儲油罐防腐涂料與涂裝若干問題探討
隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展,我國對石油以及石化產(chǎn)品的需求不斷增加。2011 年我國原油消耗量為4.9 億t,其中進口原油占54.8%。國家發(fā)改委等相關部門已制定了石油戰(zhàn)略儲備長期計劃,計劃15 a 內(nèi)投資超過1 000 億元人民幣,建立達到相當于90 d 原油進口量的石油戰(zhàn)略儲備基地。其中一期工程已建成,包括浙江鎮(zhèn)海、舟山岙山、青島黃島和大連新港4 個基地,總儲量約1 400 萬t ;二期工程目前正在進行,計劃儲量近3 000 萬t ;而三期工程計劃儲量亦近3 000 萬t。另外,民間的商業(yè)石油儲備也正在大力開展。預計到2020 年,我國需新增千萬噸級煉油及配套裝置約25 套,新增80~100 萬t 級乙烯裝置約9 套,其它老煉化廠也將進行大規(guī)模技術改造或擴大生產(chǎn)能力。
從原油開采、中轉(zhuǎn)儲存、煉油生產(chǎn)到成品油的儲存,都需要建設大量的儲油罐。我國一些公司也走出國門,在外承接儲油罐建設工程。儲油罐防腐工程質(zhì)量的優(yōu)劣極大地影響著儲罐運行成本、安全和使用壽命。而由于種種原因,一些儲油罐出現(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有發(fā)生,儲罐防腐蝕施工及運行過程中也曾出現(xiàn)重大安全事故。因而,研究儲油罐的腐蝕特點、采取可靠的防腐蝕措施、研制和采用長效可靠的防腐蝕涂料、加強防腐蝕施工管理和質(zhì)量監(jiān)控、更新和完善相關標準規(guī)范等,是值得所有儲罐防腐蝕相關人員研究的課題。
近年來,我國儲油罐的防腐蝕研究取得了很大進展,2008 年,GB 50393—2008《鋼質(zhì)石油儲罐防腐蝕工程技術規(guī)范》頒布實施,在儲罐防腐蝕設計中,尤其是在中石化系統(tǒng)內(nèi)得到了越來越廣泛的應用。關于儲油罐防腐涂料與涂裝,業(yè)內(nèi)各界人士也十分關注,紛紛基于自身所了解的情況,通過論文、會議發(fā)表了自己的觀點,出現(xiàn)了“百家爭鳴”的局面,這也有助于我國儲油罐防腐蝕水平的進步與提高。在此,筆者基于自己對該領域的有限了解,提出一些熱點和難點問題,供大家探討。
一、相關標準規(guī)范
目前我國關于儲油罐防腐涂料與涂裝方面的標準規(guī)范較多,按頒布實施的先后順序列舉如下:
GB 13348—1992《液體石油產(chǎn)品靜電安全規(guī)程》;GB 15599—1995《石油與石油設施雷電安全規(guī)范》;SYT 0087—1995《鋼質(zhì)管道及儲罐腐蝕與防護調(diào)查方法標準》;SY 0007—1999《鋼質(zhì)管道及儲罐防腐蝕工程設計規(guī)范》;GB/T 16906—1997《石油罐導靜電涂料電阻率測定法》;GB 6950—2001《輕質(zhì)油品安全靜止電導率- 附錄D》;CNCIA-HG/T0001—2006《石油貯罐導靜電防腐蝕涂料涂裝與驗收規(guī)范》;GB 50393—2008《鋼質(zhì)石油儲罐防腐蝕工程技術規(guī)范》。
這些標準規(guī)范由于編寫、發(fā)布的單位不同,發(fā)布日期有早有晚,難免在一些問題上存在差異甚至爭議。各方應拋棄成見,密切聯(lián)合起來,綜合各方的意見,并輔以試驗數(shù)據(jù)及應用實例驗證,對相關標準規(guī)范進行修訂和完善,并逐步推出配套性標準規(guī)范,從而避免出現(xiàn)設計單位、建設單位、防腐施工方、監(jiān)理方以及涂料制造商等相關各方無所適從、爭論不休的現(xiàn)象。
