石油儲罐用防腐蝕涂料與涂裝

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       隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，石油及石油制品日益成為主要的能源和化工原料。石油從原油開采、運輸、貯存到加工都需要使用大量的儲罐。
       近幾年，隨著儲罐建設(shè)工程的開展，儲罐防腐新技術(shù)也得到了應(yīng)用和發(fā)展，如儲罐底板的陰極保護技術(shù)，儲罐外壁的熱噴鋅、鋁技術(shù)等，但涂料涂裝防護仍然是儲罐防護的一種重要手段，并隨著技術(shù)的進步而不斷地發(fā)展。
       石油儲罐的腐蝕環(huán)境大體分 3 類，即土壤腐蝕、大氣腐蝕與油品腐蝕。土壤腐蝕主要發(fā)生在儲罐底板下表面與基礎(chǔ)面接觸的一面；大氣腐蝕發(fā)生在大氣環(huán)境下的金屬表面，如儲罐外壁、儲罐頂外表面等；儲罐內(nèi)部的腐蝕環(huán)境則是油品的腐蝕。因為腐蝕環(huán)境不同，因而儲罐不同部位所用的涂料類型、涂料技術(shù)要求也不同。
1.1 儲罐內(nèi)壁的腐蝕環(huán)境及其技術(shù)要求
       儲罐內(nèi)壁涂料主要根據(jù)貯存介質(zhì)、儲罐類型、溫度和壓力等進行選用。儲罐內(nèi)壁涂料首先要求有很好的防腐蝕性和良好的耐溶劑性。為了保證油品質(zhì)量，涂層在原油、汽油、航空煤油及烴類溶劑等介質(zhì)中長期浸泡，漆膜應(yīng)無變化、不起泡、不溶脹、不剝離、不污染油品。另外，液體石油產(chǎn)品在流動、過濾、混合、攪拌、加注、抽提等狀況下，會因摩擦而產(chǎn)生靜電荷，當(dāng)產(chǎn)生靜電荷速度大于其導(dǎo)出速度時，就會形成靜電荷的積聚，使電壓不斷升高，并產(chǎn)生尖端放電。當(dāng)放電場中可燃油品蒸汽與空氣的混合物達到爆炸極限時，隨時可能發(fā)生靜電起火、爆炸危害。因此，儲罐內(nèi)壁涂料在耐腐蝕的同時還必須導(dǎo)靜電，以保證油罐的安全使用。
原油儲罐內(nèi)壁腐蝕環(huán)境與腐蝕特征及其技術(shù)要求見表1。        儲罐外壁受到的主要是大氣腐蝕，它是因大氣中的水分、氧氣、沿海鹽霧、化工氣體等腐蝕性物質(zhì)而造成的腐蝕，以及紫外線引起的涂層老化破壞等。儲罐底板和邊緣板的腐蝕：儲罐底板由于毛細(xì)作用，地下水上升，長期處于潮濕的環(huán)境，而且由于底板焊接，焊縫附近的防腐蝕涂層遭到破壞，該處腐蝕格外嚴(yán)重；儲罐底外部埋于地下，處于潮濕環(huán)境中，受土壤中水分和微生物腐蝕。
儲罐外壁的腐蝕環(huán)境及其技術(shù)要求見表2。 對于儲罐底部埋地部位和罐區(qū)各種埋地管線外壁涂料，要求具有較強抗潮濕及耐土壤腐蝕性能。底漆主要采用導(dǎo)電的富鋅底漆（環(huán)氧富鋅底漆和無機富鋅底漆）或不含鋅粉的導(dǎo)電底漆；中涂漆主要有云母氧化鐵中涂漆；面漆主要有以炭系導(dǎo)電填料（導(dǎo)電炭黑和石墨等）組成的深色導(dǎo)電涂料，以導(dǎo)電云母、導(dǎo)電氧化鋅等組成的淺色改性環(huán)氧類非炭系導(dǎo)靜電涂料；面漆采用環(huán)氧玻璃鱗片涂料。
