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    儲罐邊緣板防腐層對大型原油儲罐的重要性!
    時間:2019-08-29 11:03:42

        目前,國內常見的儲罐邊緣板防腐方法包括涂覆CTPU彈性聚氨酯、防水涂料,纏繞防水膠帶、礦脂油帶等方法。這些材料大體可以分為韌性較好的柔性材料和有較高機械強度的剛性材料兩種。對于剛性材料來說,儲罐邊緣板自身的變形使得防腐層易發生開裂、翹起等問題;對于柔性材料,外來沖擊容易破壞防腐層。因此,設計出一種柔性材料與剛性材料的復合結構以解決大型原油儲罐沉降變形易造成防腐材料開裂、脫落的問題。

        本文詳細介紹了一種新型復合結構防腐層首次在北方沿海10×104m3原油儲罐上的實際應用情況,對大型原油儲罐邊緣板的保護具有重要指導意義。

        1 .工程概況

        某商業儲備庫位于北方沿海地區,地質結構為軟土層,處于高鹽分、高紫外光、高濕熱海洋大氣環境。罐體設計容量為10×104 m3,直徑為80m,周長為251.2m,主要用于儲存進口原油。外部采用保溫結構,邊緣板原有防腐層為“礦脂材料+防水卷材”結構,底部為水泥層。該防腐層出現了明顯的起層脫落、塌陷積水、未包覆完全等防腐層失效現象,而且防水卷材耐老化性差,可輕易剝落。

        儲罐邊緣板防腐層的失效主要是由載荷和溫度變化造成的儲罐變形。儲罐底部邊緣板主要是指罐體的底座與水泥基座結合的部位,罐體底部材質是碳鋼,基座材質是混凝土,材質不一樣,膨脹系數也不一樣。隨著外部環境溫度的變化,經常發生較大膨脹和收縮,產生水平位移。儲罐在滿載和空載時,罐體受液柱壓力的作用會發生一定的變形,邊緣板部位也隨之一起變形。同時,沿海罐區地基屬于易發生沉降的軟土層,冬季高寒環境下的墜冰沖擊、高鹽分化學介質的滲入等苛刻環境條件,都會造成儲罐邊緣板防腐層翹邊、脫落、起殼、材料失效等現象。見圖1。

     

    2 .施工方案

     2.1 儲罐邊緣板防腐方案

        大型儲罐邊緣板部位長期受到暴曬、淋雨的現實情況,所用的防腐材料必須具備防水和防紫外線特性。同時,考慮儲罐隨載荷和溫度的變化會產生形變的情況,所用的材料必須具有彈性和韌性且具有很好的可塑性。為了防止日常檢修和冬季墜冰對防腐層造成磕碰損壞,防腐材料還必須具備抗機械沖擊特性。針對儲罐邊緣板受到環境影響和破壞,采用了新型的防腐層結構,具體防腐方案如圖2所示。

    圖2 儲罐邊緣板防腐、保護圖示

        儲罐邊緣板復合結構為“內層防腐層+外層防護層”復合結構。內層防腐層從內到外依次設置有防腐底漆層、中間填充層、防腐帶層,外層外護層包括聚乙烯夾克外護主體、法蘭及配套的安裝螺栓。

        礦脂底漆層主要是采用底漆均勻涂敷在儲罐壁板、儲罐邊緣板、水泥基座上表面、水泥基座側面上,用來改善混凝土基臺和儲罐鋼板的表面質量。中間填充層是在罐壁凹角處自里向外用礦脂膠泥填充過渡,在混凝土基臺上形成斜坡,引導雨水流出。油帶層是用兩層礦脂油帶緊密貼覆在礦脂油和礦脂膠泥施工區域,形成致密的油性防腐層。夾克外護緊密覆蓋在礦脂帶上面,為防腐層提供可靠的機械保護。

     

        2.2儲罐邊緣板復合結構材料

     

        (1)礦脂底漆

     

        礦脂底漆是一種人造的淡褐色油性膏狀緩蝕化合物,含銹轉化劑,可將金屬表面的銹層轉化為堅硬的螯合化合物,形成保護性封閉層,可以起到除銹、防銹雙重作用。施工時,將材料直接涂抹于鋼結構表面,在潮濕環境中具有很好的防腐蝕性能,能夠長期高效穩定地使鋼結構物在嚴酷的腐蝕環境下免遭腐蝕。

     

        (2)礦脂膠泥

     

