浅谈MEG存储罐建造及热喷铝制造工艺

韩少宁

(海洋石油工程(青岛)有限公司， 山东 青岛 266520)

浅谈MEG存储罐建造及热喷铝制造工艺

韩少宁

(海洋石油工程(青岛)有限公司， 山东 青岛 266520)

MEG是贫乙二醇的简称，常作为油气脱水剂广泛应用于海洋油气开采中。在工业实际应用中， MEG极易吸水而形成水、乙二醇的混合溶液，该混合溶液极易导致钢铁材质的贫乙二醇罐腐蚀造成泄漏。热喷铝涂层本身极耐腐蚀，并且能阻止水、空气及其它腐蚀介质到达钢铁基体。同时，热喷铝层本身不溶于贫乙二醇和水，是贫乙二醇罐内部防腐的首要防腐方式。MEG存储罐由罐体、内部工艺管线和热喷铝防腐涂层组成。详细描述MEG存储罐的罐体制造、管线安装、焊缝密性检查、压力测试以及热喷铝施工工艺和注意事项。

MEG存储罐；建造；热喷铝

0 引言

MEG(贫乙二醇)本身为有机溶剂，腐蚀性不大，但水在MEG中的溶解度极大，一旦在潮湿的环境中，极易吸水而形成水、乙二醇的混合溶液，而该液体具有导电性而容易导致钢铁材质的贫乙二醇罐腐蚀。由于贫乙二醇溶液为有机溶液，能够溶解有机涂层，因此，有机涂层不能在贫乙二醇罐中使用。热喷铝涂层本身极耐腐蚀，并且能阻止水、空气及其它腐蚀介质到达钢铁基体，具有良好的防腐蚀性能，同时热喷铝层本身不溶于有机溶剂和水。因此，采用热喷铝涂层对MEG罐内部进行防腐具有极大的优越性[1]。

MEG存储罐由罐体、内部工艺管线和热喷铝防腐涂层组成。在预制过程中，合理安排结构预制、工艺管线安装、试压和热喷铝喷涂的施工工序，使用合理施工工艺对存储罐的服役性能和服役年限至关重要。

1 MEG罐体结构预制

MEG罐体结构包括MEG罐主管、结构支撑管、包板、顶部法兰及氯丁橡胶垫圈、螺栓螺母垫片、底部封头等。根据结构图纸，MEG罐主管及支撑管需要在卷制管段的基础上进行接长。接长时，根据API SPEC.2B规定[2]：相邻管段的纵缝应错开至少90°，纵缝错皮不应超过3.2 mm, 环缝错皮不应超过0.2 t与6 mm中的较小值，椭圆度不超过6 mm，另有说明的情况除外。因MEG罐结构主管上有管线开孔，故在管段组对接长的时候注意避开焊缝与管线开孔的冲突，MEG罐支撑管脚印应避开主管环纵缝相应位置，在绘制管图时，管线开孔位置应提前考虑并体现在造管图上。

MEG罐体主管场地组对焊接的焊道区域表面处理后应黏贴胶带等进行预留保护，其它所有的热喷铝施工应在车间内进行，只有小部分修补在组装现场完成。

2 MEG罐工艺管线施工

MEG罐内工艺管线，根据加工设计提供的管线三维图进行预制安装。管线与MEG罐罐壁相交处需安装加强板，并对加强板进行密性检查。具体做法为在加强板上开M10通孔，焊接一段试压短节，连接气带，使用0.5 MPa干燥空气充气，用肥皂水检查加强板周围角焊缝是否泄漏。检查完成后切割短节，用焊肉填满小孔。

3 焊缝密性检验

由于MEG罐整个罐内均需要进行热喷铝处理，试压要求所有焊缝在没有喷漆之前进行。因此，可在热喷铝之前对每条焊缝进行单独的密性检查，热喷铝后再对贫乙二醇罐进行整体施压。焊缝密性检验具体方法一般有两种：抽真空法检验和煤油渗透检验。

