一、儲(chǔ)罐的腐蝕
1、儲(chǔ)罐外壁的腐蝕
化工廠都建有大型的儲(chǔ)罐。儲(chǔ)罐外壁受到的腐蝕主要是大氣腐蝕。化工區(qū)空氣中的酸性氣體受到雨水或夏季用于降溫的噴淋水而引起儲(chǔ)罐鋼鐵表面液膜下的氧去極化反應(yīng),當(dāng)氣溫周期性地下降時(shí),溶有電解質(zhì)的水分就會(huì)凝結(jié)于罐體外表面,形成連續(xù)的電解質(zhì)溶液薄膜層,從而造成腐蝕。隨著化工工業(yè)的發(fā)展,大氣具有很強(qiáng)的腐蝕性,沿海地區(qū)空氣中存在著大量的氯離子和其他鹽類,它們沉降在罐體外壁時(shí),就會(huì)形成含有溶解鹽的電解液膜。氯離子的滲透性相當(dāng)強(qiáng),它會(huì)造成嚴(yán)重的局部腐蝕。位于風(fēng)沙較大地區(qū)的儲(chǔ)罐,風(fēng)沙中的沙或灰塵對(duì)儲(chǔ)罐表面覆蓋層會(huì)造成機(jī)械磨蝕。
2、罐底板和邊緣板的腐蝕
由于毛細(xì)作用導(dǎo)致地下水上升,罐底長期處于潮濕的環(huán)境。而且由于底板需要焊接,焊縫附近的防
腐蝕涂層遭到破壞,這里的腐蝕會(huì)格外嚴(yán)重。油罐周邊底板對(duì)沙墊層的壓實(shí)程度明顯低于油罐中心部
位,這會(huì)導(dǎo)致砂墊層沙孔隙中氧含量不均勻,很容易造成氧濃差電池,即罐底板中心部位為陽極、周邊
區(qū)域?yàn)殛帢O,導(dǎo)致中心部位腐蝕狀況比周邊部位厲害得多。
儲(chǔ)罐在使用中存在加熱清罐或者儲(chǔ)存中間品的要求,當(dāng)油罐的溫度較高時(shí),罐底板周圍地下水蒸
發(fā),使鹽分濃度增加,增大了腐蝕程度。儲(chǔ)罐在使用一段時(shí)間后,由于儲(chǔ)油量的載荷變化而引起罐體變
形,另外就是由于環(huán)境溫度的變化使底板發(fā)生膨脹和收縮,這些都會(huì)導(dǎo)致罐體底板與基礎(chǔ)形成裂縫,該
裂縫會(huì)隨著油罐的運(yùn)行而膨脹與收縮,這樣就會(huì)給外界腐蝕介質(zhì)如雨水的進(jìn)入提供了通道,積水就會(huì)造
成縫隙腐蝕。因此,可以看出,儲(chǔ)罐底板外表面和底板邊緣區(qū)域是腐蝕比較嚴(yán)重的區(qū)域,存在著各種不
同類型的腐蝕,需要重點(diǎn)關(guān)注。
罐區(qū)地下是電流較為復(fù)雜的區(qū)域,罐區(qū)管網(wǎng)有陰極保護(hù)而儲(chǔ)罐未受保護(hù)時(shí)則可能形成雜散電流干擾
影響,當(dāng)周圍有電焊機(jī)施工、電氣化鐵路、直流用電設(shè)備時(shí)則也可能產(chǎn)生雜散電流。雜散電流的存在加
劇了儲(chǔ)罐罐底板和邊緣板的腐蝕,也給儲(chǔ)罐底板和邊緣板的防腐增加了難度。
3、保溫層下的腐蝕
保溫層下腐蝕是指對(duì)于高溫保溫或低溫保冷的鋼結(jié)構(gòu)管道、儲(chǔ)罐或設(shè)備,由于其外表面被保溫層所
覆蓋,在正常運(yùn)行尤其是發(fā)生熱循環(huán)的條件下,由于保溫層下的水分發(fā)生冷凝,從而造成局部的電解質(zhì)
溶液聚集,進(jìn)而引起鋼材的腐蝕現(xiàn)象,保溫
層下的腐蝕非常嚴(yán)重。保溫層下腐蝕的嚴(yán)重性在于無法及時(shí)發(fā)現(xiàn),一般為了美觀效果,在做完保溫層后
往往在保溫材料外面包覆一層不銹鋼或鋁箔。因此,石化煉化企業(yè)往往發(fā)現(xiàn)保溫層下腐蝕時(shí)已經(jīng)太遲
了,經(jīng)常導(dǎo)致各種失效事故的發(fā)生。尤其是當(dāng)運(yùn)行溫度低于 150 ℃ 時(shí),保溫層下往往會(huì)存在一定量的
冷凝水而處于潮濕狀態(tài),這會(huì)導(dǎo)致基材長期處于封閉高溫且潮濕的環(huán)境下,基材會(huì)以數(shù)十倍于常規(guī)腐蝕