        惰性礦脂、緩蝕劑、填料和增強短纖維組成的膠泥狀混合物,組成穩定,不硬化、不固化,具有優異的柔性、可塑性、絕緣性和防腐蝕性能,用作填充嵌縫材料,并形成一定的坡度。

     

        (3)礦脂油帶

     

        礦脂油帶是以無紡布為載體,在含有復合防銹劑、稠化劑、潤滑劑、填充劑等的特制礦物脂中浸漬制成的帶狀防蝕材料。對于腐蝕鋼鐵表面凹凸不平情況,礦脂油帶能夠全面覆蓋在鋼鐵表面并完全吻合,同時致密性好。礦脂油帶和礦脂底漆是同一系列的防腐蝕材料,兩者兼容,相互之間粘結為一體,可以完全地隔絕基材與空氣、水的接觸,從而保護基材。礦脂油帶是一種柔性材料,不需要固化,施工方便,可以連續施工。

     

        (4)聚乙烯夾克外護

     

        高密度聚乙烯夾克外護是一種結晶度高、非極性的熱塑性樹脂,具有良好的耐熱性和耐寒性,化學穩定性好,還具有較高的剛性、韌性和機械強度,耐環境應力開裂性也較好。硬度、拉伸強度和蠕變性均優于低密度聚乙烯。在室溫條件下,不溶于任何有機溶劑,耐酸、堿和各種鹽類的腐蝕,同時加入抗氧劑和紫外線吸收劑等來提高聚乙烯夾克的耐候性能。

     

        2.3防腐方案特點

     

        (1)內層材料采用永不固化的材料,柔韌性能優異,能克服儲罐由于溫度和載荷變化產生的變形影響;

     

        (2)外層材料采用高密度聚乙烯材料,具有耐候性能好,耐強紫外線照射,耐高寒以及溫差急劇變化等特性,抗沖擊性能好,能有效抗擊高處墜冰沖擊;

     

        (3)復合結構密封防水性能好,礦脂底漆和礦脂帶均為憎水性材料,能阻斷水汽進入通道;

     

        (4) 復合結構對邊緣板起到多重保護的作用,三層結構相互補充,保護效果比單一的防腐層更優;

     

        (5)采用法蘭、不銹鋼螺栓緊固的連接方式,松緊可以調節,便于現場更換和維修。

     

        3 施工方案優化

     

        3.1現場存在的問題

     

        在現場發現存在3個問題,會影響到施工方案的實施。(1)儲罐邊緣板周圍存在部分影響施工的異型結構件,主要為接地點和陰極保護線纜;(2)混凝土臺基邊緣寬度尺寸不一,坡面寬度變化多,寬度一般在300mm左右,最寬位置是370mm,最窄處為280mm,而工廠預制的夾克防護都是定尺的成品,會影響外護層的貼合和連貫性;(3)罐體直徑較大,周長長,保護面積大,單純采用螺栓緊固缺少牢固的受力點,夾克外護層容易松弛脫落。在安裝前必須對這3個問題采取相應的措施進行處理。接地點現場照片如圖3所示。

     

    圖3 接地點現場照片

     

        3.2對存在問題的處理

     

        針對存在的問題,現場采取了對應的措施:(1)在罐壁上重新焊接接地扁鋼,保證混凝土基礎水平一面角鋼與臺基存在一定的空隙(2cm以上),空間滿足使用外護層施工,見圖4,對接地線進行重新調整;(2)對儲罐邊緣板整體進行測量,對坡面寬度與標準寬度偏差較大的部位進行測量標記,聚乙烯夾克按照現場實際寬度進行定制加工,做好標識,防止用錯材料;(3)在整個底部罐壁一圈均勻分布焊接6個槽鋼,作為夾克安裝的支撐點和螺栓連接的緊固點,見圖5。

     

        4.施工工藝

     

        4.1施工流程

     

        4.2 表面處理

     

        施工時的溫度應高于露點溫度3℃以上。在風沙較大、雨雪天氣時,沒有可靠的防護措施,不應進行現場施工。施工前,將儲罐原有的防腐層清除干凈,然后對表面進行處理。水泥表面應清理干凈,無灰土、雜質。由于該儲罐邊緣板翹邊嚴重或水泥表面凹凸不平嚴重,使用水泥砂漿進行了填充預處理。金屬表面在除銹之前,用溶劑和刷子將金屬表面的油、油脂及其他雜質清除干凈。對金屬表面的浮銹以及松散的漆皮進行了清理,原有附著緊密的油漆予以保留。除銹之后,對可能刺傷防腐層的尖銳部分應進行了打磨,并將附著在金屬表面的磨料和灰塵清除干凈。