3.1 抽真空法检验

抽真空检验需要先制作透明有机玻璃罩，有机玻璃罩的边缘装有弹性很好的密封胶条。把相应的有机玻璃罩罩在预先涂有肥皂水的焊段上，然后抽出空气，使罩内形成负压，根据出现的气泡部位判断密性不好的焊段。在抽气1～2 s后，罩内页压为0.03～0.05 MPa时可进行试验。负压不必过大，否则试验罩将设计得很笨重，不利于操作。

3.2 煤油渗透检验

利用煤油的高渗透性，在焊缝一侧表面上涂抹煤油，一段时间后在焊缝的另一侧表面涂抹白垩粉，检查是否有油污来检测焊缝是否有缺陷。

在密性检验前，打磨清除焊缝处的氧化屑及焊渣，保持表面清洁。先用钢丝刷清洁罐壁内侧焊缝表面，再涂上白垩粉水溶剂，其宽度要超过焊道两侧边缘5 mm。密性检验时，如果环境温度低于0℃，在白垩粉水溶剂中可加入不冻结又不影响白垩粉洁白的溶剂(如盐溶液、酒精)配置溶液。待白垩粉水溶剂干燥后，焊缝另一侧表面涂上足够的煤油，在检验过程中焊缝表面应保持煤油层的厚度。在煤油作用持续时间达到规定后，检查涂有白垩粉焊缝的表面，如未发现有煤油渗出的斑迹，即认为合格。如果发现有污迹，应排除非煤油渗漏等原因，如确实是煤油渗漏，应清楚标记渗漏处，以便焊缝返修处理。

根据实际情况可以选用以上两种方法中的任何一种或者两种方法结合使用对焊缝密性进行预先检查。对于管体结构，纵缝一般采用抽真空法进行密性检验，环缝一般采用煤油渗透进行检验。所有焊缝密性检验全部合格后做内部热喷铝作业，热喷铝施工完成后再整体进行压力测试。

4 MEG罐整体压力测试

MEG罐位于导管架外侧四条腿上，标高从-71～+5.5 m，平均直径为3 m，与一个MEG CAISSON连接。项目规格书要求进行水压试验，试验压力为0.89 MPa，保压时间0.5 h。根据计算，每个MEG罐的容积为593 m3，鉴于上面两个罐在30 m高空，根据场地打压泵能力，单个罐注水需要30 h充满，试压注水时间比较长。如果试压过程中发现泄漏，需要把水全部排出修补，然后重新注水试压。水压试验需在罐体及罐内加强环上开高排低放孔，开孔会影响结构强度。每个MEG罐在标高+4 m有两条4′(1′=0.03 m)管线，在+3.1 m处有一条6′管线，试压时需将管线与MEG罐及MEG caisson一起连带试压，罐体容积很大，结构复杂，试压注水罐体很难注满。试压后，空气吹扫很难起到应有的效果，会有一定量试压水残留。而且MEG罐整个罐内部需要进行热喷铝处理，外壁从-6 m一直到顶端做防腐喷漆。试压要求所有焊缝在没有喷漆之前进行，但MEG罐罐体没有设置永久性的人孔，所以试压是在内部涂装完成，临时人孔封闭后再进行。而外部喷漆，因为导管腿是按3 m一段接长焊接而成，焊缝较多，如果试压完后在现场补漆，工作量较大，特别是ROW B面需要高空作业。

为解决以上问题,根据GB 150-1998[3]钢制压力容器中的要求：“压力试验一般采用液压试验。液压试验按照要求，对于不适合作液压试验的容器，例如容器内不允许有微量残留液体，或由于结构原因不能充满液体的容器，可采用气压试验”，最终通过与采购方沟通，将水压改为气压，试验压力不变。确定保压时间为达到试验压力后保压0.5 h，然后泄压到0.55 MPa，保压6 h,最后完成压力测试。

由于气压测试存在危险性，试压时根据不同压力要求在作业周围划定危险区，该作业危险区为罐体周围至少10 m范围内，安全人员负责警戒，禁止无关人员进入及进行任何作业。为使罐体达到平衡，升压和降压都应缓慢进行，试验压力必须按设计文件规定执行，不得任意增加，在升压期间必须密切注意压力的升降情况，不允许有超压情况发生。试压完成后，必须保证试压的罐体中压力被安全释放。

