洞库金属油罐涂装体系

    为了保证洞库金属油罐在寿命周期内的使用安全,表面覆盖层是广泛采用的防腐蚀方法,这种方法的原理是将钢铁材料与腐蚀性环境隔离开来以达到防腐的目的。由于价格和施工工艺等原因,锌、铝覆盖层防腐还无法普及,使用最多的还是表面涂装涂料的方法。因此,做好涂料防腐是洞库金属油罐防腐的重点之一。但是,在洞库金属油罐的制造安装过程中,还存在重安装轻防腐的思想,首先表现在涂料选择上,对内壁导静电涂料还比较重视,而对外壁和罐底涂料的选择存在一定的随意性,对一些腐蚀相对严重的部位加强防腐做得也不够。在防腐施工中,底材处理不彻底,涂装程序不按设计要求进行,涂装质量控制不到位,涂层达不到设计厚度等现象还时有发生。为此,通过确定油罐涂料设计的基本原则;改进防腐施工工艺;制订洞库金属油罐涂料配套表和涂装质量控制规程等;提出了较为详尽的洞库金属油罐涂装体系。

    1洞库金属油罐涂料设计的基本原则

    (1)根据不同部位的腐蚀环境选用不同的涂料;

    (2)根据维修周期和油罐设计寿命选择涂料;

    (3)对罐底和焊缝等部位要采用加强防腐;

    (4)内壁储油部位必须采用导静电涂料;

    (5)洞库涂料需具有防霉菌性能;

    (6)各个部位同寿命设计,不易维修部位适当延长设计寿命。

    2洞库金属油罐涂料配套表的制订

    对于洞库金属油罐,由于罐顶、罐壁、罐底以及罐外壁的腐蚀环境和腐蚀介质的成分不尽相同,必须分别考虑。本文参照HG/T20679—1990《化工设备、管道外防腐设计规定》、SY0007—1999《钢质管道及储罐腐蚀控制工程设计规范》、SH3022—1999《石油化工设备和管道涂料防腐技术规范》、GB13348《液体石油产品经典安全规程》、SY/T0061—2004《埋地钢质管道外壁有机防腐层技术规范》等标准,结合对金属油罐的腐蚀环境和机理分析以及金属油罐防腐施工经验提出了洞库金属油罐涂料配套表。适用于各种洞库金属油罐的内外壁涂装。具体应用时,需综合考虑油罐设计使用寿命、油罐使用环境、储存介质等因素,选择合适的配套体系。

    2.1油罐外壁

    洞库金属油罐外壁由于在洞库内,涂层无需考虑耐紫外线性能,但一定要具备优异的耐湿热、耐盐雾等性能,同时还要具备良好的机械性能和施工性能。经过10多年的实践,双组分环氧涂料完全可以满足需要,具体涂装体系见表1。

2.2油罐内壁

    由于油品可以在金属表面形成一层保护膜,因此油罐储油部位腐蚀速率低,一般不会造成特殊危险,采用环氧导静电涂料涂装,厚度达到200μm即可,第一套涂装体系见表2。

    表1洞库油罐外壁涂装体系

    

表 1 洞库油罐外壁涂装体系

    表2洞库油罐内壁涂装体系

    

表 2 洞库油罐内壁涂装体系

    在气相、液相交界处环境潮湿富氧,具备电化学腐蚀的两大基本要素。由于油品内和油面上部气体空间中含氧量不同,形成氧浓差电池而造成腐蚀。油罐气相部位基本上均匀腐蚀,这是因为油料中挥发出的酸性气体H2S、HCl,外加通过呼吸气阀进人罐内的水分、O2、SO2、CO2等腐蚀气体在油罐上凝结成酸性溶液,导致化学腐蚀的发生。在罐顶的气相和气、液相交界处虽然有电化学腐蚀和化学腐蚀发生,但腐蚀破坏程度并不大,一般只需比油罐储油部位多刷1～2道导静电涂料或加涂1～2道环氧富锌底漆,涂膜厚度需达到240μm以上。

    2.3油罐底板内表面和第一圈板以下(1.8m以下)部位

    该部位由于富含水分和微生物,腐蚀主要表现为电化学腐蚀、微生物腐蚀。涂层需做加强防腐,为了防止电化学腐蚀,首先要涂刷环氧富锌底漆,再涂刷环氧导静电面漆,漆膜总厚度要求300μm以上。如果配合阴极保护使用,由于罐底板安装了牺牲阳极,静电可通过阳极导出,因而无需采用导静电涂料,采用普通环氧涂料即可。涂装体系见表3。