速率發(fā)生腐蝕。研究表明:發(fā)生保溫層下腐蝕的概率在設(shè)備運(yùn)行 5 年以上后將大幅上升,而運(yùn)行 10 年
后的保溫層中60%都含有腐蝕性冷凝水。對(duì)于石化行業(yè)而言,保溫層下的腐蝕還有其特殊性,就是由于石
化行業(yè)涉及到很多不同工藝,因此在保溫層下的鋼結(jié)構(gòu)往往還要經(jīng)歷熱循環(huán)的過程。而對(duì)傳統(tǒng)耐高溫涂
料而言,由于熱膨脹系數(shù)與鋼鐵的不同,經(jīng)歷熱循環(huán)往往導(dǎo)致涂層內(nèi)應(yīng)力增加,最終造成涂層的早期失
效,這也進(jìn)一步加劇了保溫層下的腐蝕問題。保溫層下的腐蝕是石化煉化領(lǐng)域需要重點(diǎn)關(guān)注的腐蝕問
題?,F(xiàn)在一些管道儲(chǔ)罐采用隔熱保溫防腐一體化的涂層體系沒有保溫層和防腐涂層的間隔,而不存在冷
凝水的空間,從而解決了保溫層下的腐蝕問題。
二、 儲(chǔ)罐外壁防腐蝕涂料
儲(chǔ)罐外壁根據(jù)具體的實(shí)際環(huán)境可分為大氣腐蝕環(huán)境下鋼結(jié)構(gòu)表面、保溫罐外壁、洞穴儲(chǔ)罐外壁、罐
底板下表面、罐底外邊緣板與基礎(chǔ)連接處等部位。由于這些不同的部位面臨的腐蝕環(huán)境不同,因此應(yīng)采
用不同的防腐配套方案。
1、常規(guī)儲(chǔ)罐外壁
該區(qū)域是典型的大氣區(qū)腐蝕環(huán)境,由于儲(chǔ)罐所處位置不同、氣候
條件不一樣、腐蝕環(huán)境不同,可參考ISO 12944-5-2018《防護(hù)涂料體系》、GB/T 50393-2017《鋼質(zhì)石油
儲(chǔ)罐防腐蝕工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》、SY/T 0320-2010《鋼質(zhì)儲(chǔ)罐外防腐層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》等標(biāo)準(zhǔn),根據(jù)腐蝕環(huán)境和
耐久性要求設(shè)計(jì)涂層體系。針對(duì)該區(qū)域,隨著涂料技術(shù)的發(fā)展,加上業(yè)主對(duì)昂貴的維修費(fèi)用的關(guān)注,在
引入壽命周期費(fèi)用分析(life cycle cost analyst)的概念后,為了減少維護(hù)涂裝次數(shù),目前最為常用
的重防腐涂料體系是以環(huán)氧富鋅底漆或無機(jī)硅酸鋅底漆/環(huán)氧云鐵中間漆/丙烯酸聚氨酯面漆為主的配套
體系。表3-3-55為參考ISO 12944-5-2018 《防護(hù)涂料體系》針對(duì)C5腐蝕環(huán)境下的設(shè)計(jì)使用壽命在15
25 年的一個(gè)典型涂料配套體系。
2、保溫罐外壁
該區(qū)域?qū)儆诒貙酉碌姆栏?,由于?chǔ)罐外壁的保溫層下不像化工管線那樣溫度很
高,超過200℃以上的比較罕見。參考SY/T 0320-2010和HG/T 5178-2017以及NACE SP 0198-2010標(biāo)
準(zhǔn),針對(duì)不同的溫度范圍配套設(shè)計(jì)。
3、儲(chǔ)罐底板
儲(chǔ)罐罐底通常鋪有瀝青砂墊層,罐底下表面不直接與土壤和巖層接觸,但也
存在許多腐蝕因素。另外,罐底板下表面是先做防腐蝕涂層,然后再焊接安裝,焊接時(shí)焊縫周圍的涂層
會(huì)被燒掉,造成焊縫處的材質(zhì)不均,又沒有涂層保護(hù),因此容易出現(xiàn)腐蝕問題。GB/T 50393-2017規(guī)定針
對(duì)儲(chǔ)罐罐底下表面是要求涂料與外加電流陰極保護(hù)聯(lián)合使用的;其中涂料部分根據(jù)儲(chǔ)罐使用溫度不同和
土壤腐蝕等級(jí)的差異,分別推薦采用不同膜厚的環(huán)氧涂料和酚醛環(huán)氧涂料。另外一種做法是在焊縫100mm
