储罐边缘板全防腐技术及应用

黄金钊，周政华，杨 彬，朱华宇

(上海道盾科技股份有限公司，上海 200136)

储罐边缘板全防腐技术及应用

黄金钊，周政华，杨 彬，朱华宇

(上海道盾科技股份有限公司，上海200136)

研究了滨海环境下储罐边缘板腐蚀机理，在此基础上开发了一种新型的复层包覆全防腐技术，并利用其在某滨海储罐边缘板部位进行了实际工程应用，实践表明，与其他防腐技术相比，复层包覆全防腐技术防护效果更好。

储罐边缘板 复层包覆全防腐 腐蚀与防护 滨海储罐

储油罐罐体腐蚀主要分为罐内和罐外腐蚀2类，内腐蚀主要集中在罐内壁下部和焊接处，外腐蚀以罐底板腐蚀为主[1]。据有关资料分析，在油罐腐蚀中，底板腐蚀约占80%，在底板腐蚀中，罐底边缘板的腐蚀约占60%。可见，罐底边缘板腐蚀是油罐失效的主要原因之一[2]。

本文针对某滨海油库储罐边缘板腐蚀环境及影响因素，提出了由封闭剂、防蚀膏、防蚀带、特效防护胶泥、弹性高分子防护层和耐候面涂组成的复层包覆全防护体系，并将其应用于某滨海油库储罐边缘板的防腐维护。

1 腐蚀原理及因素

分析储罐底部边缘板腐蚀的主要原因是温度变化和载荷变化引起的储罐变形所引起。储罐边缘板一般都要翘离水泥基座，边缘板外侧多为均匀腐蚀，边缘呈千层饼状沿底板半径方向向中心逐步呈局部腐蚀，再向里呈点蚀。边缘板外侧的锈蚀方位，一般是从边缘的外围向里300～500 mm 左右[3]。此外，边缘板与最下层圈板的角焊缝及热影响区形成较为严重的局部腐蚀[4]。另外由于温度效应，加热储罐的腐蚀比常温储罐严重。罐底外边缘板的腐蚀机理主要以电化学腐蚀为主，在大气和海洋环境下发生吸氧腐蚀，其电池反应如下[1]。

阳极：Fe(边缘钢板)→Fe2++2e

(1)

阴极：O2+2H2O+4e→4OH-

(2)

当酸雨或酸性氧化物凝结在钢板上时，将发生以下电极反应。

阴极：O2+4H++4e→2H2O

(3)

经研究储罐底板腐蚀因素主要有以下几个方面。

a)环境因素。滨海储罐长期处于海洋大气的腐蚀环境中，电厂、化工厂的工业大气会加重储罐的腐蚀，大气环境中的水分、盐分会进入由于底板变形形成的缝隙中，生成腐蚀介质，而空气中的酸性气体会溶于此介质，加速边缘板的腐蚀。

b)结构问题。边缘板坐在水泥基础上，在储罐基础低和地下水位高的地区，水分可以经混凝土渗透到基础表面；另外由于储罐边缘板结构的特殊性，随着油温、气温以及太阳照射造成的边缘板温度的变化使底板径向发生伸缩，加之储罐输储油量的载荷变化引起油罐的变形，从而使得边缘板外缘翘起，形成缝隙，这些都是边缘板难以达到良好防腐效果的重要原因[1]。

c)材料问题。目前市场上常用的边缘板外层防腐材料的弹性和耐老化性以及与钢材、混凝土的粘接性不足，造成施工1～2年后，外层开裂，水分渗入，并且难以蒸发、干燥，更有甚者采用海绵和塑料泡沫填充边缘板起翘后的缝隙，水分进入后吸附在填充物的孔隙中，难以挥发干燥，造成长时间的潮湿腐蚀环境。

d)防腐施工因素。储罐底板焊缝处防腐工作属于后期施工，只能在主体完成以后进行，边缘板的表面处理难以达到涂层的要求，严重影响涂层施工质量，造成使用寿命严重低于设计寿命。

2 常见防护工艺及其特点[5]

GB50393-2008《钢质石油储罐防腐蚀工程技术规范》标准名称中第4.1.10规定可采用弹性防水材料贴覆玻璃布或防水胶带的防腐蚀措施对储罐边缘板进行防护。对应防腐方法包括：环氧煤沥青贴布及水泥砂浆、三元乙丙防水胶带、矿脂胶带及矿脂带、JDP防水材料和防水卷材等。其中环氧沥青贴布及水泥砂浆方法存在不抗变形的缺点；三元乙丙防水胶带方法无法隔绝水汽侵入，边缘板和热影响区会继续腐蚀；矿脂胶泥及矿脂带方法中材料只有软性没有弹性，无法适应储罐边缘板的伸缩变形，并且矿脂防腐带容易脱落，无法形成完整防水层；对于JDP弹性材料而言，从目前掌握的国内外弹性材料拉伸强度、延伸率及比重分析，其厚度及强度难以长期承受油罐边缘板的塑性变形，特别是边缘板最外端的上翘，工艺结构有待商榷；对于防水卷材，储罐边缘板采用防水卷材防护与施工技术密切相关，在无保温及结构简单的小型储罐上才能使用，在新建和大型储罐上，很难适应储罐的上翘和变形。