二、導靜電防腐蝕涂層的電阻率
GB 50393—2008 中規(guī)定了導靜電型防腐蝕涂層的表面電阻率應為108~1011 Ω,與GB 6950—2001中附錄D、GB 13348—1992、GB 15599—1995、GB/T16906—1997 以及CNCIA-HG/T 0001—2006 中的規(guī)定不同。
就實驗室針對單一導靜電涂料和涂層體系,以及現(xiàn)場對整個導靜電涂層體系的表面電阻率的測量方法和驗收準則,相關標準的規(guī)定也存在差異。而測試儀器/ 測試電壓、相對濕度、底材類型/ 導電性、底漆類型/ 涂層體系、涂層厚度等都對測試結(jié)果有著不同程度的影響。目前各標準規(guī)范以及現(xiàn)場驗收測試有必要進一步考慮這方面因素。
對于導靜電涂料的實驗室檢驗(如第三方抽檢)以及現(xiàn)場對已完工涂層的驗收測試,相關標準規(guī)定的驗收準則是否適用?由于氣候條件的不可控性、底材的多樣性以及涂膜厚度的不均勻性,難免出現(xiàn)實驗室測試與現(xiàn)場驗收測試數(shù)據(jù)出現(xiàn)偏差以及現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)很不穩(wěn)定的情況。如何綜合考慮上述因素,制定切實有效的驗收準則也是需要探討的問題,尤其是關于測試時的環(huán)境條件、科學抽樣和測試數(shù)據(jù)的處理問題。同為導靜電涂層表面電阻率的測量,SJ/T10694—2006 引用了GB/T 2828(ISO 2589)的抽樣程序和數(shù)據(jù)處理方式,這或許可以借鑒。
三、涂料選用與涂層設計
目前,各標準推薦的涂層體系有同有異。筆者基于對相關資料的理解和實際參與儲油罐防腐工作的體會,總結(jié)了以下熱點和難點供大家探討。
3.1 關于富鋅底漆的使用
富鋅底漆可用作純凈油品儲罐的內(nèi)防腐底漆,已得到各界人士的認同。但鑒于鋅的化學活潑性,當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)儲罐內(nèi)壁,或用于水和雜質(zhì)易沉積的油水線以下罐內(nèi)壁及罐底以上表面時,是否會導致鋅粉的快速消耗以及析氫腐蝕的發(fā)生?這有待進一步探討。
一種理論認為,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,在一些保溫儲罐(如原油、重油、渣油等)中是否會發(fā)生這種現(xiàn)象?由于富鋅底漆漆膜是具有導電性和陰極保護功能的涂層,當涂層與陽極保護配合使用時,采用富鋅類防腐蝕涂料是否存在陰極保護功能的重復?是否會影響犧牲陽極的數(shù)量、消耗速度以及強制保護電流密度?
當設計采用無機富鋅底漆時,覆涂和修補問題如果能夠在標準規(guī)范或設計文件中明確,會有助于減少施工方與涂料制造商之間的爭議和摩擦。對富鋅底漆的鋅粉或金屬鋅含量以及相應的檢測方法,相關標準很多但并不統(tǒng)一。GB 50393—2008中規(guī)定干膜的鋅含量≥ 80%,未說明是鋅粉含量還是金屬鋅含量,也未規(guī)定檢測方法標準,這有待進一步明確,與相關標準(如HG/T 3668—2009 等)接軌或許是一個好方法。
3.2 關于防護涂層體系與陰極保護的配套性有的中間產(chǎn)品和成品(如大型重油罐等)儲罐內(nèi)壁底板是否采用犧牲陽極保護,如采用犧牲陽極保護時亦采用導靜電涂層是否合適?
采用陰極保護時,對涂層與陰極保護的配套性要求及檢驗方法應進一步明確;罐底板下表面的涂層設計,由于各標準規(guī)范中沒有提及,實際建設中,是否會出現(xiàn)強制電流保護加非絕緣防護涂層的現(xiàn)象發(fā)生?
