水电站油罐防腐涂装新技术
摘要:目前水电站的油罐防腐仍然沿用20世纪80、90年代的技术,即油罐内壁涂S54-1白聚氨酯耐涂料两道,油罐外壁以H06-14环氧漆打底,外涂H04-1灰色环氧磁漆两道。这种防腐技术效果一般,且没有考虑油罐内壁防腐漆的导静电性能要求。通过借鉴石化行业油罐防腐的经验,推荐了一套适用于水电站油罐防腐要求的新技术———水电站油罐内壁的底漆采用环氧富锌防腐蚀涂料,面漆可采用浅色的环氧类或聚氨酯类等导静电防腐蚀涂料,油罐外壁底漆采用环氧漆打底,外涂灰色环氧磁漆两道。
关键词:油罐;防腐;涂料;水电站
油罐的腐蚀泄露会对油库区的安全和环境造成极大威胁,水电站内一般都设有透平油库及绝缘油库,而这些油库都少不了储油罐。因此,对水电站内 油罐的防腐保护是十分必要的。油罐防腐的质量决定了油罐是否能够长久安全运行,防腐技术的应用不当,会给电站的运行带来安全隐患。目前,水电站的油罐防腐 还是沿用20世纪80、90年代的防腐技术,这种防腐技术效果一般,且没有考虑油罐内壁防腐漆的导静电性能要求。随着国内防腐行业的迅猛发展,越来越多的 新型防腐涂料逐渐应用到石油行业油罐的防腐施工中,大大提高了油罐的防腐水平。因此,水电站油罐防腐技术的更新迫在眉睫。
1油罐防腐概述
1.1油罐腐蚀原因
腐蚀是金属因外部介质化学或电化学作用而引起的破坏,由于所在环境状况不同,其腐蚀原因也不同。
由于钢制油罐材料本身的组织、成分、应力及表面不均匀等因素在周围介质(水、离子浓度)作用及环境温度变化条件下,易形成宏观或微 观电池,极易产生腐蚀。地面钢制油罐一般外壁有良好防腐蚀处理,腐蚀较轻,而内壁腐蚀主要是电化学腐蚀,腐蚀严重部位集中在罐顶、罐底水相部位、水油界 面、油气界面。
1.2油罐防腐措施
防止油罐腐蚀的主要方法必须从金属和介质两个方面来考虑。常用的方法有以下4种:
(1)选材。选用低碳(含碳量低于0.2%)、低硫、低磷(硫、磷含量低于0.5%)钢材做油罐材料。这样的防腐效果最好,但油罐的造价较高。
(2)涂料防腐。涂料防腐蚀是依靠涂层将钢基与腐蚀介质隔开,起到保护金属的作用。目前国内应用油罐内的防腐材料品种较多,如环氧树脂、聚氨醇、无机富锌、玻璃鳞片涂料等。
(3)阴极保护。阴极保护技术是电化学保护技术的一种,其原理是向被腐蚀金属结构物表面施加一个外加电流,使被保护结构物成为阴极,从而使得金属腐蚀发生的电子迁移得到抑制,避免或减弱腐蚀的发生。
(4)热喷涂技术。热喷涂是把喷涂的金属原料在高温下熔化,用压缩空气或其他惰性气体将熔化的金属吹成雾状,迅速喷射到预先准备好的金属物体表面上,连续喷射从而形成喷涂层。该保护层能有效地隔绝腐蚀介质的渗透,防止钢基在介质中的电化学腐蚀。
在各种防腐蚀技术中,涂料防腐因其本身的特点备受推崇,应用最为广泛。涂料防腐蚀的特点有以下几点:
(1)施工简便,而且易于现场维修,尤其适用面积较大,造型复杂的钢结构和设备的保护。
(2)涂料防腐蚀既不需要贵重的设备,成本费和施工费也低于其它防腐蚀措施;而且涂装期短,对生产影响小。
(3)涂层的颜色可以作种种标志,有利生产。
1.3油罐涂料防腐设计原则
(1)防腐性。为了保证油罐的使用年限,在油罐碳钢内壁的腐蚀速度大于0.2mm/a的部位要采取防腐蚀措施,使油罐能得到有效保护。
(2)耐油性。为了保证油品质量,如采用涂层防腐,因涂层材料要在原油、透平油、绝缘油等介质中长期浸泡,漆膜必须无变化、不起泡、不剥离、不污染油品。