GB50393-2008中第4.1.10条文说明中提到储罐边缘板可采用CTPU(弹性聚氨酯)弹性防水材料贴覆玻璃布的防腐措施对储罐边缘板进行防护。由于现在市场上CTPU的生产厂家较多，大部分施工单位未掌握产品性能及施工工艺，在边缘板施工中暴露出一些问题，对储罐的安全运行带来了隐患。

目前市场上有许多形形色色的新的销售模式，比较知名且经营良好的有：网聚家装订单入口的整装平台——尚品宅配;天网+地网(格子铺)的新零售尝试——贝尔;高性价比的进口地板供应链平台——卡斯摩。这些新的销售模式主做家装，主要在线上完成，专卖店少。

3 复层包覆全防腐技术的结构

由上述腐蚀机理分析可知，储罐底部边缘板易受腐蚀主要是由于载荷和温度的周期性变化及制造过程中产生的内应力，使其变形，造成防腐涂层破坏，所以采用的防腐材料应具有防水气性、耐候性、弹性、易维护性，及与边缘板和基座有较强的附着力。

复层包覆全防腐技术是根据复层包覆技术在海洋钢结构防腐应用研究的基础上[6,7]开发的一种新型的“柔性防腐”技术。复层包覆技术体系主要由封闭剂、防蚀膏、防蚀带、特效防腐胶泥和弹性高分子材料外防护层以及耐候面涂组成，图1为复层包覆防腐示意图。

a)混凝土封闭剂。由一种单组份固化剂组成，黏度轻，可以渗透到混凝土内部，增强混凝土的强度，阻止水分的渗入。

b)防蚀膏。以矿脂油为基材，加入稠化剂、润滑剂、复合防锈剂等物质螯合而成。涂抹于金属表面后不固化，能够全面覆盖在基材表面形成完整的保护膜。 防蚀膏是油性物质，含有缓蚀剂和转锈剂成分，能够转化基材表面一定量的浮锈，从而起到阻锈和除锈双重作用，因此可以带锈施工。另外防蚀膏侵润在钢材表面，形成一种油性膜，可以阻止腐蚀介质与钢铁的接触。防蚀膏不凝固、不干燥，使用寿命在30年以上。

图1 复层包覆全防腐技术示意

c)防蚀带。以聚酯纤维带为基材，在带上浸渍与防蚀膏性能相似的基料。使用时包覆在涂抹过防蚀膏的金属表面，其矿脂油与防蚀膏为同类物质，相互之间可以粘结在一起而变为一体。包覆时的挤压力使防蚀膏均匀分布于金属表面，和防蚀带组合形成均匀一致的防腐层。

d)特效防腐胶泥。特效防腐胶泥是一种自粘型环保防腐密封胶泥，对各种材质均有极强的粘结力，同时具有优良的耐腐蚀、耐候性、耐老化性及防水性，对被黏物起到密封、防腐、保护等作用。

e)弹性高分材料外保防护层。该产品是从美国引进的以纳米级改性乳化沥青和合成高分子聚合物配制而成(A组分)，再与特种固化剂(B组分)反应生成的高弹性防水、防腐橡胶状涂膜层。其与钢铁和混凝土均有极强的黏接性能，同时又有很好的弹性和自恢复以及抗刺穿性能， 抗紫外能力极佳，寿命超过50年。

4 复层包覆全防腐技术的特点

a)复层包覆全防腐技术全面地考虑了边缘板发生腐蚀的因素，采用了先进的特殊材料，对保护基材的热胀冷缩和机械形变有良好的追随性，并且能够贴合任何形状的基材，此防腐体系采用主动加被动进行腐蚀防御，安全保险系数高。

b)表面处理要求低，达到St2[8]级别即可，采用冷施工方法，不需动火，施工简便，同时无需固化等待时间，节约施工时间。

c)防腐体系具有良好密闭性和抗老化性能，内部防腐材料的使用寿命为30年以上，整体防腐年限可达20年以上。

5 复层包覆技术的现场施工

复层包覆的施工是防腐工作中的一个重要环节，必须按照施工规范来进行。尤其是在小平面、接缝处更要仔细，因为一个很小的纰漏，如针眼等就会慢慢导致整体防腐的失效。2013年某滨海油库5#原油储罐采用了复层包覆全防腐技术进行修复。防腐施工工艺如下：表面处理、涂抹防蚀膏、胶泥塑型、包覆防蚀带，粘贴特效增强防护胶带、刷耐候面涂。

