提高，國家對環(huán)境保護問題也日趨重視，因加油站埋地油罐泄漏而導致的土壤和水污染問題越來越引人注目。2018年1月1日我國新修訂的《水污染防治法》正式施行，此次《水污染防治法》要求加油站等地下油罐應當使用雙層罐或者采取建造防滲池等其他有效措施，并進行防滲漏監(jiān)測，防止地下水污染[1]。

本文對采用FRP玻璃鋼內(nèi)襯技術在加油站油罐改造中的實際應用進行分析。油罐FRP玻璃鋼內(nèi)襯技術也叫油罐內(nèi)襯法改造技術，單層鋼制油罐內(nèi)襯改造則是在原有單層油罐的內(nèi)部進行清洗、噴砂、制作底層、制作間隙層、制作面層的一種工藝，使原來的單層油罐具備雙層油罐的安全環(huán)保要求，在鋼罐內(nèi)部制作一個具備存儲油品、防腐、防滲和滲漏檢測功能的雙層壁結構的玻璃鋼內(nèi)罐。

1 油罐內(nèi)襯法的結構

內(nèi)襯法油罐主要由在役鋼制外罐壁、內(nèi)涂層、貫通間隙層（中間夾層）、玻璃鋼層、保護層和導靜電涂層組成。如圖1所示。

（1）內(nèi)涂層

內(nèi)涂層功能是采用復合材料覆蓋在舊油罐內(nèi)壁的涂層，是直接與原有鋼罐壁接觸的基礎層。其作用為增加在役油罐的強度；在役鋼制油罐提供一層防腐層。

（2）貫通間隙層（中間夾層）

圖1 內(nèi)襯法雙層罐壁結構示意圖

貫通間隙層功能是介于內(nèi)襯內(nèi)層與內(nèi)襯外層之間，具有足夠連續(xù)空間且獨立封閉，用于滲漏檢測的結構層。作為中間夾層，起到貫通間隙的作用；形成雙層油罐夾層空間，以便于滲泄漏檢測。

（3）玻璃鋼層

玻璃鋼層功能為將短切玻璃纖維等涂敷在結構層上所形成。作用為使油罐內(nèi)襯具有足夠的強度和剛度；構成雙層空間的一側外壁，并為導靜電涂層提供粘結基礎；可以有效地防止罐內(nèi)油品腐蝕，使夾層空間的密封達到要求。

（4）保護層和導靜電涂層

保護層和導靜電涂層的功能為保護層可以讓油罐內(nèi)襯在燃油環(huán)境中增加使用壽命；導靜電涂層是涂裝在玻璃鋼層上的一個防靜電層，直接與儲存液體接觸。其作用是保護層防止油品與鋼罐內(nèi)壁接觸；導靜電涂層是將液體流動摩擦過程中產(chǎn)生的靜電導入大地，避免靜電放電。

2 油罐內(nèi)襯法使用的材料

內(nèi)襯法油罐要達到技術要求使用的功能，其涉及到的材料非常重要，油罐內(nèi)襯法構成的主要有底涂料、無堿玻璃纖維、環(huán)氧樹脂及不飽和聚酯樹脂等。

表1 油罐內(nèi)襯改造原材料標準

3 油罐內(nèi)襯法改造施工工藝

3.1 施工工序

施工前準備→清罐→罐內(nèi)壁除銹→鋼罐內(nèi)壁檢測處理→FRP基礎層制作→貫通間隙層制作→安裝檢測器→FRP加強層制作→間隙層真空測試→導電層制作→內(nèi)襯層驗收→整體驗收交業(yè)主使用。

3.2 施工前準備

因項目是對加油站原有油罐進行改造，對加油站四周用彩鋼瓦進行圍擋，高度為2 m，并設置警示標識，禁止非施工人員進入。準許進入的相關人員須將手機及煙火及身上易產(chǎn)生靜電的金屬物品等放到加油站制定的收集柜中，進場人員必須穿戴防靜電工作服。如圖2所示。

圖2 廣東某加油站油罐內(nèi)襯改造

3.3 清罐除銹

舊單層油罐殘存的汽油柴油為高易燃易爆危險物品，因此改造前應對油罐進行清油清污。清油清污應盡可能抽出液體及強制通風，實時對罐內(nèi)油氣濃度進行檢測，清理必須由專業(yè)資質(zhì)施工隊伍進行。罐內(nèi)壁除銹采用化學除銹法進行油罐的除銹，除銹過程中無可燃氣體產(chǎn)生，除銹劑性質(zhì)穩(wěn)定、無刺激性氣味、無強腐蝕性，能夠保障除銹人員的作業(yè)安全。如圖3所示。

圖3 舊油罐內(nèi)部清污除銹

3.4 鋼罐內(nèi)壁檢測處理

鋼罐內(nèi)壁表面除銹后應露出金屬光澤，表面有一定的粗糙度，罐內(nèi)邊角等處進行預處理，采用樹脂膩子填充，使邊角處形成圓滑過渡，均勻涂刷樹脂粘接劑，提高與FRP基礎層的粘接強度，防止分層。

3.5 FRP基礎層制作

FRP基礎層的施工采用噴射工藝，采用樹脂和短切纖維混合，將纖維裝入噴槍剪切裝置中，將混合后的FRP均勻的噴射在罐壁上，并脫泡。施工完畢后應進行電火花檢測，電火花厚度檢測大于或等于2 mm；巴氏硬度檢測大于40 HBa。