(3)导静电性。油品属于非极性介质,在运输和存储过程中,由于摩擦、撞击、喷射等一系列接触分离过程,必然会产生和聚集静电,如 果聚集的静电电压达到一定程度就会危及油罐的安全。为此,有关方面于1992年提出了《液体石油产品静电安全规程》(GB13348-92)国家标准,要 求导静电涂料电阻率即体积电阻率不大于100MΩ·m,即表面电阻率ρs<109Ω;中国石化总公司等单位于2001年颁布了《石油罐导静电涂料技术指 标》(GB6950-2001)国家标准,指出导静电涂料电阻率为105Ω<ρs<109Ω,中国涂协于2006年发布了《石油贮罐导静电防 腐蚀涂料涂装与验收规范》(CNCIA-HG/T0001-2006)行业标准,同样要求涂层表面电阻率在105Ω<ρs<109Ω。
(4)施工性。尽量减少使用时对施工者刺激性较大的防腐涂料。
(5)物理机械性能。防腐材料应有优良的物理机械性能,如附着力强、常温固化、不龟裂等特点。
(6)经济性。应从性能价格比考虑,选择防腐性能好且防腐费用合适的涂料。
所以,油罐防腐设计应综合考虑上述各项要求,且应重点考虑防腐性与导静电性。
2油罐防腐技术现状
目前水电站油罐防腐主要采用涂料防腐方式,各大水电设计单位针对油罐涂料防腐设计的技术要求也大体一致。
2.1水电行业的技术要求
《水电站机电设计手册———水力机械》一书中关于油罐涂料有如下技术要求:油罐内壁应涂刷(喷)耐油涂料,一般可用红丹环氧防锈漆(H53-3-3)做底漆,白环氧磁漆(T04-5)做配套面漆。油桶外表面配色可按需要配用,通常以采用灰色的较多。
红丹环氧防锈漆由环氧树脂与防锈颜料、体质颜料混合研磨成的色浆与已二胺固化剂两组分比例混合而成。它防锈性好,附着力强,并具有一定的耐化学药品及溶剂腐蚀的性能,适于油罐内壁打底。
白环氧磁漆由环氧树脂白浆和已二胺双组分按比例组成。它的涂膜坚硬,附着力好,耐油性和耐化学腐蚀性能优异。用于油罐内壁防腐蚀。
2.2各大水电设计院油罐防腐技术要求
绝大部分水电设计单位针对油罐防腐的技术要求基本一致,可总结如下:油罐焊接完毕并试验合格后,应对油罐内壁进行清洗、除锈污杂 质,然后油罐内壁(包括内扶梯)涂S54-1白聚氨酯耐涂料两道(或过氧乙烯耐涂料两道),油罐外壁(包括外扶梯)以H06-14环氧底漆打底,外涂 H04-1灰色环氧磁漆两道。
白聚氨酯耐油涂料(S54-1)由含羟聚脂、环氧树脂和甲苯二异氰酸脂反应而生成的预聚物的单组分固化涂料,它具有良好的机械和耐油性能。适于油罐、油槽的防腐蚀涂装。
环氧底漆(H06-14)由环氧树脂色浆和已二胺固化剂两组分比例混合而成。它的涂膜附着力好、耐水、耐潮、单不易打磨,适于油罐内壁打底防锈。
灰色环氧磁漆(H04-1)由环氧树脂色浆和已二胺(或已二胺加成物)两组分按比例组成。它的涂膜坚硬,附着力、耐油、耐碱、耐化学腐蚀、抗潮性能优异,适于大中型化工装备、装置、贮槽、管道内外壁的防腐蚀涂装。
由以上涂料的性能参数可知,20世纪80、90年代水电站油罐防腐涂料基本能满足当时油罐防腐的要求,但是这几种涂料均有很高的绝缘性,表面电阻率为1015Ω,不能满足油罐内壁防腐涂料的导静电要求。
3新规范对油罐防腐的要求
近年来,随着国家新的油罐防腐及安全规范的出台,行业所沿用的水电站油罐防腐技术已不再适应时代发展的要求,水电站油罐防腐技术的更新势在必行。
3.1新规范要求
《液体石油产品静电安全规程》(GB13348-1992)中关于油罐导静电的技术措施要求为:“油罐、塔等固定设备原则上要求在 多个部位上进行接地。其接地点应设两处以上,接地点沿设备外围均匀设置,其间距不应大于30m。贮罐内壁应使用导静电防腐涂料,涂料体电阻率应低于 100MΩm(表面电阻率应低于109Ω)”。因此,油罐导静电除了要采取接地措施外,油罐内壁所使用的防腐涂料也必须是导静电的。
