污水池、储罐的防腐与防护

　　某实业集团公司5000m3炼油污水储罐因Cl-，NH3，CN-和酚等腐蚀介质的影响，致使原环氧防腐蚀涂层失效并有300多处点蚀穿孔。经试验，聚硫橡胶改性环氧树胎对上述介质有良好的耐蚀性，随后用环氧聚硫橡胶玻璃鳞片玻璃钢内衬对储罐进行了修复，经近2年使用，效果良好。
    1、含硫污水罐腐蚀情况
    延炼集团公司5000m3炼油污水储罐主要储存需要处理的常压、催化裂化车间来的含油、含硫污水。该罐1998年建成，材质为 A3钢，1998年进行防腐蚀施工，手工除锈，涂刷环氧富锌底漆一道、环氧石墨面漆两遍，使用不到一年相继焊缝周围发现漏点多处。2000年开罐检查，发现内部漆膜全部脱落。进行二次防腐蚀施工时，采用喷砂除锈处理内表面，衬四层环氧玻璃钢。到2002年又相继发现漏点300余处，其中焊缝周围占95％以上。
    2、含硫污水罐腐蚀原因
    从罐体测厚结果看，为5.8mm左右（穿孔部位的周围也是如此），基本上没有明显减薄。从污水指标看，铁元素含量也很低。因此，罐体的全面腐蚀很小，主要发生的是局部腐蚀。开罐检查，漏点绝大部分集中在焊缝周围，漏点处的焊缝有明显裂纹。
    2.1  防护层失效
    在日常生产中，操作不稳定时该罐介质温度可达到70—80℃，两次选择防腐蚀材料的主要成膜树脂是环氧树脂，从开罐检查来看防护层有碳化现象。其次，污水中的酚含量很高，约在700—1000mg/L。酚与氨、水等小分子共同作用，有很强的渗透性，它们能穿透普通防护层到达金属基体表面而使防护层起泡，造成金属与防护层之间形成较小缝隙，造成膜下腐蚀。再加上H2S、NH3在一定的温度下的综合作用，使腐蚀加剧，最终导致防护层脱落、失效。表1为污水罐中含硫污水的分析结果。
   2.2 炼油污水对罐的腐蚀机理
   罐体腐蚀穿孔部位95％发生在焊缝及其附近，这是由于该污水介质中NH3，S2-， CN-的含量均很高，构成了 H2S-HCN-NH3- H20腐蚀环境：
   Fe+H2S→FeS↓+2［H］（渗透）
    钢铁在H2S水溶液中，不只是由于电化学反应生成FeS而引起的硫腐蚀，而且渗入钢中的氢原子一部分分散在金属晶格内，另一部分向金属缺陷处扩散聚积，并形成氢分子。而这些氢分子不易从钢中逸出，使钢发生永久性的损伤。由于氢分子的不断聚积，巨大的内应力致使钢材分层、鼓泡、甚至开裂。同时，由于焊接过程中不可避免地残存有缺陷，又极易诱发焊缝的晶间腐蚀和缝隙腐蚀，对焊缝附近产生破坏作用。
    当PH值大于6时，钢铁表面为FeS覆盖，有较好的保护性能一但由于存在CN-，溶解了FeS保护层，加速了腐蚀反应的发生：
    FeS+6CN-→［Fe（CN）6］4-+S2-
    FeS+（CN）6］4-+2Fe2+→Fe2［Fe（CN）6］↓
    此外，由于污水中含有大量的NH3它能与H2S发生反应，致使H2S在水中的溶解度大大增加，亦即 HS—浓度增大：
    H2S+2NH3→（N4）2S
    NH3溶于水后，提高了水的PH值，从而为FeS与CN-的反应提供了良好的条件。
    3、含硫污水罐的防护措施
   污水罐污水正常温度在38—41℃之间，由于操作不稳，最高温度可达到78—80℃。为此，选择了7种成膜树脂（环氧树脂、聚硫橡胶改性环氧树脂、环氧咬哺改性树脂、196不饱和树脂、3301不饱和树脂、乙烯基树脂、环氧有机硅树脂）制成试片和玻璃钢试样，在实验室模拟现场条件进行了半年多的试验，结果见表2。
    从试验结果可见，a、b、f试样较好，但相比之下，b、f相对更好些。b是聚硫橡胶环氧改性树胎，是一种新型防污水涂料的成膜树脂，具有较高耐温性能（可达120-150℃），可长时间在60-80℃环境应用，且具有很好的柔韧性、耐油性、耐腐蚀性、低透性。f是环氧呋喃改性树脂，它与b相比也有较好的耐油性，但较脆，耐油性、柔韧性、低透性不如b。污水罐内表面防护要求涂层有较好的柔韧性，因罐体伸缩、变形易使防护层遭到破坏。通过模拟现场条件进行比较选择聚硫橡胶改性环氧树脂为防护层的成膜树脂。
    为了提高涂层的抗渗透性，并针对罐体存在300多处漏点的实际情况，决定采用玻璃钢进行防护和堵漏。众所周知，玻璃鳞片加入涂层中在表面张力的作用下，能够有效地阻止腐蚀介质的扩散渗入。同时，由于玻璃鳞片不连续地存在于防护层树胎中，将涂层分隔成许多极小的空间，可大幅度降低防护层的收缩应力。
    玻璃鳞片涂层防腐蚀施工方案如下：
   （1）清除旧玻璃钢防护层；
   （2）表面进行喷砂处理；
   （3）对全部焊缝处进行打磨；
   （4）检查漏点，对发现所有漏点用高温修补剂进行修补处理；
   （5）涂刷一遍聚硫橡胶改性环氧树胎为成膜物的底漆；
   （6）对全部焊缝进行加强防护，焊缝及焊缝左右60cm宽衬2层环氧聚硫磷片玻璃布；
   （7）对全罐内表面衬3层环氧聚硫磷片玻璃布；
   （8）涂刷2层环氧聚硫磷片面漆。
    4 结束语
   某集团公司含硫污水罐采用环氧聚硫磷片玻璃钢防护后，经近两年使用，从罐外未见漏点或渗透点，后开罐检查内表面完好。
　　注：数据为正常生产时取样分析结果。
表2  不同树脂试样模拟试验结果
 表1 含硫污水分析