罐底內(nèi)表面：由于罐底區(qū)域（通常為罐底至罐底以上1.8 m）會沉積油品中的水等腐蝕介質(zhì)，是腐蝕情況最嚴(yán)重的部位，應(yīng)加強涂層防護，可通過增加底漆或中間漆涂膜厚度的方法，以保證防腐效果。石油儲罐涂料體系配套方案見表3�？筛鶕�(jù)不同的腐蝕環(huán)境來設(shè)計涂層的使用壽命，通過規(guī)定金屬的表面處理狀態(tài)、涂裝結(jié)構(gòu)、噴涂道數(shù)、涂層厚度、選用質(zhì)量合格的防腐涂料，嚴(yán)格施工管理等幾個方面來保證設(shè)計壽命。 3.1 富鋅底漆
       富鋅底漆是重防腐涂料體系中的重要防銹底漆。富鋅底漆的主要防銹機理是漆膜中含有大量鋅粉，其標(biāo)準(zhǔn)電極電位（-0.76 V）比鋼鐵的標(biāo)準(zhǔn)電極電位（-0.44 V）低，在使用過程中，鋅粉可以起到犧牲陽極作用來保護鋼材。當(dāng)涂膜受到侵蝕時，鋅粉作為陽極先受到腐蝕，而基材鋼鐵為陰極，受到保護；鋅在腐蝕介質(zhì)中起化學(xué)反應(yīng)，生成一層不溶性氫氧化鋅以及堿式碳酸鋅，填充涂膜的空隙，使涂膜緊密地結(jié)合，從而延緩腐蝕，達到防銹目的。
       富鋅底漆主要分溶劑型和水性無機富鋅底漆兩類。溶劑型環(huán)氧富鋅底漆是以鋅粉（鋅粉含量占70%以上）為防銹顏料，環(huán)氧樹脂為基料，聚酰胺樹脂或胺加成物為固化劑，加以適當(dāng)?shù)幕旌先軇┡渲贫�成，形成連續(xù)致密的涂層，漆膜堅固，機械強度高，屏蔽效果好。水性無機富鋅底漆是以正硅酸鹽為成膜物，金屬鋅（鋅粉含量占85% 以上）為防銹顏料的重防腐涂料，具有良好的環(huán)保特性、附著力、耐候性、耐磨性等性能。水性無機富鋅底漆中的硅酸鹽在與鋅粉反應(yīng)同時，還會與金屬鐵反應(yīng)形成很強的化學(xué)鍵結(jié)合（硅酸鋅鐵絡(luò)合物），附著力好，從而可抵抗水、海水、有機物、氯化物的侵蝕，且自干速度快，2 h 內(nèi)可涂面漆。水性無機富鋅底漆的耐腐蝕性遠優(yōu)于溶劑型環(huán)氧富鋅底漆，它在海洋大氣條件下使用壽命至少為25 a。水性無機富鋅底漆推薦膜厚小于50 μm，若一次噴涂太厚，漆膜會出現(xiàn)龜裂現(xiàn)象。
       溶劑型環(huán)氧富鋅底漆的施工性較好，對底材的表面處理要求較低，要求表面清潔度達到Sa 2.5 級，個別部位只需手動處理達到St 3 級，粗糙度為40~60 μm ；水性無機富鋅底漆要求鋼結(jié)構(gòu)表面清潔度達到Sa 2.5級，粗糙度為40~80 μm。目前溶劑型環(huán)氧富鋅底漆和水性無機富鋅底漆在石油儲罐的涂裝中都有大量的應(yīng)用。
3.2 環(huán)氧玻璃鱗片底（面）漆
