石油儲(chǔ)罐防腐及涂裝常見(jiàn)問(wèn)題
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,對(duì)石油以及石化產(chǎn)品需求不斷增加。2011年我國(guó)原油消耗量4.9億噸,其中進(jìn)口原油占54.8%。國(guó)家發(fā)改委等相關(guān)部門已制定了石油戰(zhàn)略儲(chǔ)備長(zhǎng)期計(jì)劃,計(jì)劃15年時(shí)間內(nèi),投資超過(guò)1000億元人民幣,建立達(dá)到相當(dāng)于90天原油進(jìn)口量的石油戰(zhàn)略儲(chǔ)備基地。其中一期工程包括浙江鎮(zhèn)海、舟山岙山、青島黃島和大連新港四個(gè)基地,總儲(chǔ)量約1400萬(wàn)噸,已建成;二期工程目前正在進(jìn)行,計(jì)劃儲(chǔ)量近3000萬(wàn)噸,預(yù)計(jì)今年完工;而三期工程計(jì)劃儲(chǔ)量亦達(dá)近3000萬(wàn)噸。另外,民間的商業(yè)石油儲(chǔ)備也正在大力開展。
預(yù)計(jì)到2020年,我國(guó)需新增千萬(wàn)噸級(jí)煉油及配套裝置約25套,新增80萬(wàn)~100萬(wàn)噸級(jí)乙烯裝置約9套,其它老煉化廠都將進(jìn)行大規(guī)模技術(shù)改造或擴(kuò)大生產(chǎn)能力。
從原油開采、中轉(zhuǎn)儲(chǔ)存、煉油生產(chǎn)到成品油的儲(chǔ)存,都需要建設(shè)大量的儲(chǔ)油罐。一些中國(guó)公司也走出國(guó)門,在外承接儲(chǔ)油罐建設(shè)工程。儲(chǔ)油罐防腐工程質(zhì)量?jī)?yōu)劣極大地影響儲(chǔ)罐運(yùn)行成本、安全和使用壽命。
而由于種種原因,一些儲(chǔ)油罐出現(xiàn)了防腐涂層早期失效,因腐蝕造成損失和事故的事件也時(shí)有發(fā)生,儲(chǔ)罐防腐蝕施工及運(yùn)行過(guò)程中也曾出現(xiàn)大型安全事故。因而,研究?jī)?chǔ)油罐的腐蝕特點(diǎn)、設(shè)計(jì)可靠的防腐蝕措施、研制和采用長(zhǎng)效可靠的防腐蝕涂料、加強(qiáng)防腐蝕施工管理和質(zhì)量控制、更新和完善相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,是值得所有儲(chǔ)罐防腐蝕相關(guān)人員研究的課題。
近年來(lái),儲(chǔ)油罐的防腐蝕研究取得了很大進(jìn)展,2008年,《GB 50393-2008 鋼質(zhì)石油儲(chǔ)罐防腐蝕工程技術(shù)規(guī)范》頒布實(shí)施,在儲(chǔ)罐防腐蝕設(shè)計(jì)中,尤其是中石化系統(tǒng)內(nèi)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。
關(guān)于儲(chǔ)油罐防腐涂料與涂裝,業(yè)內(nèi)各界人士也十分關(guān)注,紛紛基于自身所了解的情況,通過(guò)論文、會(huì)議發(fā)表了自已的觀點(diǎn),出現(xiàn)了“百家爭(zhēng)鳴”的局面,這也有助于我國(guó)儲(chǔ)油罐防腐蝕水平的進(jìn)步與提高。在此,筆者也基于自已對(duì)該領(lǐng)域的有限了解,提出一些熱點(diǎn)難點(diǎn)問(wèn)題,供大家探討。
1 關(guān)于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范
目前國(guó)內(nèi)關(guān)于儲(chǔ)油罐防腐涂料與涂裝方面的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范較多,按發(fā)行時(shí)間先后順序列舉如下:
GB 13348-92 液體石油產(chǎn)品靜電安全規(guī)程
GB 15599-95 石油與石油設(shè)施雷電安全規(guī)范
SYT0087-95 鋼質(zhì)管道及儲(chǔ)罐腐蝕與防護(hù)調(diào)查方法標(biāo)準(zhǔn)
SY/J0007-1999 鋼質(zhì)管道及儲(chǔ)罐防腐蝕工程設(shè)計(jì)規(guī)范
GB/T 16906-1997 石油罐導(dǎo)靜電涂料電阻率測(cè)定法
GB6950-2001 輕質(zhì)油品安全靜止電導(dǎo)率-附錄D
CNCIA-HG/T 0001-2006石油貯罐導(dǎo)靜電防腐蝕涂料涂裝與驗(yàn)收規(guī)范
GB 50393-2008 鋼質(zhì)石油儲(chǔ)罐防腐蝕工程技術(shù)規(guī)范
