引言

作為三大化石燃料之一，與煤和石油相比，天然氣便于運輸且貯存效率高，燃燒完全、排放污染少。隨著我國對天然氣的需求逐年上升，LNG接收站新建、擴建項目也陸續(xù)展開，以增加LNG接收能力。 為了便于運輸，LNG接收站大多建于沿海地區(qū)，所處環(huán)境較惡劣，無論是混凝土結構或鋼結構在建設與投入使用的過程中，都會產(chǎn)生較強烈的腐蝕現(xiàn)象。根據(jù)ISO 12944-2大氣腐蝕性環(huán)境分類，沿海LNG接收站所處環(huán)境屬于C5等級，碼頭區(qū)域的腐蝕環(huán)境甚至達到CX等級。LNG接收站內(nèi)不同的設備設施，所處環(huán)境、工況各不相同。制定防腐方案時需要考慮到不同的腐蝕環(huán)境并采取相應的涂層配套體系。

1、法蘭螺栓防腐

LNG接收站的法蘭連接一般采用與管體相同的防腐配套設計，在管道和設備連接、試壓完成后方能開展防腐涂裝施工，防腐涂層難以完全覆蓋緊固件所有縫隙，結構邊緣涂裝質(zhì)量難以保障。在連接件或緊固件的縫隙處易積存鹽分和水分形成電解液，不同位置氧濃度分布不同，會形成氧濃差電池加速腐蝕，見圖1。 圖1 某LNG接收站法蘭螺栓腐蝕 LNG站場的螺栓螺母緊固件一般采用電鍍鋅和熱鍍鋅處理技術，在海洋大氣環(huán)境中防腐壽命較短。粉末滲鋅技術是利用金屬原子熱擴散作用，在加熱狀態(tài)下活性鋅原子逐漸滲入鋼鐵構件表面，形成不同鋅鐵比例的合金保護涂層。與傳統(tǒng)鍍鋅工藝相比，滲鋅鍍層厚度均勻且可以準確控制，耐腐蝕性強，滲鋅過程溫度低，不影響構件機械性能，沒有氫脆現(xiàn)象，生產(chǎn)過程無污染。粉末滲鋅所形成的合金涂層相對均勻，與涂層間附著性能較好。目前滲鋅防腐蝕處理技術已運用到海上油田緊固件，得到了現(xiàn)場試驗檢驗。

2、儲罐外防腐

混凝土儲罐長時間服役后會發(fā)生不同程度開裂，見圖2。隨著混凝土裂紋的增長，涂層材料可能會產(chǎn)生裂紋，導致涂層體系失效。目前，LNG儲罐主要應用“環(huán)氧底漆+環(huán)氧云鐵中間漆+脂肪族聚氨酯面漆”方案，該配套體系，經(jīng)濟性好，技術及施工成熟度高。但該配套體系壽命一般為3~5 a，維修成本高，且柔韌性一般，斷裂伸長率低。 圖2 某LNG接收站儲罐涂層開裂 為了避免混凝土儲罐外涂層發(fā)生開裂，采用延伸率和抗張強度更優(yōu)異的材料是一個較好的選擇。聚脲材料目前已經(jīng)在多個接收站儲罐中得到了應用，該類材料耐老化性能優(yōu)良，產(chǎn)品使用壽命較長，可降低運行維護成本。儲罐外聚脲涂層一般由環(huán)氧底漆、聚脲中間漆和脂肪族聚氨酯面漆組成，聚脲材料替代了傳統(tǒng)的環(huán)氧云鐵中間漆，構成了聚脲涂層體系。其成膜為雙組份直接反應固化，無揮發(fā)溶劑。形成的聚脲材料斷裂伸長率高，在混凝土產(chǎn)生裂縫后仍能有效隔離外部腐蝕因子，因此具有優(yōu)異防腐性能。

