導語：

    本文介紹了幾個國外項目原油儲罐腐蝕問題案例，具體描述了這些問題的現象、成因及主要應對措施。

    文/ 郭超

    原油儲罐是能源儲備的基本設施，而原油戰略儲備是國家能源安全的重要保障。目前國際油價長期低迷，正是提高我國原油儲備的良好時機。但由于我國原油儲罐數量不足或存在難以正常運營的問題，導致部分原油難以按需入關，甚至出現有的油輪在海上滯留2個月等現象。因此原油儲罐建設和維護工作迫在眉睫。為使原油儲罐達到設計壽命并保證其安全、穩定運營，儲罐防腐工作意義重大。由于儲罐防腐涉及到設計、涂層原料、涂層合成制備工藝、涂層存儲、施工工藝、運行維護等多個環節，且這些環節之間盤根錯節，任何一環出現問題都有可能影響儲罐的防腐效果。因此有必要對儲罐防腐的常見問題進行討論和研究。

    一、儲油罐防腐設計常見問題

    通常儲油罐都采用涂層防護加陰極保護的綜合防腐手段。其中涂層防護又分為儲罐內防腐和外防腐：對于原油或成品油儲罐內防腐涂層按照GB 50393要求需要應有導靜電的性能，因此多采用導靜電涂料；而外防腐涂層要兼顧防腐、耐候、美觀等性能。同時在防腐層設計時還應考慮各道防腐層之間的兼容性和耐溫特性，例如醇酸型防腐層由于與鋅粉可能發生皂化反應需避免直接配套使用。儲罐的陰極保護又分為罐內積水層的犧牲陽極保護和罐底板外側的外加電流陰極保護。在罐底板外側的陰極保護設計時又需要注意一些與其它專業的設計兼容性：如國內土建專業常在罐底板與陰極保護系統之間的砂層中添加一層瀝青砂，該做法阻斷了陰極保護系統的陽極和罐底板之間形成的保護通路，影響了陰極保護效果；再比如對于沒有設置基礎防滲膜的儲罐，其接地系統與儲罐聯通，將會分散大量陰極保護電流，因此設計時應充分考慮接地材料與儲罐系統的兼容性以及接地系統對陰極保護電流的消耗。

    二、儲罐涂料儲存過程中出現的分層結塊問題

    由于大部分涂層都含有不同的基質、顏料、填料等不同成分，這些成分的密度又大多存在差別，因此經歷長時間存儲存放后極易發生分層或結塊的現象，影響其最終涂敷質量。而對于海外油氣項目儲罐涂料從出廠經歷運輸、清關、現場存儲再到施工通常要經歷3個月以上的時間，因此這種影響尤為突出。圖1為某海外項目的環氧富鋅漆，由于鋅粉與環氧基質密度差較大，在經歷了6個月的靜置以后該涂層出現了嚴重的結塊現象，導致無法繼續使用。因此對于涂料配方中存在密度差較大的物質時，在運輸和存儲的過程中應定期將包裝倒置使發生沉淀的部分再次與基質充分混合；或者將比重相差較大的物質單獨分開，在應用時再將其與基質充分攪拌混合。
 

    圖1 某項目原油儲罐環氧富鋅底漆結塊現象

    三、儲罐涂敷過程中出現的泛銹問題

    由于儲罐表面積較大，因此其涂敷工藝通常采用機械化噴涂的方式。這種涂敷方式的涂料損耗量較大，對氣候的依賴性較強，在有風、潮濕等環境中很容易造成局部涂層厚度不足或涂層缺失，如圖2（a）所示。此外由于儲罐表面有存在焊縫或其他管件、電儀設施等，也可能引起會對噴涂產生不利影響引起局部涂層質量欠佳，例如圖2（b）中焊縫的雙側焊趾附近都出現了泛銹現象。對此進行大罐噴涂作業時一定要選擇無風的天氣，并控制好噴槍的噴射角和與罐壁之間的距離，保證固定的重涂面積，做到不漏涂。對于焊縫等形狀復雜的部分除專門進行局部噴涂外，根據實際情況還可以進行手工補涂以保證涂敷質量。
 