這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,由于編寫、發(fā)布的單位不同,發(fā)布日期有早有晚,難免在一些問(wèn)題上存在差異甚至爭(zhēng)議。也許,各方拋棄成見(jiàn),密切聯(lián)合起來(lái),綜合各方的意見(jiàn),并輔以試驗(yàn)數(shù)據(jù)及應(yīng)用事例驗(yàn)證,對(duì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行修訂和完善并逐步推出配套性標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范,對(duì)提高我國(guó)儲(chǔ)油罐防腐蝕水平來(lái)說(shuō)無(wú)疑是最好的選擇。從而避免出現(xiàn)設(shè)計(jì)單位、建設(shè)單位、防腐施工方、監(jiān)理方以及涂料制造商等相關(guān)各方無(wú)所適從、爭(zhēng)論不休的現(xiàn)象。
2 關(guān)于導(dǎo)靜電防腐蝕涂層的電阻率
GB50393-2008中規(guī)定了導(dǎo)靜電型防腐蝕涂層的的表面電阻率應(yīng)為108~1011Ω,與GB6950-2001中附錄D、GB13348-92、GB15599-95、GB/T16906-1997以及CNCIA-HG/T0001-2006中的規(guī)定不同。
就實(shí)驗(yàn)室針對(duì)單一導(dǎo)靜電涂料和涂層體系,以及現(xiàn)場(chǎng)對(duì)整個(gè)導(dǎo)靜電涂層體系的表面電阻率測(cè)量方法和驗(yàn)收準(zhǔn)則,相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定也存在差異。而測(cè)試儀器/測(cè)試電壓、相對(duì)濕度、底材類型/導(dǎo)電性、底漆類型/涂層體系、涂層厚度都對(duì)測(cè)試結(jié)果有著不同程度的影響。目前各標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定以及現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收測(cè)試有必要進(jìn)一步考慮這方面因素。
對(duì)于導(dǎo)靜電涂料的實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)(如第三方抽檢)以及現(xiàn)場(chǎng)對(duì)已完工涂層的驗(yàn)收測(cè)試,相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的驗(yàn)收準(zhǔn)則是否適用?這對(duì)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試可能不是問(wèn)題,但現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí),由于氣候條件的不可控性、底材多樣性以及涂膜厚度的不均勻性,難免出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試與現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收測(cè)試數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差以及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)很不穩(wěn)定的情況。如何綜合考慮上述因素,制定切實(shí)有效的驗(yàn)收準(zhǔn)則,也是需要探討的問(wèn)題,尤其是關(guān)于測(cè)試時(shí)的環(huán)境條件、科學(xué)抽樣和測(cè)試數(shù)據(jù)處理問(wèn)題。同為導(dǎo)靜電涂層表面電阻率的測(cè)量,SJ/T10694-2006引用了GB/T2828(ISO2589)的抽樣程序和數(shù)據(jù)處理方式,這或許可以借鑒。
3 關(guān)于涂料選用與涂層設(shè)計(jì)
目前,各標(biāo)準(zhǔn)推薦的涂層體系有同有異。筆者基于對(duì)相關(guān)資料的理解和實(shí)際參與儲(chǔ)油罐防腐工作的體會(huì),覺(jué)得有以下熱點(diǎn)難點(diǎn)問(wèn)題可供大家探討。
3.1關(guān)于富鋅底漆的使用
富鋅底漆可用于純凈油品儲(chǔ)罐的內(nèi)防腐底漆,是得到各界人士認(rèn)同的。但鑒于鋅的化學(xué)活潑性,當(dāng)用于含水及其它雜質(zhì)(如硫化物)的油品(如中間產(chǎn)品、渣油、污油等)儲(chǔ)罐內(nèi)壁,以及用于水和雜質(zhì)易沉積的油水線以下罐內(nèi)壁及罐底以上表面時(shí),效果如何?是否會(huì)導(dǎo)致鋅粉的快速消耗以及析氫腐蝕的發(fā)生?有待進(jìn)一步探討。
一種理論認(rèn)為,鋅在大于54℃和有酸堿等介質(zhì)存在的情況下,可能發(fā)生極性逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象,在一些保溫儲(chǔ)罐(如原油、重油、渣油等)中是否會(huì)發(fā)生?