    表3油罐底板内表面和第一圈板以下部位涂装体系

表 3 油罐底板内表面和第一圈板以下部位涂装体系

2.4油罐底板及其他埋地部分罐体外表面

    油罐第一圈板下部与罐底焊接处由于保温材料的虹吸和保湿作用,以及焊接质量问题是导致该部位腐蚀的主要原因。油罐底部外侧腐蚀主要有罐底与基础接触面的腐蚀,腐蚀主要有土壤腐蚀、杂散电流腐蚀、氧浓差电池腐蚀、硫酸盐还原菌腐蚀等。国内用于该部位的涂料品种较少,一般采用环氧富锌底漆+环氧沥青底漆+环氧沥青面漆的配套体系,同时配合外加电流阴极保护。涂装体系见表4。

    表4油罐底板及其他埋地部分罐体外表面涂装体系

表 4 油罐底板及其他埋地部分罐体外表面涂装体系

    3表面处理和喷涂工艺

    3.1自动喷砂除锈

    洞库金属油罐大部分安装于人工挖掘的岩洞(少数为天然溶洞)内,目前,基本上是采用吊篮或搭脚手架,采用干法喷砂法除锈。目前的除锈工艺存在劳动效率低、劳动强度大、施工环境差、危害人体健康、不符合防爆要求,安全性差、除锈质量不高等缺点。为此,对现有的干法喷砂除锈机进行了技术改造,基本实现了自动喷砂除锈,为提高防腐质量和施工效率,改善施工环境提供了有效途径。

    3.2自动喷涂

    涂装施工对涂料性能的发挥有着重要的影响。选用先进的涂装方法和设备对提高涂层质量、提高涂料利用率和涂装施工效率以及改善涂装施工环境至关重要。对于大型金属油罐的涂装宜采用喷涂,在防腐涂料的黏度较大或要求干膜厚度较厚的情况下,采用高压无气喷涂方式涂装,边角或不易喷到处用刷涂。但无论哪种涂装方式,都不利于在通风不良的油罐内施工。因此,我们对自动喷砂装置进行防爆设计、安装视觉监控及红外测距系统,在确保涂装质量的前提下,逐渐实现了自动喷涂。

    3.3整体喷砂除锈

    以往的工艺是先在钢板上喷涂涂料,预留50mm的焊接处,焊缝无法用喷砂处理,补刷涂料与原涂层接触不良,严重影响了防腐质量。采用新工艺后,先焊接,整体喷砂,焊缝处得到了良好的处理,然后再整体喷涂。由于对所有焊缝及其左右30mm的基体金属进行喷砂处理,有效地改善和提高焊缝部位的疲劳和应力腐蚀断裂抗力。

    4制订涂装质量控制规程

    为了达到防腐蚀涂装设计的要求,必须在涂装前对涂料的性能进行检测。在涂装过程中,在保证涂装方法恰当,涂装工艺合理的基础上,利用准确的检测仪器和可靠的检测方法,对涂装的重要环节进行检测,以控制涂层质量达到规定的性能要求。涂装完成后,对涂层性能和涂膜厚度进行严格检查。因此,对影响涂装质量的几个重要环节制定了切实可行的质量控制规程。

    4.1涂料质量控制规程

    为了控制涂料应用和涂装作业的有效性和可靠性,以获得合格的涂层,首先要严把材料采购关,对采购进场的材料必须建立严格的自验、复检、抽检3级检验制度。对涂料产品的自检一般包括涂料的颜色外观、黏度、细度、固体分含量、附着力、柔韧性、耐冲击性、硬度、表面电阻率等。在涂料产品出厂前这些项目已做过检测,在使用前应根据有关技术文件进行抽查,表5列出的是油罐导静电涂料抽检项目指标及试验方法。

    表5金属油罐导静电涂料抽检项目指标及试验方法    

表 5 金属油罐导静电涂料抽检项目指标及试验方法

4.2表面处理工艺规程[1]