3、保溫工業(yè)管線、設備防腐

LNG接收站中，很多設備、管線長期保持在-160 ℃左右的溫度條件下運行。低溫環(huán)境下管線和設備表面長期凝露，進而為青苔的生長提供了環(huán)境，也為電化學腐蝕提供了電解液，加速了腐蝕的發(fā)生，見圖3。沿海環(huán)境下空氣中存在大量氯離子，在管道施工期間，這些氯離子會對不銹鋼表面的氧化物保護膜進行破壞，即使在有保冷層保護的情況下，保冷材料吸附的氯離子依然會與冷凝水結合到達不銹鋼表面，進而在保護膜被破壞的區(qū)域產(chǎn)生點蝕。 圖3 某LNG接收站保溫管線滋生青苔 酚醛環(huán)氧涂料交聯(lián)密度大，耐化學品、耐溫性能優(yōu)良，具有很強的防腐能力，是一個較好的選擇。酚醛環(huán)氧漆有一定的脆性，設計膜厚不宜過大，若需要較厚漆膜可以進行多道噴涂以達到總膜厚度要求。對于不銹鋼管線、設備，通常采取輕微“掃砂”對其表面進行處理以增加表面粗糙度，增強防腐涂層在不銹鋼表面的附著性能。由于金屬磨料噴砂后的顆?？赡軙度氲讲讳P鋼基體，形成電位差造成電化學腐蝕，所以對不銹鋼表面進行噴砂處理時不宜采用金屬磨料。表面處理時，不銹鋼表面粗糙度不宜過大，不銹鋼表面過于粗糙會導致防腐涂層難以完全覆蓋所有波峰，在氯離子存在的環(huán)境下可能會導致點蝕發(fā)生，而在波谷位置涂層會因為過厚而容易開裂。

4、鋼結構防腐

通過調(diào)研分析某些LNG接收站的鋼結構涂層失效情況，發(fā)現(xiàn)部分LNG接收站的鋼結構涂層配套不能滿足沿海的服役環(huán)境要求，且表面處理存在較多問題，導致涂層過早失效。例如，對于支架的隱蔽角及焊縫等位置在進行表面處理時很難徹底，涂裝時隱蔽位置不易涂敷，涂層較薄，且容易有水氣、鹽分積累，導致這種位置涂層易失效，見圖4。 圖4 某LNG接收站鋼結構腐蝕 在對LNG接收站鋼結構進行防腐涂裝時要保證：

（1）涂裝配套滿足環(huán)境要求，考慮到服役環(huán)境為海洋大氣環(huán)境，處于高鹽霧、經(jīng)常暴曬以及濕熱的環(huán)境下，腐蝕環(huán)境非常惡劣，因此所用涂層配套需要根據(jù)NORSOK M501進行涂層老化試驗認證后再投入使用。

（2）加強施工質(zhì)量控制。對于不利于涂裝施工的位置，如鋼結構邊緣，棱角，縫隙、隱蔽角等要重點關注。圓形邊緣便于防腐涂料的連續(xù)施工，且在邊緣處能夠獲得足夠的涂層厚度，一般要求邊緣處的成膜率不能低于50%。在尖銳邊緣上的涂層更容易失效，故鋼結構在制造過程中，尖銳邊緣需要磨圓或倒角，孔沿及切割邊緣的毛邊應去除。進行焊接時，應避免氣孔、凹陷、飛濺等影響涂層施工質(zhì)量的缺陷產(chǎn)生。

5、碼頭棧橋防腐

接收站碼頭棧橋區(qū)域高于海平面10 m左右，海浪飛沫和鹽霧對該區(qū)域的腐蝕影響較大，尤其是碼頭棧橋的下表面腐蝕嚴重。碼頭棧橋下表面腐蝕環(huán)境惡劣，且后期無法進行修補。結合目前海洋平臺的經(jīng)驗，該區(qū)域可以涂裝玻璃鱗片環(huán)氧樹脂涂料及聚氨酯面漆。

玻璃鱗片環(huán)氧漆具有優(yōu)異的抗?jié)B性能和機械強度，且具有較好的耐溫性、耐寒性。玻璃鱗片的加入可以改變涂層結構，鱗片在涂層內(nèi)以相互平行、重疊的方式排列，將涂層分成許多小空間，降低了涂層的收縮應力及膨脹系數(shù)，且能阻礙介質(zhì)擴散迫使其迂回滲入，增大了涂層的抗?jié)B性能及機械強度。玻璃鱗片涂料黏度較大，適用于各類材質(zhì)的防腐施工。