       環(huán)氧玻璃鱗片底（面）漆是目前世界公認(rèn)的長效重防腐涂料，以耐蝕樹脂為主要成膜物質(zhì)，薄片狀的玻璃鱗片為骨架形成高固體分涂料。玻璃鱗片通常為鈉堿玻璃類，主要成分為SiO2、Na2O、CaO 等。玻璃鱗片厚度一般為2~5 μm，片徑長度為100~300 μm。由于涂層中的玻璃鱗片上下交錯排列，使涂層形成獨特的“迷宮”式屏蔽結(jié)構(gòu)。在1 mm 干膜中玻璃鱗片可交錯排列100 層，使外界腐蝕介質(zhì)滲透至金屬基體表面的路徑變得曲曲折折，有效延長了滲透時間，大大提高了涂層的抗?jié)B透性與防護壽命。該涂料具有優(yōu)良的抗介質(zhì)滲透性、耐磨性、附著力和良好的施工性能；硬化時體積收縮率低，熱膨脹系數(shù)小，性能十分優(yōu)越，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，耐酸、堿、石油溶劑、各類鹽和水的侵蝕，其耐腐蝕性優(yōu)于同類樹脂制成的玻璃鋼，應(yīng)用于石油儲罐內(nèi)壁水相部分（儲罐底板以上1.8 m）；配套涂料體系為H06-X 環(huán)氧富鋅底漆2 道，環(huán)氧玻璃鱗片面漆4~5 道，總干膜厚度為460 μm。
3.3 環(huán)氧云鐵中涂漆
       中涂漆的主要功能是增加漆膜厚度，在防腐蝕涂料體系中起到承上啟下的作用，使各涂層之間良好黏結(jié)，形成一個整體防護體系。石油儲罐鋼結(jié)構(gòu)防腐一般選用環(huán)氧云鐵中涂漆。云母氧化鐵是一種化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的黑紫色薄片狀結(jié)晶粉末，它用作防銹顏料，在涂膜中形成定向排列的平行疊片層，使涂層具有優(yōu)良的屏蔽性，能滯緩水汽及酸、堿、鹽等腐蝕物質(zhì)的滲透和對溫度變化形成抵抗力，防止附著力下降、起泡、收縮等缺陷，保持漆膜的完整性，減緩大氣對漆膜的影響。云母氧化鐵顏料還具備反射紫外線的性能，大大降低了紫外線對漆膜的破壞作用，防護時間可達10 a 以上。
3.4 脂肪族丙烯酸聚氨酯面漆
       脂肪族丙烯酸聚氨酯面漆漆膜硬度高，堅韌耐磨，機械強度好，對鋼鐵、鋁、鋅等具有良好的附著力，漆膜不易泛黃，保光保色性好，具有優(yōu)異的耐候性和三防性能，廣泛地應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)防腐涂裝中，也是石油儲罐外壁最常用的面漆品種。目前應(yīng)用最多的配套涂料體系是環(huán)氧富鋅底漆1 道/ 環(huán)氧云鐵中涂漆1~2 道/ 脂肪族丙烯酸聚氨酯面漆2 道，總干膜厚度為240~320 μm。
3.5 防靜電涂料
      雖然防靜電技術(shù)措施很多，比如提高石油產(chǎn)品的精煉純度，在油品中加入適量的導(dǎo)靜電添加劑，改進裝油方式和接地方式等。但是，在儲罐內(nèi)壁涂覆導(dǎo)靜電涂料是近年來受到重視并大力推廣的方法。導(dǎo)靜電涂料通常由基料、填料、溶劑及助劑組成，其中至少有一種組分具有導(dǎo)電性能，以保證形成的涂層為導(dǎo)體或半導(dǎo)體，即涂層的體積電阻率<1010Ω·m，表面電阻率在105~109Ω 范圍內(nèi)的一種涂料，用以消除靜電災(zāi)害及由此導(dǎo)致的各類關(guān)聯(lián)性生產(chǎn)障礙。
4 結(jié)語
       防腐涂料與涂裝對保證儲罐長期安全、穩(wěn)定運行非常重要，根據(jù)儲罐的具體使用條件，清楚地認(rèn)識和分析腐蝕環(huán)境，科學(xué)選用涂料和配套涂料體系，嚴(yán)格施工管理，精心施工，可以保證儲罐較長使用壽命，取得滿意的防護效果。