范圍內(nèi)設(shè)計(jì)可焊接性無機(jī)硅酸鋅底漆,其他區(qū)域設(shè)計(jì)為環(huán)氧涂料或者酚醛環(huán)氧涂料,這樣可避免在投入
使用進(jìn)行陰極保護(hù)前焊縫處的腐蝕問題。
三、 儲(chǔ)罐內(nèi)壁防腐涂料
1、原油儲(chǔ)罐內(nèi)部防腐涂料
由于原油中雜質(zhì)含量較多,在罐底容易滯留析出水和雜質(zhì),析出溶液
呈酸性,因此具有很強(qiáng)的腐蝕性;而且不同產(chǎn)地的原油,其物性和腐蝕性不一樣,因此針對(duì)原油儲(chǔ)罐內(nèi)
壁的防腐配套設(shè)計(jì),首先需要注意的是分析原油的腐蝕性,在此基礎(chǔ)上再進(jìn)行合理的防腐配套設(shè)計(jì)。這
里主要介紹一般情況下原油儲(chǔ)罐的防腐涂料選擇和使用,針對(duì)特殊情況需要根據(jù)相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)和規(guī)定特殊
考慮。
2、中間產(chǎn)品罐內(nèi)部防腐涂料
中間產(chǎn)品的腐蝕性小于原油,但是中間品可能出現(xiàn)溫度比較高的情況。一般對(duì)中間產(chǎn)品儲(chǔ)罐,根據(jù)
溫度范圍選擇環(huán)氧導(dǎo)靜電涂料或者酚醛環(huán)氧導(dǎo)靜電涂料;溫度≤80℃選擇環(huán)氧導(dǎo)靜電涂料,溫度在80
120℃之間的,選擇酚醛環(huán)氧導(dǎo)靜電涂料;同時(shí),考慮到底部和頂部的腐蝕性更嚴(yán)重一些,設(shè)計(jì)配套時(shí)底
部和頂部比罐內(nèi)壁其他部位的膜厚會(huì)更厚一些;有些廠家也采用“無機(jī)硅酸鋅底漆+環(huán)氧或酚醛環(huán)氧導(dǎo)靜
電涂料”配套方案,該配套體系利用無機(jī)硅酸鋅優(yōu)異的防腐性能、耐熱性和導(dǎo)靜電性能,在滿足導(dǎo)靜電
的基礎(chǔ)上可提供更優(yōu)異的防腐性能。
3、成品油罐內(nèi)部防腐涂料
由于成品油純度比較高、雜質(zhì)含量少,因此它的腐蝕性是最輕的。成品油儲(chǔ)罐的配套設(shè)計(jì)可直接參
考中間產(chǎn)品儲(chǔ)罐,一般都是采用環(huán)氧或者酚醛環(huán)氧導(dǎo)靜電漆,底部和頂部比罐內(nèi)壁其他部位的膜厚會(huì)更
厚一些。與中間產(chǎn)品儲(chǔ)罐不同的是,由于成品油溫度較低而且雜質(zhì)含量少、體系pH值基本為中性范圍,
因此成品油儲(chǔ)罐可以單獨(dú)使用無機(jī)硅酸鋅底漆滿足防腐和導(dǎo)靜電的要求;同時(shí),也可采用“環(huán)氧富鋅底
漆+導(dǎo)靜電涂料”配套體系滿足防腐性能和導(dǎo)靜電的要求。
4、污水罐內(nèi)部防腐涂料
污水罐的化學(xué)成分比較復(fù)雜,包含各類無機(jī)雜質(zhì)、有機(jī)雜質(zhì)及腐蝕性介質(zhì)。根據(jù)污水中化學(xué)品的腐
蝕性可以選擇環(huán)氧涂料、酚醛環(huán)氧涂料或者是乙烯基酯涂料。乙烯基酯涂料可以提供比環(huán)氧涂料或酚醛
環(huán)氧涂料更優(yōu)異的耐化學(xué)品性。常見的用于內(nèi)襯里的乙烯基酯涂料包括標(biāo)準(zhǔn)雙酚A型及酚醛環(huán)氧型,酚
醛環(huán)氧型可以提供更好的耐溫性和耐化學(xué)品性。乙烯基酯涂料一般都是采用玻璃鱗片作為功能性填料,
利用玻璃鱗片在漆膜中形成的迷宮效應(yīng)加強(qiáng)屏蔽作用;同時(shí)玻璃鱗片在漆膜中可以降低乙烯基酯固化過
程中體積收縮性形成的內(nèi)應(yīng)力,提高漆膜的抗開裂性。
5、消防水罐內(nèi)部防腐涂料
消防水罐內(nèi)部的介質(zhì)主要是淡水,針對(duì)該區(qū)域,一般采用高固含環(huán)氧涂料、無溶劑環(huán)氧涂料或者酚
醛環(huán)氧涂料。