而目前我们沿用的水电站油罐防腐技术中所采用的防腐涂料并不具备导静电功能,这给水电站的安全生产带来了隐患。
3.2原水电站油罐防腐涂料型号不再使用
《涂料产品分类与命名》(GB/T2705-2003),经审定后由国家标准委批准,国家质量监督检验检疫总局于2003年7月3日发布,于2004年1月1日起实施,它代替了《涂料产品分类命名和型号》(GB/T2705-1992)。新标准取消了GB/T2705-1992中涂料产品型号的规定。因此,原油罐防腐技术要求中的涂料名称已不再是全国通用的涂料代号,越来越多的生产厂家有 了自己的一套涂料命名系统,这将会给油罐制造厂家的涂料采购带来相当的困难。所以,必须更新水电站油罐技术要求中的防腐涂料的名称。
4油罐防腐新技术探讨
4.1油罐内壁防腐技术
4.1.1导静电材料简介
导静电涂料分为本征型和添加型。本征型涂料基体本身具有导电性,但因价格较高,从而使推广应用受到限制。工业实际使用的均为添加型 导静电涂料。添加型即在绝缘体基体中添加导静电剂构成导静电涂料。目前添加型导静电涂料主要是添加导电碳黑的黑色导静电涂料和添加金属或金属氧化物导电粉 的导静电涂料。
4.1.2油罐内壁防腐常用涂装体系
近年来国内出现了大量的导静电防腐蚀涂料,下面配套的油罐涂装体系比较安全可靠,已经在石化行业得到成功的运用。
(1)无机富锌涂料2道+环氧导静电防腐蚀涂料2道;
(2)无机富锌涂料1道+环氧导静电底漆1道+环氧导静电面漆2道;
(3)无机富锌底漆2道+聚氨酯导静电涂料2道;
(4)无机富锌底漆2道+环氧-聚氨酯导静电涂料2道;
(5)环氧富锌底漆1道+云铁环氧中间漆2道+环氧厚浆耐油面漆2道。
4.2油罐外壁用防腐涂料
考虑到油罐使用期长,涂层应有较长的防腐年限,所以,宜选用防锈性好的底漆,保光色性好、易涂覆和维修的面漆。以下为油罐外壁常用涂装体系:
(1)无机富锌底漆打底+灰色环氧磁漆2道;
(2)环氧清漆打底+灰色环氧漆2道;
(3)无机富锌底漆打底+氟碳类防腐涂料2道;
(4)环氧富锌底漆1道+云铁环氧中间漆1道+聚氨酯耐油面漆2道。
4.3建议更新水电站油罐防腐技术要求
参考《钢制石油储罐防腐蚀工程技术规范(GB/T50393-2008)》中关于成品油罐的推荐涂装方案,并考虑到水电站油罐的实际运行情况及经济性要求,建议水电站油罐防腐技术要求更新为:
(1)涂料前,油罐内、外表面(包括内、外扶梯)应作喷砂处理,彻底清除所有锈污、锈皮、焊渣、油污和其它异物,直至母材本色。
(2)油罐内壁(含内扶梯)的底漆采用环氧富锌防腐蚀涂料,面漆可采用浅色的环氧类或聚氨酯类等导静电防腐蚀涂料。涂层干膜厚度不宜低于200μm,其中底板内表面不宜低于300μm。油罐内壁导静电材料应符合《钢质石油储罐防腐蚀工程技术规范(GB/T50393-2008)》的要求。
(3)油罐外壁(含外扶梯)底漆采用环氧底漆打底,外涂灰色环氧磁漆两道。
(4)油罐内壁导静电材料施工完毕后,应按照《石油罐导静电涂料电阻率测定方法》(GB16906-1997)对油罐内壁涂料的导静电性进行检测,检测结果应符合《钢制石油储罐防腐蚀工程技术规范(GB/T50393-2008)》中4.1.4条的要求。
(5)建议《水利水电工程设计防火规范》(SDJ278-90)“第八章绝缘油和透平油系统”以及《水力发电厂水力机械辅助系统设计技术规定》(DL/T5066)中补充有关油罐导静电防腐涂漆的具体技术要求。