    圖2某油田大罐涂層泛銹現象：

    a大罐平面局部泛銹，b儲罐焊縫兩側泛銹
 

    四、儲罐防腐層失效問題

    在使用過程中儲罐涂層由于長期與腐蝕性介質接觸或受到風吹、雨淋、日曬的作用有可能容易引起局部失效。圖3是某項目儲罐涂層失效的情況，該項目投產6個月以后儲罐涂層出現大范圍脫落的現象。隨著當地雨季的到來，每一次下雨之后發現油漆面漆出現鼓泡現象，隨后油漆自動剝落，掉落的油漆漆膜脆裂無韌性，并呈現粉化狀態。該問題不僅使儲罐受到進一步腐蝕的威脅，而且作為油田項目的標志性建筑，此問題也很大程度影響了項目的整體形象，引起業主的強烈不滿。在現場對該問題進行進一步調查時發現，通過膠帶撕脫法對未脫落部分涂層進行測試時面漆也出現完全剝離，如圖3（b）所示。為此，現場人員從油漆性能與設計要求是否相符、使用油漆是否過期、油漆層間復涂間隔時間、施工天氣環境、油漆配比、施工操作（涂刷方式、層間處理、涂層間干燥時間間隔）、不同防腐作業隊施工作業、同一時間段同等環境條件下其他品牌油漆涂覆效果等八方面進行了油漆脫落原因分析，認為：首先該品牌的面漆存在一定的質量問題，其次施工過程中中間漆與面漆涂敷間隔時間較長也在一定程度上影響了該儲罐涂層的整體性能。因此建議全面更換該儲罐涂層，且嚴格控制各道涂漆之間的時間間隔，按此方案整改后該涂層至今完好。
 

    圖3某油田大罐涂層失效現象：

    a罐壁涂層脫落，b儲罐涂層撕脫試驗

    五、部分儲罐防腐手段的變革和創新

    傳統的儲罐導靜電涂層由于耐蝕性較差嚴重影響了儲罐的維護周期。近年來隨著納米技術的開發及應用，納米纖維或納米顆粒導靜電涂料的制備成為可能，并逐漸成為近期關注和研究的熱點。例如中石油工程建設板塊專門立項研究了儲油罐長效涂層防護技術及其應用，對鈦納米粉、銅納米纖維等填料的尺寸、含量與涂層形貌、表面電阻、耐蝕性等進行了分析和表征，表明納米填料的加入可以有效改善儲罐涂層的致密性、耐蝕性和導靜電性能。同時積極探索儲罐涂層技術與陰極保護技術的綜合應用。該科研項目申請了7項國家專利并在若干海外項目成功應用，取得滿意的保護效果。

  六、小結

    在海外油氣建設項目中，儲罐防腐是保障油氣儲運設施安全平穩運行的基礎工作。儲罐防腐需要了解相關的設備、土建、電氣專業內容，且應貫穿于儲罐設計、施工、運行維護等整個生命周期，是一項長期的工作。將涂層防護和陰極保護結合可以取得較滿意的儲罐防腐效果。由于儲罐涂料組份之間有密度差，在運輸存儲過程應注意定期攪拌；儲罐防腐施工時應嚴格按規范要求保證施工時的氣象條件滿足要求，并對形狀復雜部分單獨處理；對失效的儲罐涂層應從設計、生產、施工等各個環節進行對比分析，追根溯源并采取相應的整改措施。

    隨著技術的進步和發展，含納米尺度填料的新型儲罐防腐技術逐步成熟并在實際生產項目中獲得成功應用。在今后的工作中，研發長效防腐、性能可靠的儲罐涂層仍將是今后油氣行業科研和應用的熱點。

    作者簡介

    郭超，2007年畢業于北京化工大學材料學專業，獲博士學位。中國石油工程建設公司北京設計分公司高級工程師，配管室副主任，南蘇丹PALOCH FPF脫瓶頸項目設計副經理。曾擔任阿爾及利亞、阿聯酋、伊拉克、加拿大、烏茲別克、蘇丹等多個海外項目的設計和現場技術支持工作。主要研究領域為油氣項目的選材、失效分析、陰保設計調試、新型涂料的應用推廣。目前已在《Surface and coatings technology》、《engineering failure analysis》、《腐蝕科學與防護技術》、《腐蝕與防護》、《油氣儲運》等國內外期刊發表論文30多篇，申請專利9項，授權發明專利2項、實用新型專利2項，獲局級以上嘉獎19次。中國機械工程學會高級會員、中國材料研究學會永久會員，目前已通過中國腐蝕與防護學會研究員級高級工程師的答辯。

責任編輯：班英飛

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