由于富鋅底漆漆膜是具有導(dǎo)電性和陰極保護(hù)功能的涂層,當(dāng)涂層與陽(yáng)極保護(hù)配合使用時(shí),采用富鋅類防腐蝕涂料,是否存在陰極保護(hù)功能的重復(fù)?是否會(huì)影響犧牲陽(yáng)極的數(shù)量和消耗速度以及強(qiáng)制保護(hù)電流密度?
當(dāng)設(shè)計(jì)采用無(wú)機(jī)富鋅底漆時(shí),覆涂和修補(bǔ)問(wèn)題如果能夠在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范或設(shè)計(jì)文件中明確,會(huì)有助于減少涂裝施工商與涂料制造商之間的爭(zhēng)議和摩擦。
對(duì)富鋅底漆的鋅粉或金屬鋅含量以及相應(yīng)的檢測(cè)方法,相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)很多且并不統(tǒng)一。GB50393-2008中規(guī)定干膜鋅含量≥80%,未說(shuō)明是鋅粉含量還是金屬鋅含量,也未規(guī)定檢測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn),這有待進(jìn)一步明確,與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)(如HG/T3668-2009等)接軌或許是一個(gè)好辦法。
3.2關(guān)于防護(hù)涂層體系與陰極保護(hù)的配套性
有的中間產(chǎn)品和成品(如大型重油罐等)儲(chǔ)罐內(nèi)壁底板是否會(huì)采用犧牲陽(yáng)極保護(hù),如采用犧牲陽(yáng)極保護(hù)時(shí)亦采用導(dǎo)靜電涂層是否合適?
采用陰極保護(hù)時(shí),對(duì)涂層與陰極保護(hù)的配套性要求及檢驗(yàn)方法可以進(jìn)一步明確;
罐底板下表面的涂層設(shè)計(jì),由于各標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范沒(méi)有提及,實(shí)際建設(shè)中,是否會(huì)出現(xiàn)強(qiáng)制電流保護(hù)加非絕緣防護(hù)涂層的現(xiàn)象發(fā)生?
3.3關(guān)于中間產(chǎn)品、石腦油、污油、渣油、含硫污水等儲(chǔ)罐內(nèi)防腐
這類儲(chǔ)罐通常只存在于煉化廠,匯集各方面的資料來(lái)看,出現(xiàn)問(wèn)題較多,也是防腐蝕設(shè)計(jì)者感到為難的問(wèn)題。究其原因,主要是因?yàn)樵蛠?lái)源不同以及煉化工藝差異,導(dǎo)致這類介質(zhì)的組成相對(duì)于原油和成品油來(lái)說(shuō)更為復(fù)雜(通常含有芳烴、酸堿鹽、水、硫化物等介質(zhì)以及溫度的綜合作用),而且運(yùn)行條件各異,這對(duì)涂料選擇來(lái)說(shuō)是一種極大的挑戰(zhàn)。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中推薦的熱噴涂金屬(鋁、鋅、不銹鋼等)由于費(fèi)用高以及可靠性問(wèn)題也常令設(shè)計(jì)者在選擇時(shí)猶豫。因而,各相關(guān)方進(jìn)一步加強(qiáng)該類儲(chǔ)罐內(nèi)防腐問(wèn)題研究具有更現(xiàn)實(shí)的急切性。
3.4其它
對(duì)于鋼制浮艙內(nèi)表面、儲(chǔ)罐底板下表面的防腐蝕,尤其后者是儲(chǔ)油罐防腐蝕的重點(diǎn)部位,卻鮮有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范提及,不能不說(shuō)是一個(gè)遺憾。
一些具有掛壁作用的稠油儲(chǔ)罐,內(nèi)壁中間部位通常不涂漆,對(duì)這此類部位裝油前的臨時(shí)保護(hù),也是切實(shí)需要考慮的問(wèn)題。
我國(guó)地域遼闊,氣候多樣,不同地區(qū)的大氣環(huán)境腐蝕性級(jí)別存在較大差異,因而,對(duì)于儲(chǔ)油罐與大氣接觸部位的防腐蝕涂層設(shè)計(jì),參照ISO12944不失為一種好的選擇。
