大型LNG儲罐外罐涂漆工藝及質(zhì)量控制

秦玉良,池旺,李瑞澤

(海洋石油工程股份有限公司,天津 300452)

隨著我國對清潔能源需求的增長,LNG儲罐建造容量也越來越大,目前國內(nèi)最大的LNG儲罐容量已經(jīng)達到27萬m3,對儲罐的設(shè)計壽命一般為50年,所以對外罐混凝土防腐質(zhì)量要求愈發(fā)嚴格[1]。從外罐防腐涂漆的材料性能分析、施工工藝及質(zhì)量控制等方面展開論述,保證外罐混凝土的施工質(zhì)量。

1 材料性能分析

混凝土油漆和類型須選擇知名品牌的環(huán)氧封閉底漆、環(huán)氧云鐵中間漆、聚氨酯面漆及修補用的環(huán)氧膩子。

油漆必須滿足涂漆設(shè)計技術(shù)文件中對涂飾材料的要求,提供產(chǎn)品質(zhì)量合格證、質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)和質(zhì)量檢驗報告或技術(shù)鑒定文件。油漆進場后,應(yīng)按不同種類進行隨機抽樣檢查,每個品種以5 t為一批,不足5 t按一批計,在每批中應(yīng)隨機抽取整桶產(chǎn)品,取樣方法應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準《色漆、清漆和色漆與清漆用原材料取樣》GB/T 3186的有關(guān)規(guī)定。

其產(chǎn)品特性必須滿足下列相關(guān)要求:

1)耐堿性:混凝土氫離子為堿性,所以防腐涂料要有很好的耐堿性[2]。

2)滲透性:用于混凝土表面涂料的滲透性能應(yīng)具備良好的抗?jié)B性,以抵御外界侵蝕。

3)涂層厚度:不同部位最小干膜平均厚度必須達到設(shè)計的最低要求,避免產(chǎn)生厚度不足引發(fā)的缺陷[2]。

4)柔韌性:混凝土表面涂料應(yīng)具有一定的柔軟性和延展性,以克服混凝土的收縮和膨脹。根據(jù)ASTM D522要求,測試結(jié)果不小于10%。聚氨酯面漆耐老化及柔韌性強,是最佳的涂料之一。

5)附著力:附著力是涂料的一種重要性能。由于儲罐多建于海邊高濕地帶,防止脫落,必須確保能緊密附著于混凝土表面,涂層與混凝土之間附著力不應(yīng)小于1.5 MPa。底漆和中間漆附著力試驗采用劃格法;面漆完成后,最終采用附著力檢測儀對油漆進行破壞性檢測,油漆附著力檢測采用拉拔試驗檢測。拉拔試驗為破壞性試驗,測試點數(shù)過多會影響外觀質(zhì)量,常規(guī)采用抽查檢驗,合格率要求在80%以上。

6)防碳化性能:周圍環(huán)境中的二氧化碳造成混凝土碳化,所以表面使用的涂料須滿足厚度、附著力要求,有效阻擋住二氧化碳的滲透[3]。

2 外罐涂漆工藝要求

混凝土基層表面應(yīng)堅固、密實、平整?；鶎訌姸葢?yīng)符合涂裝的施工要求,基面無起砂、起殼、裂縫、蜂窩麻面等現(xiàn)象。

基層必須干燥?；炷帘砻婧什灰舜笥?%,測量混凝土表面基層含水率可用塑料薄膜覆蓋法檢測,方法是:將尺寸為450 mm×450 mm的透明塑料薄膜周邊用膠帶粘貼牢固,密封在基層表面,避免陽光直射或受損,16 h后觀察塑料薄膜內(nèi)無水珠或濕氣即為合格。遇陰雨天氣,在涂裝前應(yīng)再檢測混凝土表面含水率,合格后方可繼續(xù)涂裝。底漆完成后,其他各涂層的含水率目視檢查。一臺儲罐做一次含水率測試用塑料薄膜覆蓋法檢測全罐含水率。如果施工或測試過程中,塑料薄膜產(chǎn)生破損或損壞,將重新更換進行檢測。

底漆施工前,應(yīng)將混凝土表面灰塵或流掛進行清理,可采用磨光機等工具打磨表面[4]。

對于受損區(qū)域修補:用錘子和扁鏟或鋼絲刷去除混凝土基層表面的松散層、浮漿層、污染物等,并獲得粗糙、堅硬的基層表面。用環(huán)氧膩子修補,調(diào)配好的膩子應(yīng)盡快使用。用于填平的膩子不能太厚,當(dāng)填補厚度較厚時可分幾次填平,待膩子干燥后盡快打磨平整并清潔。

