湛江發(fā)電廠重油罐
 

        電站油庫區(qū)是電站重要的工作區(qū)域，油庫的安全運(yùn)行對(duì)整個(gè)電站的安全生產(chǎn)具有重要意義。因此，對(duì)油庫區(qū)的油罐的檢修和維護(hù)要細(xì)致周到，確保萬無一失，而油罐的安全維護(hù)管理常常費(fèi)時(shí)費(fèi)力，消耗巨大。采用先進(jìn)的腐蝕防護(hù)技術(shù)可以經(jīng)濟(jì)有效的維護(hù)電站油罐的安全運(yùn)行，減輕設(shè)備管理部門的壓力。特別是對(duì)那些運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)、防腐措施比較薄弱的重油罐，應(yīng)該采取合適的防腐技術(shù)來加強(qiáng)對(duì)油罐的維護(hù)，避免重油罐因腐蝕穿孔而泄漏，從而對(duì)油罐實(shí)現(xiàn)最有效的實(shí)際保護(hù)，延長(zhǎng)油罐的使用壽命，消除電站油庫區(qū)的事故隱患。 

1　腐蝕情況與分析

1.1　油罐情況簡(jiǎn)介

        油庫位于湛江赤坎調(diào)順島，三面臨海，屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候。油庫區(qū)共計(jì)4個(gè)重油罐，其中3個(gè)1000m3，1個(gè)5 000m3。由于湛江發(fā)電廠重油罐運(yùn)行至今已8年多，建設(shè)初期未對(duì)油罐采取有效的防腐措施進(jìn)行保護(hù)，致使罐體遭受腐蝕嚴(yán)重，存在多處腐蝕泄漏隱患。
 

1.2　腐蝕調(diào)查情況

        我們將油罐隔離排空直至無油狀態(tài)后，對(duì)油罐整個(gè)內(nèi)壁進(jìn)行了全面的腐蝕調(diào)查，發(fā)現(xiàn)以下隱患：罐底腐蝕嚴(yán)重，底板上存在大量蝕坑，有部分蝕坑較大較深；焊接區(qū)、凹陷處腐蝕嚴(yán)重；罐壁中度腐蝕，屬均勻腐蝕；在油氣交接處油罐中部有一個(gè)食指般大小的蝕坑，接近穿孔；罐頂腐蝕最嚴(yán)重，整個(gè)罐頂布滿大小幾乎均一的蝕坑，屬深度均勻腐蝕；底部加熱器盤管也存在較大腐蝕隱患，其中容易腐蝕穿孔失效的部位在管線的彎頭、管線的焊縫接頭、靠近加熱器較低端的內(nèi)下表面等部位。
 

1.3　腐蝕機(jī)理探討

        油罐內(nèi)壁發(fā)生腐蝕的主要機(jī)理是基體材料鋼板發(fā)生了電化學(xué)腐蝕。普遍的觀點(diǎn)認(rèn)為：重油罐中儲(chǔ)存著大量燃油。重油的本身成分是有機(jī)物，供陰陽兩極交換電子的介質(zhì)不多，它們對(duì)油罐的內(nèi)壁金屬體不會(huì)產(chǎn)生腐蝕破壞。而實(shí)際上重油中含有大量無機(jī)鹽、硫化物、有機(jī)酸等，油罐下部多為沉積水，使儲(chǔ)罐內(nèi)壁接觸大量電解質(zhì)離子，其中陰離子有Cl-，陽離子有H+、Ca2+、Mg2+。重油罐底部有加熱盤管，儲(chǔ)罐呼吸時(shí)帶進(jìn)大量的氧氣作為去極化劑，使油罐底部區(qū)產(chǎn)生了電解質(zhì)溶液的環(huán)境和富氧環(huán)境，使油罐底部大部分區(qū)域發(fā)生腐蝕電化學(xué)反應(yīng)，存在了大大小小的各種腐蝕電池，危害巨大；另外，燃油所含的硫化物、硫酸鹽還原菌，在無氧狀態(tài)下會(huì)迅速增長(zhǎng)，造成嚴(yán)重的細(xì)菌腐蝕，加劇電化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生。罐頂部分的腐蝕是由于燃油中含有大量的硫化物、有機(jī)酸等，油罐底部加熱管的加熱使其中的H2S，SO2等酸性氣體揮發(fā)出來，遇罐頂?shù)哪Y(jié)水而溶解并附著于上壁，因而罐頂形成了大量位置隨機(jī)分布的腐蝕坑。

        加熱盤管的腐蝕穿孔泄漏嚴(yán)重影響油庫正常運(yùn)轉(zhuǎn)，維修不便，造成油質(zhì)不合格。其失效機(jī)理可分為以下3種原因：磨損腐蝕失效，氧化腐蝕穿孔，焊接缺陷產(chǎn)生的疲勞裂紋。

        綜合分析以上存在的多種腐蝕環(huán)境和產(chǎn)生腐蝕的誘因，針對(duì)重油罐腐蝕物多的特點(diǎn)，特制定一套適合電廠重油罐情況的防腐維護(hù)方案。
 

