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

    1 .工程概況

    某商業(yè)儲備庫位于北方沿海地區(qū)，地質(zhì)結(jié)構(gòu)為軟土層，處于高鹽分、高紫外光、高濕熱海洋大氣環(huán)境。罐體設(shè)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(jié)構(gòu)，邊緣板原有防腐層為“礦脂材料+防水卷材”結(jié)構(gòu)，底部為水泥層。該防腐層出現(xiàn)了明顯的起層脫落、塌陷積水、未包覆完全等防腐層失效現(xiàn)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(jié)合的部位，罐體底部材質(zhì)是碳鋼，基座材質(zhì)是混凝土，材質(zhì)不一樣，膨脹系數(shù)也不一樣。隨著外部環(huán)境溫度的變化，經(jīng)常發(fā)生較大膨脹和收縮，產(chǎn)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(fā)生一定的變形，邊緣板部位也隨之一起變形。同時，沿海罐區(qū)地基屬于易發(fā)生沉降的軟土層，冬季高寒環(huán)境下的墜冰沖擊、高鹽分化學介質(zhì)的滲入等苛刻環(huán)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(xiàn)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(xiàn)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(chǎn)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(huán)境影響和破壞，采用了新型的防腐層結(jié)構(gòu)，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(fù)合結(jié)構(gòu)為“內(nèi)層防腐層+外層防護層”復(fù)合結(jié)構(gòu)。內(nèi)層防腐層從內(nèi)到外依次設(shè)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(cè)面上，用來改善混凝土基臺和儲罐鋼板的表面質(zhì)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(dǎo)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(qū)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(fù)合結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)化劑，可將金屬表面的銹層轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)表面，在潮濕環(huán)境中具有很好的防腐蝕性能，能夠長期高效穩(wěn)定地使鋼結(jié)構(gòu)物在嚴酷的腐蝕環(huán)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(wěn)定，不硬化、不固化，具有優(yōu)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(fù)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(jié)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(xù)施工。

    （4）聚乙烯夾克外護

    高密度聚乙烯夾克外護是一種結(jié)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(wěn)定性好，還具有較高的剛性、韌性和機械強度，耐環(huán)境應(yīng)力開裂性也較好。硬度、拉伸強度和蠕變性均優(yōu)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(nèi)層材料采用永不固化的材料，柔韌性能優(yōu)異，能克服儲罐由于溫度和載荷變化產(chǎn)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(fù)合結(jié)構(gòu)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(fù)合結(jié)構(gòu)對邊緣板起到多重保護的作用，三層結(jié)構(gòu)相互補充，保護效果比單一的防腐層更優(yōu)；

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

    3 施工方案優(yōu)化

    3.1現(xiàn)場存在的問題

    在現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)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(jié)構(gòu)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(yù)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(yīng)的措施進行處理。接地點現(xiàn)場照片如圖3所示。

圖3 接地點現(xiàn)場照片

    3.2對存在問題的處理

    針對存在的問題，現(xiàn)場采取了對應(yīng)的措施：（1）在罐壁上重新焊接接地扁鋼，保證混凝土基礎(chǔ)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(diào)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(xiàn)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(yīng)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(yīng)進行現(xiàn)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(yīng)清理干凈，無灰土、雜質(zhì)。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(yù)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(zhì)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(yīng)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(yù)處理后至涂刷礦脂底油前的時間間隔宜控制在4h內(nèi)，期間應(yīng)防止金屬表面受潮和污染。涂刷礦脂底油前，如出現(xiàn)返銹或表面污染時，必須重新進行表面預(yù)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(yīng)保證表面平整、光滑，自里向外應(yīng)形成一定的坡度（大于8°），以避免產(chǎn)生存水區(qū)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(huán)節(jié)，是保證防腐質(zhì)量的關(guān)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(yīng)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(tài)，從而形成類似“檐板”的結(jié)構(gòu)。油帶防腐層不應(yīng)產(chǎn)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(yīng)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(chǔ)側(cè)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(chǔ)側(cè)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(cè)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(cè)面、貼覆在水泥基座上表面的聚乙烯夾克外護寬度與現(xiàn)場尺寸保持一致。

    聚乙烯夾克及法蘭是根據(jù)儲罐尺寸在工廠預(yù)制后運到現(xiàn)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(guī)格尺寸。工廠預(yù)制定尺每段長度在3m左右，但是現(xiàn)場的測量發(fā)現(xiàn)每個接地點的位置距離不一，這樣就有可能出現(xiàn)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(yīng)盡量避免重合點。安裝時，注意儲罐弧度的變化，隨時做出調(diào)整，同時要給后期調(diào)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(fù)合結(jié)構(gòu)

    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(tài)，在夏天溫度較高時，夾克膨脹，會出現(xiàn)松弛的情況，通過螺栓將夾克調(diào)整至合適的松緊狀態(tài)。

    5.總結(jié)

    （1）采用的“內(nèi)柔外剛”的新型儲罐邊緣板復(fù)合結(jié)構(gòu)防腐層有效解決了北方沿海地區(qū)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(yīng)用效果；

    （2）通過在底部罐壁上增設(shè)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。