工藝流程如圖1所示。

圖1 工藝流程圖

基面處理:首先對基層松動部分徹底處理,用角向磨光機對混凝土凹凸不平處進行坡度打磨處理,使表面基層無明顯凸起現(xiàn)象,檢查表面平整度。清理表面后并進行含水率檢測,合格后進行膩子修補工序。避免使含有鹽霧的水汽浸入到混凝土內(nèi)部,減少對混凝土的損壞,確保混凝土的使用壽命,需要對表面裂紋、氣孔、蜂窩麻面、凹陷不平處用環(huán)氧膩子進行修補,修補后的表面打磨平整,近距離目視檢查表面應(yīng)無明顯的縫隙和凹凸不平現(xiàn)象,膩子層越薄越好,保證涂裝后的外觀質(zhì)量[5]。

用膩子補平應(yīng)在底漆涂層完工8 h以后,調(diào)配好的膩子應(yīng)盡快使用。用于找平的膩子不可太厚,可分次找平并打磨到規(guī)范要求的平整度。平整度符合要求后開始進行底漆涂裝,采用無氣噴涂或滾涂方法涂刷封閉底漆一道,使其滲透到混凝土表面形成漆膜,干漆膜厚度不小于30 μm。干膜厚度測量滿足要求后進行中間漆涂裝。

采用噴涂或滾涂的方法,對經(jīng)過補平的混凝土表面涂裝中間漆,中間油漆采用環(huán)氧云鐵中間漆,涂裝兩道,干漆膜厚度不小于200 μm。面漆應(yīng)在中間漆完全干透后涂刷。

采用噴涂或滾涂的方法涂刷面漆,面漆采用聚氨酯漆,涂裝一道,干膜厚度不小于70 μm。

施工完成后,對涂層進行養(yǎng)護,涂膜需要自然養(yǎng)護7 d,在養(yǎng)護期間禁止人員踩踏避免其他施工對涂層造成破壞和損傷。

工藝執(zhí)行的注意事項,混凝土基層表面牢固平整;基層強度符合下一道工序的要求,并且基層已經(jīng)驗收合格,在涂漆施工前,樣板區(qū)初選承臺走道上部罐側(cè)壁,樣板長3 m、高1.5 m,確定一塊合適位置設(shè)置樣板,按照技術(shù)文件要求,底漆涂刷完,做化格法檢測,中間漆、面漆涂刷完,均作厚度檢查,最終用附著力檢測儀對油漆進行破壞性檢測,合格后方可進行整個罐體涂漆的施工。穹頂涂料涂刷應(yīng)在穹頂鋼結(jié)構(gòu)工程及管道安裝完畢并移交后進行施工。為防止在施工過程中,人為、工具、油漆材料等對穹頂設(shè)備及設(shè)施破壞和污染,必須做好保護工作。根據(jù)現(xiàn)場實際情況,對設(shè)備及其他設(shè)施用塑料薄膜或彩條布包裹保護。

3 質(zhì)量控制方法

基層處理檢查參考《建筑防腐蝕工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB/T 50224—2018)。外觀檢查要求表面清潔、牢固、不開裂、不掉粉、不起砂、不空鼓、無剝離和附著力不良的舊涂層。表面含水率檢查,含水率檢查參考標(biāo)準《建筑防腐蝕工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB/T 50224—2018)。采用塑料薄膜覆蓋法,要求混凝土表面含水率不超過6%。油漆涂層外觀檢查,涂層外觀檢查參考標(biāo)準《建筑防腐蝕工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB/T 50224—2018)。

外觀檢查要求涂層平整,顏色均勻一致,無起泡、流掛、開裂、剝落、漏涂等現(xiàn)象。漆膜厚度檢查,漆膜厚度參考《色漆和清漆漆膜厚度規(guī)定》(GB/T 13452.2—2008)、《建筑防腐蝕工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB/T 50224—2018)。使用濕膜控制濕膜厚度或使用超聲波涂層測厚儀檢測干膜厚度。涂層質(zhì)量按每一檢驗批次抽取若干點,以點的涂層干膜厚度算出平均值代表涂層的平均干膜厚度。要求涂刷的濕膜厚度應(yīng)均勻一致,穹頂200 μm、墻體干膜厚度300 μm。附著力檢測是非常重要的檢查,附著力檢測參考標(biāo)準《色漆和清漆拉開法附著力試驗》(GB/T 5210—2006)、《建筑防腐蝕工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB/T 50224—2018)。使用拉脫式涂層黏結(jié)強度測定儀測定涂層附著力,面漆涂裝完畢7 d后方可采用拉拔式試驗檢測油漆附著力[6]。該試驗建議在模擬試塊上進行。過程中也可以根據(jù)監(jiān)理、總包要求結(jié)合現(xiàn)場實際情況抽檢,因為是破壞性試驗,不建議多做。結(jié)合其他項目經(jīng)驗及各方意見,最終移交驗收時每個儲罐至少抽查檢驗10個點。要求所測的點80%以上不宜低于1.5 MPa,其余點不低于1.2 MPa。