     

        金屬表面預處理后至涂刷礦脂底油前的時間間隔宜控制在4h內,期間應防止金屬表面受潮和污染。涂刷礦脂底油前,如出現返銹或表面污染時,必須重新進行表面預處理。

     

        4.3 涂刷底漆

     

        在罐壁上和金屬邊緣板上均勻涂刷底漆,底漆使用前進行充分攪拌均勻。底漆涂刷均勻,不得有漏涂、凝塊和流掛等缺陷,每千克底漆可以涂刷3~5m2表面,涂刷底漆與貼覆油帶的時間間隔不宜超過1h。罐壁礦脂底油涂刷高度為15cm。

     

        4.4填充礦脂膠泥

     

        采用礦脂膠泥對儲罐邊緣板和水泥基座之間的縫隙進行填充,自罐壁凹角處自里向外用礦脂帶填充過渡,應保證表面平整、光滑,自里向外應形成一定的坡度(大于8°),以避免產生存水區域。填充過程和效果見表6。

     

        4.5 貼覆礦脂帶

     

        貼覆礦脂帶是整個施工工藝的核心環節,是保證防腐質量的關鍵步驟。貼覆時從水泥臺面向下延伸 100mm 高度處開始粘貼防腐帶,防腐帶之間的搭邊應保持 55%搭接,罐壁礦脂帶貼覆高度為15cm。從水泥立面部分開始施工,這樣可以保證油帶和油帶之間是上壓下的形態,從而形成類似“檐板”的結構。油帶防腐層不應產生皺褶、氣泡等缺陷。隨著貼覆,用手將油帶趕平。油帶豎起的部分要壓實趕平,使油帶均勻的與水泥面、金屬面和罐壁貼實,兩段油帶之間搭接不少于100mm,油帶之間的搭邊應保持55%搭接,這樣可以保證達到雙層纏繞的效果。見圖7

     

        4.6聚乙烯外護夾克的安裝

     

        聚乙烯夾克作為第一道外護層阻擋外來雨雪、紫外線的侵蝕,本次使用外護方案采用3段固定方式,即儲罐罐壁處、邊緣板處、邊緣板基礎側面處均進行法蘭固定,以“兩段壓中間”的方式進行搭接,即儲罐罐壁處搭接在邊緣板之上,邊緣板基礎側面搭接邊緣板之上。聚乙烯夾克外護主體與法蘭條采用塑料焊的方式進行連接。貼覆在儲罐壁板的夾克外護高度不小于150mm并高于防腐層高度至少5cm,貼覆在水泥基座側面的外護高度不小于50mm且高于防腐層高度至少5cm,貼覆在儲罐邊緣板上表面、側面、貼覆在水泥基座上表面的聚乙烯夾克外護寬度與現場尺寸保持一致。

     

        聚乙烯夾克及法蘭是根據儲罐尺寸在工廠預制后運到現場的,用316L不銹鋼螺栓進行連接組裝。在安裝前,每個部位都要核對好規格尺寸。工廠預制定尺每段長度在3m左右,但是現場的測量發現每個接地點的位置距離不一,這樣就有可能出現法蘭連接處與接地點重合的可能。單獨制作了短距補償片過渡連接,在安裝時應盡量避免重合點。安裝時,注意儲罐弧度的變化,隨時做出調整,同時要給后期調整留下余量。外護夾克安裝照片見圖8。

     

        4.7后期維護

     

        全部施工完成后儲罐邊緣板防腐層全貌見圖9。從圖中可以看出,該復合結構

     

        防腐層為黑色,表面光滑平整,外護層機械強度高,能有效防止罐頂墜冰沖擊,外護與儲罐罐壁粘接嚴密,無縫隙,能有效起到防護效果。

     

        由于聚乙烯材料伸縮性較高,熱脹冷縮變形較大,如果冬天進行施工安裝,聚乙烯夾克處于收縮狀態,在夏天溫度較高時,夾克膨脹,會出現松弛的情況,通過螺栓將夾克調整至合適的松緊狀態。

     

        5.總結

     

        (1)采用的“內柔外剛”的新型儲罐邊緣板復合結構防腐層有效解決了北方沿海地區大型儲罐邊緣板材料面臨的老化、開裂、破損問題,取得了良好的應用效果;

     

        (2)通過在底部罐壁上增設支撐槽鋼,增強了支撐點,有效解決了大型原油儲罐夾克層的緊固問題。

     
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