2　油罐內(nèi)壁表面的處理工藝與技術(shù)

2.1　內(nèi)壁清洗

        重質(zhì)燃油容易凝結(jié)在油罐內(nèi)，因此在對(duì)油罐進(jìn)行防腐處理前須對(duì)內(nèi)壁上的油污層進(jìn)行清洗。采用特制的清洗劑和先進(jìn)的不停車連續(xù)霧化清洗施工，使內(nèi)壁表面無油污。
 

2.2　內(nèi)壁噴砂除銹——高壓水噴砂除銹

        對(duì)罐內(nèi)壁清洗除油后，采用高壓水噴砂對(duì)整個(gè)油罐內(nèi)壁進(jìn)行噴砂除銹。高壓水噴砂是在普通氣噴砂基礎(chǔ)上發(fā)展的一種新型噴砂法。將普通噴砂噴頭更換為砂水混用的復(fù)合噴頭，除正常利用壓縮空氣推動(dòng)砂粒外，還從噴頭側(cè)加入高壓水流，其壓力在40MPa左右，這樣砂粒噴射鋼鐵基面而產(chǎn)生的火星會(huì)被伴隨而來的高壓水覆蓋消除。油庫區(qū)內(nèi)安全等級(jí)較高，而高壓水噴砂可避免在近似封閉的罐體內(nèi)產(chǎn)生水霧，消除噴砂過程中產(chǎn)生的火星。這樣既保障了內(nèi)壁表面處理的質(zhì)量，又符合油庫區(qū)安全施工的嚴(yán)格要求。

        高壓水噴砂除銹主要技術(shù)參數(shù)如下：高壓柱塞泵壓力50MPa，流量1.8m3/h，功率30kW；空壓機(jī)壓力0.7MPa，出氣量2.5～3m3/min，功率40kW；砂罐容積0.28m3；水泵流量為3m3/h；水中懸浮物小于50mg/l。高壓水與干砂混合形成高速磨蝕性漿液，射流與噴射物成30°～60°角，噴口與噴射物距離為400～600mm，隨銹蝕層厚度而定。

3　罐體的電化學(xué)保護(hù)

3.1　電化學(xué)保護(hù)的重要性和必要性

        涂料防腐蝕是依靠涂層將金屬與腐蝕介質(zhì)隔開，起到保護(hù)金屬的作用。但由于涂層有老化期，老化后又易出現(xiàn)龜裂或剝離金屬基體。這樣，裸露的金屬作為小陽極，涂層良好部分成為大陰極，構(gòu)成局部腐蝕電池，裸露的金屬處會(huì)迅速腐蝕穿孔，進(jìn)而使漆膜受到更嚴(yán)重的破壞。如采用涂料與陰極保護(hù)聯(lián)合防護(hù)，彌補(bǔ)了涂層缺陷處，防止涂層的惡化，使被保護(hù)體得到長(zhǎng)期完善的保護(hù)。所以，油罐的防腐多采用涂料與犧牲陽極陰極保護(hù)聯(lián)合的方式。
 

3.2　電化學(xué)保護(hù)材料的選擇

        適用于罐體保護(hù)的犧牲陽極一般選擇電流效率高，電流分布均勻，性能穩(wěn)定的高效鋁合金陽極。經(jīng)過多年的實(shí)踐應(yīng)用，不斷采集積累實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，及時(shí)跟蹤反饋應(yīng)用效果，經(jīng)過多位專家指導(dǎo)評(píng)定后，由青島海洋腐蝕研究所研制開發(fā)成功了高效鋁合金犧牲陽極；這種高效鋁合金犧牲陽極在實(shí)驗(yàn)過程中溶解均勻，顆粒細(xì)化，腐蝕產(chǎn)物自動(dòng)脫落，實(shí)驗(yàn)后的電化學(xué)效率達(dá)50%以上。實(shí)際應(yīng)用效果良好，適合各類大型燃油儲(chǔ)罐的陰極保護(hù)。
 

3.3　保護(hù)方案設(shè)計(jì)

3.3.1　保護(hù)面積的計(jì)算

        油罐的燃油沉積水一般積存于油罐1m以下的區(qū)域，因此犧牲陽極的保護(hù)面積取罐底和罐體下部側(cè)面1m區(qū)。經(jīng)計(jì)算，1000m3油罐的保護(hù)面積S=151m2/座。

3.3.2　保護(hù)電流密度的選擇

        保護(hù)電流密度J=40mA/m2；

        保護(hù)電流I=J•S＝6.04A

3.3.3　犧牲陽極的計(jì)算與選擇

       陽極質(zhì)量m=8  760•I•T/A•η

       式中，m為所需犧牲陽極總質(zhì)量，kg；I為保護(hù)電流，A；A為陽極理論發(fā)生的電流量，A•h/kg；η為陽極電流效率；T為設(shè)計(jì)年限10年。