a)表面处理。用绞磨机打磨施工区域，金属部分需去掉涂层，然后打磨至St2等级，无明显鼓泡和浮锈；混凝土区域需要去除表面风化部分，最后仔细清洁工作区域的灰尘、污垢等，保证施工区域表面清洁。

b)涂抹防蚀膏。表面处理完成后，在防蚀膏的施工区域内涂抹防蚀膏，确保适量、均匀、连续、全面，建议底部缝隙处要厚涂。

c)胶泥塑型。根据边缘板外缘台阶尺寸，用特效防腐胶泥堆砌成过渡斜坡，要求完整、密实、尽量平滑，斜坡斜率≤45°。

d)包覆防蚀带。从混凝土基座平台边缘部位开始，由下向上沿切线方向包覆矿脂防蚀带。分段施工，径向层间搭接50%、切向两段搭接为200 mm，保证施工区域内每处均有2层防蚀带，搭接处可涂抹上一定的防蚀膏以增加黏接力。要求完整、平整、密实，保证全面接触无气泡和间隙。

e)喷涂弹性高分子外防护层。弹性高分子防腐材料的施工区域为整个表面处理施工区域。待包覆完防腐蚀带后，清除没有防腐蚀带的施工区域的表面油污，将弹性高分子防腐材料A、B组分按一定比例进行冷喷涂施工，喷涂施工完毕后形成一层3 mm厚的不定形的弹性高分子防腐膜。外观要求：完整、连续、平整。

f)刷耐候面涂。喷涂完弹性高分子防腐材料后，在施工区域内涂刷2道耐候面涂，加强防腐体系的耐候性和耐灰尘玷污性能。

6 防腐效果

2014年6月，对该滨海油库储罐边缘板全防腐技术施工效果进行了跟踪反馈，经过一年的现场环境下使用，外防护层完好，没有任何开裂的现象，而用其它防腐技术施工的防腐材料进行施工的储罐边缘板防腐已经出现开裂、渗水和泛锈的现象。

对该油库储罐边缘板腐蚀挂片试验进行采样、清洗、称重、计算，保护试片的缓蚀率超过99%，证明此防腐体系的防腐效果优异。

表1 现场挂片试验结果 mm/a

7 结论

通过防腐施工验证，复层包覆全防腐技术在储罐边缘板防护中能有效地防止雨水、露水、大气中的腐蚀气体侵入和腐蚀，能适应储罐热胀冷缩及空、满罐时的塑性变形，施工简便，寿命长、防腐效果好。

[1] 杨厚源．储油罐底外边缘板的腐蚀与防护[J]．油气储运，2008，27(9):42-44,47．

[2] 李魁龙．贮油罐边缘板的防腐[J]．辽宁化工，2002，31(1):42-43.

[3] 肖丁铭，刘学勤．钢制石油储罐边缘板的防腐密封[J]．化工设备与管道，2010,47(6):73-75．

[4] 胡建华．成品油罐T型焊缝腐蚀控制[J]．腐蚀与防护，2011，32(5)：398-403．

[5] 庄燕群．石油储罐边缘板防腐蚀现状[J]．石油化工腐蚀与防护，2013，30(1):1-4．

[6] 张坚彬，杨小刚．复层包覆技术在滨海电厂钢结构关键部位的防护应用[J]．腐蚀与防护，2011，32(11)：896-904．

[7] 陈瑞龙，杨小刚．复层包覆技术在滨海电厂螺栓连接部位应用研究[J]．腐蚀科学与防护技术，2012，24(3)：258-260．

[8] GB/T 8923-88，涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级[S].

AComprehensiveAnticorrosionTechnologyforLedgesofCoastalTanks

Huang Jinzhao, Zhou Zhenghua,Yang Bin, Zhu Huayu

(Shanghai Daodun Science & Technology Co., Ltd., Shanghai 200136)

Basing on the research of the corrosion mechanism of tank ledges under marine atmosphere, this paper proposed a new multilayer coating as a comprehensive anticorrosive technology. And the technology is conducted on the ledges of tanks in coastal oil storage. The results show that protective ability of the new technology is better than other anti corrosion technology.

ledges of tanks; multilayer coating technology; corrosion and protection; coastal tank

2016-03-30

黄金钊，高级工程师，1996年毕业于中国海洋大学海洋化学专业，获得硕士学位，现任上海道盾科技股份有限公司董事长、总经理，从事腐蚀与防护专业，美国NACE认证阴极保护专家(CP4)。