6、碼頭鋼柱防腐

碼頭鋼樁位置受干濕交替環(huán)境的影響，基體表面含鹽量遠大于大氣環(huán)境中的含鹽量，較高的氯離子含量將導致腐蝕電位負移，降低腐蝕發(fā)生的條件。該區(qū)域較高的氧濃度導致陰極的氧去極化反應容易發(fā)生，且會受到陽光照射，溫度相對較高，加速腐蝕，見圖5。 圖5 某LNG接收站碼頭鋼樁腐蝕 目前在海洋工程中較多采用玻璃鱗片環(huán)氧樹脂涂料對碼頭鋼樁進行防腐。蒙乃爾合金(Monel)抗海水腐蝕及抗海生物附著性能優(yōu)良，在海洋石油鋼結構防腐中應用廣泛。鋼管樁的復層防護系統(tǒng)包覆技術由內(nèi)到外由防蝕膏、防蝕帶、玻璃鋼護套組成。此外該防護系統(tǒng)還含有復合防銹劑可將鐵銹轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定化合物，降低了基材表面處理要求。該技術在多個LNG接收站進行了試驗，防護效果優(yōu)良，且服役壽命長。目前該技術主要存在施工工序較多、防銹劑加工制備不易、前期投入成本較高等問題。

7、消防管線防腐

針對消防管線，某些LNG站場采用了碳鋼鍍鋅材質(zhì)，后續(xù)直接在鍍鋅表面刷涂一道面漆，結果導致附著力不夠，造成涂層剝落與基材銹蝕，見圖6。 圖6 某LNG接收站消防管線涂層脫落 在進行表面處理時，鍍鋅消防管線表面的油污、油脂、焊劑、氧化物、鹽分和標記材料等應該被清理干凈。鋅涂層應該用非金屬磨料按照SSPC－SP7掃砂，掃砂結束后鋅涂層應該保持完整。待涂裝表面應該潔凈、干燥、無油脂，直到涂裝第一道漆前應具有指定的粗糙度和清潔度。此外，針對鍍鋅消防管線不能只涂裝一道面漆，低表面容忍環(huán)氧涂料適用于鍍鋅表面，附著力好，能夠提供足夠的防腐性能，可用作底漆。

8、防腐施工

表面處理是涂裝施工的關鍵，表面處理質(zhì)量直接影響后續(xù)涂層的防腐性能和防腐壽命，表面處理程度及粗糙度應滿足所選涂層系統(tǒng)的要求。首先要注意施工環(huán)境，當基材表面溫度低于露點以上3 ℃或者空氣相對濕度＞85%時，禁止噴砂除銹或涂敷作業(yè)。其次，針對不同情況應當采取不同的表面處理方式。例如，不允許噴砂除銹的表面可以進行溶劑清洗并按照SSPC-SP3進行動力工具清理，必要情況下也選擇用動力工具、手動混合方式清理。表面處理后灰塵、噴射磨料等應該從表面清除。對基材表面可能會加速腐蝕或損害涂層的可溶性鹽類要嚴格控制濃度，其中氯離子對于涂層服役壽命危害較大，對于鋼結構表面氯離子含量要控制在最大允許值以下。

結 語

LNG接收站的建設力度正不斷加大，站內(nèi)設施的腐蝕防護工作受到了高度重視。LNG接收站所處環(huán)境相對惡劣，站內(nèi)各設備設施所處環(huán)境又各不相同。制定涂層配套體系時，要根據(jù)各自特點從耐侯性、耐水性、耐老化等多方面考慮，使得整個涂層系統(tǒng)滿足要求，保障各設備設施安全穩(wěn)定運行，節(jié)省不必要的成本。針對后期難以維修的區(qū)域，可適當進行涂裝配套系統(tǒng)優(yōu)化，確保在整個服役周期內(nèi)不會發(fā)生嚴重銹蝕影響生產(chǎn)。腐蝕防護是一個系統(tǒng)的工程，要從設計、材料、施工、檢驗等各個環(huán)節(jié)進行把控，才能保證整個工程的長效防腐。