       經(jīng)計(jì)算得m=360kg，實(shí)際選用32kg/塊陽極。規(guī)格：420×（160+180）×170。

       陽極數(shù)量N=m/32=11.25，故選用11塊。

3.4　犧牲陽極的安裝

       犧牲陽極的焊接安裝要在涂料涂裝前進(jìn)行，以免破壞涂層和發(fā)生危險(xiǎn)，在焊接之前制定完備的安全措施和規(guī)定。各級(jí)負(fù)責(zé)人和實(shí)施人要嚴(yán)格按措施規(guī)定操作，落實(shí)到位；焊接要求滿焊，無虛焊；焊接操作時(shí)消防、保衛(wèi)部門人員在場(chǎng)，確保出現(xiàn)問題時(shí)能及時(shí)處理。由計(jì)算可知共須焊接安裝11塊犧牲陽極，其中4塊對(duì)稱均勻焊接油罐側(cè)壁，h=0.5m，其余分兩圈均勻分布于底板上表面。

4　罐體的涂料保護(hù)

4.1　防腐涂料選擇

       在燃油輸送過程中由于摩擦?xí)a(chǎn)生靜電，油罐內(nèi)燃油和油罐接管內(nèi)壁摩擦、燃油之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)也會(huì)產(chǎn)生靜電，這樣積聚于燃油的靜電荷產(chǎn)生靜電高壓，可能會(huì)放電擊穿油氣層，釀成事故。所以油罐內(nèi)防腐涂料一般采用電阻率小于108Ω的導(dǎo)靜電涂料。由于現(xiàn)在油罐保護(hù)一般采用涂料+犧牲陽極陰極保護(hù)的聯(lián)合保護(hù)方式，靜電可通過焊接在罐底板上的犧牲陽極導(dǎo)至大地。而導(dǎo)靜電涂料會(huì)消耗部分犧牲陽極保護(hù)電流，因此有人認(rèn)為不必采用導(dǎo)靜電涂料。其實(shí)不然，因?yàn)橛凸迌?chǔ)存了大量燃油，不可能保證所有局部產(chǎn)生的靜電荷會(huì)順利的導(dǎo)向陽極，對(duì)于導(dǎo)靜電涂料消耗保護(hù)電流的問題，可以通過采用2種同類型涂料聯(lián)合使用解決。罐體的兩道底漆采用環(huán)氧類涂料，其電阻率較高，阻斷保護(hù)電流流失；罐體面漆采用導(dǎo)靜電涂料，這時(shí)的導(dǎo)靜電涂料可順利將靜電荷導(dǎo)向犧牲陽極而導(dǎo)走。由于底漆和面漆皆屬于環(huán)氧類涂料，結(jié)合性好。

4.2　新型環(huán)氧樹脂類涂料的特點(diǎn)

       環(huán)氧樹脂重防腐涂料是通過環(huán)氧結(jié)構(gòu)改性、環(huán)氧合金化、填充無機(jī)填料、膨脹單位改性等高性能化起到防腐作用。環(huán)氧樹脂具有高極性基團(tuán)的醚基和羥基，與鋼鐵表面產(chǎn)生電、磁吸引力，具有較活潑的環(huán)氧基，能與鋼鐵表面的游離鍵形成化學(xué)鍵結(jié)合。目前施工采用的底漆屬省工型重防腐涂料，對(duì)環(huán)氧樹脂及其固化劑都進(jìn)行了再聚合改性，不僅保留了環(huán)氧樹脂的上述功能，而且增加了螯合功能，可以將鋼鐵表面殘存的鐵銹等雜質(zhì)與鋼鐵基材一起螯合成結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的大分子團(tuán)。因此，表面處理僅要求達(dá)到Sa1或Sa2級(jí)，即可確保其牢固的附著力。此外，還具有帶潮功能。經(jīng)測(cè)試對(duì)比，本涂料耐堿性與環(huán)氧樹脂相當(dāng)，耐酸性更有提高。耐中性鹽霧試驗(yàn)達(dá)10000h，超過一般環(huán)氧樹脂。
 

4.3　保護(hù)和防護(hù)效果

       我廠油罐大修采用以上新技術(shù)進(jìn)行防腐施工維護(hù)一年多，其運(yùn)行狀況良好，以上的各項(xiàng)措施均取得滿意的效果，對(duì)油罐進(jìn)行了有效的保護(hù)和維護(hù)，保障了油庫區(qū)的正常安全生產(chǎn)，保障了電站的安全運(yùn)行。

5　結(jié)論

       （1） 使用高壓水噴砂對(duì)油罐內(nèi)壁表面進(jìn)行處理，可以迅速有效地處理油罐內(nèi)表面，可以清理清洗死角，達(dá)到徹底清理油污的目的。另外，此法亦可避免污染，消除安全隱患，提高工作效率。

       （2） 采用高效鋁合金犧牲陽極，可以充分發(fā)揮其保護(hù)作用。

       （3） 環(huán)氧類涂料的合理使用，平衡了犧牲陽極與導(dǎo)靜電涂料的使用矛盾，使其各自充分發(fā)揮保護(hù)效用，對(duì)油罐實(shí)行了最大限度的保護(hù)與維護(hù)。