3.3 關于中間產(chǎn)品、石腦油、污油、渣油、含硫污水等儲罐內(nèi)防腐
這類儲罐通常只存在于煉化廠,總體看來,令防腐蝕設計者感到為難的問題出現(xiàn)得較多。其主要原因是原油的來源不同以及煉化工藝的差異導致了這類介質(zhì)的組成相對于原油和成品油來說更為復雜(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),而且運行條件各異,這對涂料的選擇來說是一種極大的挑戰(zhàn)。相關標準規(guī)范中推薦的熱噴涂金屬(鋁、鋅、不銹鋼等),由于費用高以及可靠性問題也常令設計者在選擇時猶豫。因而,進一步加強該類儲罐內(nèi)防腐問題的研究就更具有迫切性。
3.4 其它
對于鋼制浮艙內(nèi)表面、儲罐底板下表面的防腐蝕,尤其后者是儲油罐防腐蝕的重點部位,卻鮮有相關標準規(guī)范提及,不能不說是一個遺憾。一些具有掛壁作用的稠油儲罐,其內(nèi)壁中間部位通常不涂漆,做好此類部位裝油前的臨時保護也是切實需要考慮的問題。我國地域遼闊,氣候多樣,不同地區(qū)的大氣環(huán)境腐蝕性級別存在較大差異,因而,對于儲油罐與大氣接觸部位的防腐蝕涂層設計,參照ISO 12944 不失為一種好的選擇。如今,健康、安全和環(huán)保日益受到重視,儲油罐防腐涂料的選用和涂裝作業(yè)過程也宜順應趨勢,相關標準規(guī)范應予以考慮。例如,推動無溶劑、水性等環(huán)境友好型防腐涂料的選用及施工方式的采用。
四、涂料及涂層性能要求與測試
目前各標準規(guī)范對儲油罐內(nèi)用防腐蝕涂料的性能要求及測試存在重單一品種涂料、輕整體涂層;重單一測試項、輕綜合作用的現(xiàn)象。例如,一些標準對涂料或涂層提出了耐熱性、耐水性、耐鹽水性、耐汽油性、耐酸堿性等單一介質(zhì)的耐受性要求。但儲罐實際運行時,涂層卻可能受到水、酸或堿、油、硫化物、芳烴、熱/ 溫度的綜合作用。
由于我國對進口原油的依賴逐步增加,導致原油來源及產(chǎn)地日趨多樣化,尤其是高酸、高含硫原油的進口和使用,這導致儲油罐內(nèi)介質(zhì)組成及腐蝕性差異很大。對各類油品的組成(尤其對防腐蝕涂層有影響的介質(zhì))及儲罐運行條件進行詳細分析統(tǒng)計,從而使其盡可能與實際運行條件相符,并確定具有廣泛代表性的測試用介質(zhì)組成及測試條件,這是需要各相關方聯(lián)合進行的課題。試驗介質(zhì)的標準組成和試驗條件確定后,無疑將對涂料制造商日后進行研發(fā)起到極大的促進作用,也必將大大提高我國儲罐的內(nèi)防腐水平。IMO(國際海事組織)的《原油船貨油艙保護涂層性能標準》中關于涂層性能的實驗室測試,對氣體和浸泡試驗用液體,即綜合考慮了各種介質(zhì),并盡可能地與實際運行相符,這種思路或許可以借鑒。
五、涂裝工藝與質(zhì)量管理
目前,儲油罐的內(nèi)外防腐施工過程,并不全是在試壓結(jié)束并噴砂清理后再進行整體涂裝作業(yè)。以下防腐工藝流程在儲罐建設中也時有采用:鋼板和型材經(jīng)拋丸處理→涂裝部分涂層(車間底漆或底漆亦或底漆+ 中間漆)→焊接、制作、安裝、試壓→再處理→涂后續(xù)漆。該工藝流程雖然有利于保證表面除銹質(zhì)量,減輕危險與不便的罐內(nèi)作業(yè)量,但必然帶來一些新的問題,如車間底漆的性能要求與選用問題(尤其是當車間底漆不完全除去時,對導靜電涂層表面電阻率的影響);二次表面處理問題;罐內(nèi)壁用高交聯(lián)密度的涂層超過最長覆涂間隔問題;運輸、卷板、焊接、安裝、試壓等工序?qū)ν繉拥钠茐男栽u估和修復問題等等。這些問題如果處理不當,會給儲油罐的防腐質(zhì)量埋下隱患。因為沒有相關標準規(guī)范提及,且受費用、工期等因素制約,因而單靠涂料制造商的建議或要求,很難被施工方或其它相關方所接受和執(zhí)行。
自獨山子油罐爆炸事故發(fā)生后,許多罐內(nèi)涂裝作業(yè)已放棄對保證涂層質(zhì)量更為有利的無空氣噴涂施工方式,而改為輥涂施工,這不能不說是個遺憾。我國儲油罐腐蝕控制水平的提高,需要相關各方及各界人士共同努力,加強溝通、密切合作。
六、夢能科技
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