5 MEG罐热喷铝施工

5.1 环境要求

当金属表面温度高于露点温度3℃以上，并且相对空气湿度低于85%时，才允许进行喷砂和热喷铝作业。

5.2 表面处理

热喷铝前，应保证金属基体表面没有灰尘、油脂的污染，表面油或脂应按标准SSPC-SP1规定用有机溶剂或碱性溶液清除。基体金属表面碱性溶液清洗后，应使用淡水冲洗表面以免导致腐蚀性盐的存留。用于喷砂的磨料中水溶性氯化物含量应小于125 ppm，水溶性硫化物小于200 ppm。

喷砂清理至ISO-8501 Sa3级[4]，表面粗糙度为63～150 μm,并带有尖角形貌。若在喷砂清理之后涂装施工之前表面发生氧化，应重新进行喷砂清理至规定等级。

热喷铝前，表面上所有的油、脂类、灰尘或外来污染沉积物必须完全清除，表面灰尘数量和粒度不超过ISO 8502-3 的2级[5]。表面清理后氯化物含量应不超过50 mg/m2。

在除锈操作中，要注意金属表面不能被烧伤。喷砂清理后应清除金属表面所有磨料，保证表面具有一定的粗糙度。

5.3 热喷铝施工

应选用铝含量为99%或更高纯度的铝丝材,所有热喷涂用铝丝应满足ANSI/AWS C2.25要求。铝丝粗细均匀，不含有影响进丝的小疙瘩或结节，不含有肉眼可见的氧化物颗粒或其他杂质，以免影响热喷涂涂层的密度和附着力。热喷涂金属丝材应储存在干燥、洁净、没有污染的可控环境中。

所有热喷涂层应按照NACE No. 12/AWS C2.23M/SSPC-CS 23.00[6]标准要求进行施工。喷枪和基材的距离一般为150～250 mm，金属喷雾应与表面垂直。一般要喷3或4道，以达标准膜厚，避免因为一次喷涂至规定膜厚产生内部应力。施工期间用电磁测厚仪测量膜厚，施工达标准膜厚之前不能移动工件。

5.4 检测

5.4.1 涂层厚度

涂层厚度测量方法如下：

(1) 热喷铝涂层的厚度使用满足标准SSPC-PA 2[7]类型2固定式探头或与此相当的仪器进行测量。根据基体金属的不同选择不同的探头和校准试样，如碳钢、不锈钢或双相不锈钢等。

(2) 如果校准过程中探针的温度发生了变化，应重新校正仪器或零点。

(3) 对于大面积的平整表面，可以选择一条直线，在该线上每隔2.5 cm取一个厚度数据，共测量5次，最终数据为5个读数的平均值。

(4) 对于形状复杂或不规则的小面积表面，应选用10 cm2的区域，在该区域内随机测量5个厚度数据，最终数据为5个读数的平均值。

(5) 涂层厚度最小不能低于规定厚度的90%，最大不能超过规定厚度的2倍。如果厚度低于规定厚度90%，应继续喷涂直到达到规定厚度。膜厚不足区域的修补应在热喷铝最初开始施工2 h内，且保证表面洁净干燥的情况下补涂。

5.4.2 附着力测试

附着力测试方法如下：

(1) 附着力测试按照ISO 4624[8]进行。施工过程中，每50 m2表面要至少单独进行1次测试。测试区域打磨，热喷铝修补。

(2) 任一单个测试值不低于6.89 MPa。如果测量结果低于6.89 MPa，该区域必须去除已有涂层进行表面处理，并重新喷涂。

5.5 保护

热喷铝涂层施工后，要对热喷铝进行足够的保护，以防止其在后续的操作中破坏和污染,如焊接、表面打磨和管线安装[9]。如果后续需要在MEG罐内工作，建议铺上塑料或纤维的软垫，软垫要具有足够的厚度和宽度，施工人员最好穿软的鞋套。

5.6 安全要求

5.6.1 通风

在一个大气压条件下，密闭空间的空气中含氧量应在19.5%～21%范围时，人员方可进入。要保证储罐内保持正压即罐内气压大于罐外气压，以防止排出的溶剂、挥发物、灰尘重新带入罐体内，保证24 h全时通风，并有专人对通风机监护。