4 涂漆工藝應(yīng)用

以上工藝及質(zhì)量控制方法在某項目4個20萬m3LNG儲罐外罐混凝土涂漆施工中應(yīng)用,儲罐抽查3個點位,底漆和中間漆附著力試驗采用劃格法,由于底漆厚度不小于30 μm,罐壁中間漆不小于100 μm,灌頂中間漆不小于200 μm按照《色漆和清漆漆膜的劃格試驗》(GB/T 9286—1998)國標(biāo)要求,劃格間距,一般為涂層小于60 μm,硬質(zhì)底材間距1 mm,121～250 μm硬底材,3 mm間距。底漆決定選用1 mm間距劃格,中間漆決定選用3 mm間距。試驗前,檢查了刀具的切割刀刃,符合良好狀態(tài)要求。導(dǎo)向裝置使用三角尺,用均勻的切割速率在涂層上形成規(guī)定的切割數(shù)。所有切割都應(yīng)劃透至底材表面。劃六橫六縱網(wǎng)格。經(jīng)過與《色漆和清漆漆膜的劃格試驗》(GB/T 9286—1998)試驗結(jié)果分級表對比,試驗結(jié)果最好評級0級,最差評級為1級,符合技術(shù)要求。

0級標(biāo)準:切割邊緣完全平滑,無一格脫落。

1級標(biāo)準:在切口交叉處有少許涂層脫落,但交叉切割面積受影響不能明顯大于5%。

A罐三個檢查點,試驗結(jié)果一致,底漆評級分別為1級、1級、1級。中間漆評級分別為1級、1級、1級評定通過符合質(zhì)量要求。

4個儲罐每罐三個檢查點,試驗結(jié)果,底漆評級分別為0級、0級、1級。中間漆評級分別為0級、1級、1級評定通過符合質(zhì)量要求。

面漆采用附著力檢測儀對油漆進行破壞性檢測,油漆附著力檢測采用拉拔試驗檢測。

每個儲罐抽查3個點位:

A罐三個檢查點,拉拔試驗結(jié)果分別為13.45,12.56,8.16 MPa評定通過符合質(zhì)量要求。B罐三個檢查點,拉拔試驗結(jié)果分別為15.06,11.08,10.25 MPa評定通過符合質(zhì)量要求。C罐三個檢查點,拉拔試驗結(jié)果分別為19.99,15.30,16.17 MPa評定通過符合質(zhì)量要求。D罐三個檢查點,拉拔試驗結(jié)果分別為11.41,13.24,13.28 MPa評定通過符合質(zhì)量要求。

罐頂涂層干膜最小平均厚度底漆不小于30 μm,中間漆不小于200 μm,面漆不小于70 μm,總干膜厚度不小于300 μm。分別對每個罐的罐壁4處、灌頂3處、承臺3處,分別進行了底漆、中間漆、面漆厚度檢測。

A罐罐壁底漆、中間漆、面漆厚度見表1。

表1 A罐罐壁底漆、中間漆、面漆厚度表

A罐:罐頂?shù)灼?36,42,45 μm;承臺底漆:36,42,45 μm;罐頂中間漆與底漆:263,255,265 μm;承臺中間漆與底漆:142,152,162 μm;罐頂漆面總厚度:463,420,447 μm;承臺漆面總厚度:357,320,350 μm。

B罐罐壁底漆、中間漆、面漆厚度見表2。

表2 B罐罐壁底漆、中間漆、面漆厚度表

B罐灌頂?shù)灼?37,44,48 μm;承臺底漆:35,44,41 μm;灌頂中間漆與底漆:267,265,265 μm;承臺中間漆與底漆:152,162,142 μm;罐頂漆面總厚度:402,472,453 μm;承臺漆面總厚度:362,302,257 μm。

C罐罐壁底漆、中間漆、面漆厚度見表3。

表3 C罐罐壁底漆、中間漆、面漆厚度表

C罐罐頂?shù)灼?36,34,38 μm;承臺底漆:36,38,37 μm;罐頂中間漆與底漆:267,265,265 μm;承臺中間漆與底漆:142,158,152 μm;罐頂漆面總厚度:402,472,453 μm;承臺漆面總厚度:262,312,357 μm。

D罐罐壁底漆、中間漆、面漆厚度見表4。

表4 D罐罐壁底漆、中間漆、面漆厚度表

D罐罐頂?shù)灼?35,33,38 μm;承臺底漆:37,37,38 μm;罐頂中間漆與底漆:257,258,255 μm;承臺中間漆與底漆:152,162,142 μm;罐頂漆面總厚度:431,472,553 μm;承臺漆面總厚度:271,318,357 μm。

5 結(jié)束語

鑒于LNG儲罐基本建于沿海地帶,長期處于高濕度、高氯化物濃度的惡劣環(huán)境中,本文詳細介紹的LNG儲罐外罐涂裝工藝及質(zhì)量控制要點,并且已經(jīng)在20萬m3乃至27萬m3超大型LNG儲罐外罐涂裝中應(yīng)成功實施。有效避免沿海地區(qū)惡劣環(huán)境對混凝土外罐的腐蝕,保證儲罐長效的使用壽命。