健康、安全和環(huán)境保護(hù)日益受到重視,儲(chǔ)油罐防腐涂料的選用和涂裝作業(yè)也宜順應(yīng)趨勢(shì),相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)應(yīng)予以考慮。例如鼓勵(lì)(至少不阻礙)無(wú)溶劑、水性等環(huán)境友好防腐涂料的選用及施工方式的采用。
4 關(guān)于涂料及涂層性能要求與測(cè)試
目前各標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范對(duì)儲(chǔ)油罐內(nèi)用防腐蝕涂料的性能要求及測(cè)試存在重單一品種涂料、輕整體涂層;重單一測(cè)試項(xiàng)、輕綜合作用的現(xiàn)象。例如,一些標(biāo)準(zhǔn)對(duì)涂料或涂層提出了耐熱、耐水、耐鹽水、耐汽油、耐酸堿等單一介質(zhì)的耐受性要求。但儲(chǔ)罐實(shí)際運(yùn)行時(shí),涂層卻可能是受到水、酸堿、油、硫化物、芳烴、熱/溫度的綜合作用。
由于我國(guó)對(duì)進(jìn)口原油的依賴逐步增加,導(dǎo)致原油來(lái)源及產(chǎn)地日趨多樣化,尤其是高酸、高含硫原油的進(jìn)口和使用,這導(dǎo)致儲(chǔ)油罐內(nèi)介質(zhì)組成及腐蝕性差異很大。對(duì)各類油品的組成(尤其對(duì)防腐蝕涂層有影響的介質(zhì))及儲(chǔ)罐運(yùn)行條件進(jìn)行詳細(xì)分析統(tǒng)計(jì),從而確定盡可能與實(shí)際運(yùn)行條件相符并具有廣泛代表性的測(cè)試用介質(zhì)組成和測(cè)試條件,是需要各相關(guān)方聯(lián)合進(jìn)行的課題。試驗(yàn)介質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)組成和試驗(yàn)條件確定后,對(duì)涂料制造商的研發(fā)無(wú)疑也會(huì)起到極大的促進(jìn)作用,也必將大大提高我國(guó)儲(chǔ)罐的內(nèi)防腐水平。
IMO原油船貨油艙涂層性能標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于涂層性能的實(shí)驗(yàn)室測(cè)試,對(duì)氣體和浸泡試驗(yàn)用液體,即綜合考慮了各種介質(zhì),并盡可能地與實(shí)際運(yùn)行相符,這種思路或許可以借鑒。
5 關(guān)于涂裝工藝與管理
目前,儲(chǔ)油罐的內(nèi)外防腐施工,并不全是在試壓結(jié)束之后再噴砂清理后進(jìn)行整體涂裝作業(yè)。以下防腐工藝流程在儲(chǔ)罐建設(shè)中也時(shí)有采用:鋼板和型材經(jīng)拋丸處理→涂裝部分涂層(有時(shí)是車間底漆、有時(shí)是底漆、有時(shí)是底漆+中間漆)→焊接、制作、安裝、試壓→再處理→涂后續(xù)漆。這種工藝流程雖然有利于保證表面除銹質(zhì)量和減輕危險(xiǎn)與不便的罐內(nèi)作業(yè)量,但必然帶來(lái)一些新的問(wèn)題,如車間底漆的性能要求與選用問(wèn)題(尤其是當(dāng)車間底漆不完全除去時(shí),對(duì)導(dǎo)靜電涂層表面電阻率的影響);二次表面處理問(wèn)題;罐內(nèi)壁用高交聯(lián)密度的涂層超過(guò)最長(zhǎng)覆涂間隔問(wèn)題;運(yùn)輸、卷板、焊接、安裝、試壓等工序?qū)ν繉拥钠茐男栽u(píng)估和修復(fù)問(wèn)題等等。這些問(wèn)題如果處理不好,會(huì)給儲(chǔ)油罐防腐質(zhì)量埋下隱患。而因?yàn)闆](méi)有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范提及,單靠涂料制造商的建議或要求,受費(fèi)用、工期等制約因素,很難被施工商或其它相關(guān)方所接受和執(zhí)行。
自獨(dú)山子油罐爆炸事件發(fā)生后,儲(chǔ)多罐內(nèi)涂裝作業(yè)已放棄對(duì)保證涂層質(zhì)量更為有利的無(wú)空氣噴涂施工方式,而改為輥涂施工,這不能不說(shuō)是個(gè)遺憾。
6 結(jié)語(yǔ)
我國(guó)儲(chǔ)油罐腐蝕控制水平的提高,需要相關(guān)各方及各界人士共同努力,加強(qiáng)溝通、密切合作。