    (1)清洗罐壁:首先去除油脂或油污,采用合适的有机溶剂,或蒸汽,或添加缓蚀剂的热碱清洗;其次罐壁如被酸、碱、盐污染,可用高压清水、热水或水蒸汽冲洗干净;最后再清洗表面的毛刺、焊渣、积尘、疏松的氧化皮以及旧涂层等。(2)喷砂除锈应满足下列规定:①压缩空气应干燥洁净,不得含有水分和油污。空气过滤器的填料应定期更换,空气缓冲罐内积液应及时排放;②磨料应具有一定的硬度和冲击韧性,不得含有油污。天然砂应选用质坚有棱的金刚砂、石英砂、硅质河砂等,其含水量不应大于1%。严禁使用海砂;③当喷嘴出口端的直径磨损量超过起始内径的20%时,喷嘴不得继续使用;④喷砂作业完毕后,用干燥、清洁的压缩空气清理喷砂表面,其表面达到GB/T8923规定的Sa2.5级;金属热喷涂达到GB/T8923规定的Sa3级;表面粗糙度应达到GB/6060.5《表面粗糙度比较样板抛(喷)丸、喷砂加工表面》的规定;⑤喷砂操作时,处理完的钢铁表面,所处环境空气相对湿度不应大于85%,并且钢铁表面不应出现结露现象。在此条件下,表面处理完成后应于4h内涂装涂料;当所处环境的相对湿度较低时(≤40%),可以适当延长涂料涂装于钢铁表面的时间,但最长不应超过12h。

    4.3涂装工艺规程

    (1)施工环境条件:温度为5～38℃,最大相对湿度为85%,罐体表面应干燥清洁。在有雨、雾、雪和较大灰尘的条件下,禁止户外施工。理想施工环境条件:温度为15～30℃,相对湿度为40%～60%。有特殊要求,以产品说明书要求实施。

    (2)涂装前准备:双组分涂料应严格按使用说明书要求的配比配制,添加专用稀释剂,稀释剂用量一般不大于15%。施工前,可先配置少量涂料进行涂覆试验,测定涂覆工艺适应性及湿膜、干膜的厚度和干燥时间等施工参数。

    (3)涂装方法:可采用无气喷涂、空气喷涂等施工方法。对边角处、底板焊缝处不易喷涂施工的表面进行预涂。涂覆应均匀,不得漏涂。底、中、面漆配套施工时,涂料应有一定的色差,以防漏涂。各层涂料施工,必须按照涂料规定的涂装间隔时间进行。

    (4)采用高压无气喷涂时,应满足以下操作规定:①一般情况下,压力宜为10～20MPa。具体压力选用与涂料黏度和一次成膜厚度等因素有关;②喷嘴的选用对涂料的施工影响很大。黏度高,一次性成膜要求较厚,被涂物面积较大,操作者技术熟练,可选用大型号的喷嘴;反之选用小型号喷嘴;③喷涂时,手持喷枪使喷束始终垂直于表面并与被涂表面保持300mm的距离。每一喷道应在前一道上重叠50%。喷枪移动速度应根据膜厚等因素而定。

    (5)采用空气喷涂时,应满足下列操作规定:①要选用合适的喷嘴。进行低黏度涂料或者小面积喷涂时,喷嘴大小1～1.5mm;进行高黏度涂料或者大面积喷涂时,喷嘴2～4mm;②喷涂时,枪嘴距离被涂物表面一般为200～300mm,并成70～80°的角度;③低黏度涂料喷涂压力为0.1～0.2MPa,高黏度涂料喷涂压力为0.2～0.4MPa。

    4.4涂装施工质量控制规程

    (1)外观质量检查:①检查涂层是否有漏涂、鼓泡、流挂、皱皮和返锈等现象;②检查涂层是否平整光滑、颜色是否均匀一致;③用电火花检测非导静电涂层的针孔情况;用5～10倍放大镜检测导电涂层的针孔情况,检查率应不小于涂装面积的5%。

    (2)涂层厚度检查:①每道涂料施工时,用湿膜测厚仪测定湿膜厚度;②涂膜实干后,采用GB/T1764—1979(1989),用磁性测厚仪测定干膜厚度。允许有15%的读数可低于规定值,但每一单独读数不得低于规定值的85%。涂层厚度达不到设计要求时,应增加涂装道数,直至合格为止;③对重点防腐工程的厚度要求采用“90-10”规则,即允许有10%的读数可低于规定值,但每一单独读数不得低于规定值的90%。涂层厚度达不到设计要求时,应增加涂装道数,直至合格为止。

    (3)涂层表面电阻率检查:施工完成待涂膜完全干燥固化后,采用GB/T16906《石油罐导静电涂料电阻率测定法》标准方法,测定涂层表面电阻率。涂层表面电阻率值应在105～109Ω。