3.6 貫通間隙層制作、安裝檢測器

將間隙層固定在FRP基礎層上，構成夾層空間。安裝泄漏檢測系統(tǒng)，內(nèi)襯法一般采用壓力法或真空法進行夾層泄漏監(jiān)測，在FRP加強層未固化時，應進行夾層導出管的安裝，并在人孔處引出罐外。

3.7 FRP加強層制作、間隙層真空測試

FRP加強層施工采用噴射工藝，將FRP均勻的噴射在間隙層上，并脫泡。電火花檢測厚度大于或等于4 mm；巴氏硬度檢測大于40 HBa。在FRP加強層施工完成后，進行間隙層真空測試，發(fā)現(xiàn)問題便于及時修補。在間隙層導出管處接上真空泵和真空壓力表，將間隙層空間抽真空到-40 kPa，測試持續(xù)30 min應無泄漏[2]。

室內(nèi)監(jiān)測系統(tǒng)采用液晶顯示的真空式滲漏檢測儀用負壓法可對油罐進行實時監(jiān)測。

3.8 內(nèi)表面導電層制作

按照設計的鋪設范圍如圖4所示，將剪裁好的碳纖維布浸潤樹脂后鋪設在罐內(nèi)，鋪設的過程中要注意樹脂含量的控制，在保證粘接良好的條件下，樹脂含量盡量降低。碳纖維布之間的搭接長度為100 mm。鋪設至人孔位置時，提前用除銹劑將人孔法蘭直管段進行除銹，漏出金屬光澤，將碳纖維布直接鋪設在裸露的金屬表面上。

圖4 碳纖維鋪設位置

4 檢測和驗收

（1）電火花針孔檢測對FRP外層進行15 kV電火花全面積掃擦，無放電為合格。

（2）超聲波厚度檢測高強復合材料內(nèi)襯成型產(chǎn)品的厚度規(guī)格為：FRP厚度大于或等于9 mm。如圖5所示。

（3）巴氏硬度檢測巴氏硬度測試應按照GB/T 3854《纖維增強塑料巴氏硬度試驗方法》進行，測試內(nèi)罐體FRP層表面巴氏硬度測得數(shù)值大于或等于36 HBa。

（4）間隙層壓力測試貫通間隙緩慢加壓至-35 kPa，保壓30 min，以無降壓、無泄漏為合格。

（5）抗靜電性能測試采用專用儀器對罐內(nèi)進行內(nèi)壁表面電阻率測試，其表面電阻率應小于或等于1×109Ω。

圖5 油罐內(nèi)襯法施工情況

5 采用的先進真空導入技術

油罐內(nèi)襯式還采用了核心真空導入技術，其優(yōu)點如下。

（1）產(chǎn)品性能優(yōu)良。真空導入工藝物理性能比手糊工藝和噴射工藝的提高50%以上。

（2）產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。真空導入工藝受人工影響小，產(chǎn)品缺陷少。

（3）產(chǎn)品抗疲勞性能高。真空導入工藝纖維含量高，孔隙率低，層間強度高。

（4）環(huán)境友善。真空導入工藝是一種閉模工藝，改善工作環(huán)境，提高安全性。

（5）產(chǎn)品精度好。真空導入工藝產(chǎn)品內(nèi)壁光滑，表面自然形成富樹脂層，有效阻止?jié)B漏，減少打磨和涂刷時間[3]。

（6）滲漏檢測安全快捷。采用檢測立管形式進行油罐的泄露檢測，無需再罐體上開孔，施工快捷安全。

應用真空導入技術的內(nèi)襯式油罐，使得舊罐內(nèi)部制作雙層油罐性能更加優(yōu)越。經(jīng)過改造后的雙層罐完全符合GB 50156《汽車加油加氣站設計與施工規(guī)范》中對于加油站儲油罐進行雙層油罐改造要求和標準。

6 結束語

加油站油罐內(nèi)襯式改造，采用的是FRP內(nèi)罐成型技術，是為了加油站在不進行大面積開挖更換油罐的條件下，在舊罐內(nèi)部制作FRP雙層油罐的技術，可完美解決油罐因腐蝕穿孔產(chǎn)生的漏油現(xiàn)象，滿足環(huán)保要求。并具有以下特點：（1）無需移動現(xiàn)有油罐，無需破壞周圍區(qū)域和設備，縮短加油站改造停業(yè)時間；（2）真空導入技術，施工周期短罐內(nèi)不產(chǎn)生危險氣體，安全性高，施工周期短；（3）內(nèi)襯式油罐使用樹脂和玻璃纖維混合成的玻璃鋼材料，可以滿足加油站油罐油品的儲存；（4）內(nèi)襯式油罐特殊的防靜電工藝，使內(nèi)襯整體導電，且表面電阻率小于或等于109Ω。

FRP玻璃鋼內(nèi)襯技術施工周期短、施工成本低、運維成本低、安全環(huán)保性好、油罐使用壽命長。該技術無需整罐開挖，只在油罐內(nèi)部施工，縮短了施工周期[4]。施工成本低，改造費用約為同規(guī)格新雙層鋼罐的60%～80%，遠低于新雙層玻璃鋼罐的價格；無需定期清罐，降低了運行維護成本；玻璃鋼材料優(yōu)良的防腐蝕性能使油罐能有效地抵御油品腐蝕，且對油品品質(zhì)影響較小[5]。安裝于貫通間隙層的滲泄檢測系統(tǒng)能實時監(jiān)測滲泄漏并及時報警；FRP玻璃鋼材料對人體的損害小。內(nèi)涂層的環(huán)氧樹脂耐腐蝕性強，能保護在役鋼制油罐的內(nèi)壁不受腐蝕；玻璃鋼能有效地抵御油品侵蝕，從而延長油罐的使用壽命。