5.6.2 照明

在喷砂或者热喷涂过程中，整个系统的各种电气设备和照明灯、电动机、电气开关等都应有防爆装置，电源应设在防火区域以外。照明能为所有工作提供匹配的照明，照明工具最好有固定的也有可移动式的照明工具，便于施工和检验工作。

5.6.3 施工人员安全准备

在操作时，施工人员应穿戴好各种防护用具，如专用工作服、手套、面具、口罩、眼镜和鞋帽等。在进行热喷铝施工中因所使用的材料中含有有害物质，使操作者急性或慢性中毒，患职业病、皮肤斑疹等，因而必须加强工作环境、劳动保护和工人的健康工作。同时，施工中内部脚手架、施工器械的安置尽量远离出入人孔，保证出入通道畅通无阻。

6 结论

该技术在荔湾3-1项目中得到了成功的应用，经过三年多的应用运行，MEG罐性能良好。随着国内热喷涂应用的越来越多并逐渐和国际接轨，该技术的使用也会越来越广泛，热喷铝涂层可以作为石油化工领域有机物储存罐内部防腐的主要方法。该文系统总结了MEG罐建造过程中的施工经验，对结构预制、工艺管线安装和热喷铝喷涂的施工工序进行了详细的描述，该施工工序和施工方法也可为将来类似罐体的结构建造、管线安装和内壁涂装提供指导，大大提高了现场的工作效率。

[1] 中国腐蚀与防护学会.腐蚀与防护全书-热喷涂[M].北京：化学工业出版社，2002.

[2] Specification for the Fabrication of Structural Steel Pipe：API SPEC.2B[S].2007.

[3] 钢制压力容器：GB 150-1998[S].1998.

[4] Preparation of Steel Substrates Before Application of Paints and Related Products-Visual Assessment of Surface Cleanliness：SSPC-SP1：ISO-8501 [S]. Illinois: Nationally Recognized Testing Laboratories, 2007.

[5] Preparation of Steel Substrates Before Application of Paints and Related Products-Tests for the Assessment of Surface Cleanliness：ISO-8502 [S].Illinois: Nationally Recognized Testing Laboratories,2006.

[6] Specification for the Application of Thermal Spray Coatings (Metallizing) of Aluminum, Zinc, and Their Alloys and Composites for the Corrosion Protection of Steel：NACE No. 12/AWS C2.23M/SSPC-CS 23.00 [S]. America: The society for protective coatings, American welding society and NACE international，2003.

[7] Procedure for Determining Conformance to Dry Coating Thickness Equirements：SSPC-SPA2 [S].America: The society for protective coatings, 2004.

[8] Paints and varnishes-Pull-off test for adhesion：ISO-4624 [S]. Switzerland: International Organization for standardization, 2002.

[9] 程国东，李家福，马永清，等. 电弧喷涂铝在海洋工程中应用与质量控制[J].石油化工腐蚀与防护,2015，22(3)：51-53.

A Tentative Discussion on the Construction of MEG Storage Tank and Thermal Aluminum Spraying Process

HAN Shaoning

(Offshore Oil Engineering (Qingdao) Co., Ltd., Qingdao 266520， Shandong, China)

MEG is the abbreviated term of lean glycol, which is widely used as an oil/gas dehydrating agent in offshore oil and gas production. In the practical application of the industry, MEG is easy to absorb water to form a mixed solution of water and ethylene glycol, which can easily lead to the leakage of the poor ethylene glycol tank. Thermal sprayed aluminum coating has better physical coverage, the steel matrix with water, air and other media are separated, and thermal spraying aluminum layer is not dissolved in ethylene glycol and water is poor, so thermal spray aluminum is the first way to protect corrosion of MEG tank. The MEG storage tank is composed of a tank body, an internal process pipeline and a thermal spraying aluminum coating. This paper discusses in detail the construction of MEG storage tank, pipeline installation, weld tightness test, pressure test ,thermal aluminum spraying process and concerns.

MEG storage tank； construction； thermal aluminum spraying

2016-12-19

韩少宁(1969-)，男，高级工程师

1001-4500(2017)01-0096-05

TE24

A