天然氣作為清潔能源越來越受到青睞，很多國家都將LNG列為首選燃料。隨著國家對環境問題越來越重視，節能減排力度越來越大，天然氣作為清潔能源的優點日益突出，國內天然氣需求呈現出爆炸式的增長勢頭。我國天然氣資源在西部，經濟發達地區卻在東部沿海地區，西部和中部的大量天然氣資源離東部沿海經濟發達地區甚遠，造成東部天然氣供應不足，“西氣東輸”項目滿足不了沿海地區對能源的需求，需大量進口LNG來補充。2014年中國通過沿海接收站進口LNG達1989.07萬t，而LNG儲罐為接收站的核心設備，由于海邊環境的大氣腐蝕性大，因此LNG儲罐良好的防腐性能是一項關鍵指標。

    1  近海環境下，20000m3LNG儲罐的腐蝕機理

    以20000m3LNG儲罐為例，該儲罐位于海口市澄邁縣工業園區，儲罐距海岸約150 m，儲罐為雙層金屬吊頂單容罐，固定拱頂結構。

    1.1 金屬腐蝕的影響因素及分類

    金屬腐蝕過程受各種不同因素的影響，這些因素分為外部因素和內部因素。外部因素包括介質的組成、溫度、壓力、pH值、材料的受力等；內部因素包括金屬材料的化學組成、金屬的晶型、金屬表面的結構狀態等。按腐蝕的反應歷程可分為化學腐蝕和電化學腐蝕；按腐蝕的形態可分為全面腐蝕和局部腐蝕；按腐蝕環境可分為自然環境下的腐蝕和工業環境中的腐蝕。儲罐介質不會對罐體產生腐蝕；由于儲罐離海近，大氣環境濕度大，氯離子含量高，大氣環境會對罐體產生腐蝕。因此，儲罐的主要腐蝕類型為大氣環境中均勻的電化學腐蝕和由鹽霧顆粒引起的局部腐蝕。

    1.2 20000m3LNG儲罐的腐蝕機理

    金屬表面在潮濕大氣中形成薄液膜，液膜具備電解質溶液的性質，會產生電化學腐蝕。在薄液膜下的大氣腐蝕，不論電解質是酸性、中性或堿性，陰極過程均以氧的去極化為主。

    在中性或堿性液膜中：

    O2+2H2O+4e→4OH-

    在酸性液膜中：

    O2+4H++4e→2H2O

    金屬表面存在污染物質或吸附有害雜質，會進一步促進腐蝕過程。在固體顆粒下的金屬表面常發生縫隙腐蝕或點蝕。海洋大氣環境主要是大氣中含有海鹽粒子。

    在海洋大氣環境中，海風吹起海水形成細霧，由于海水的主要成分是氯化物鹽類，這種含鹽的細霧成為鹽霧。當鹽霧沉降暴露在金屬表面上時，由于Cl-對金屬鈍化膜極強的破壞作用而大大加快了金屬全面腐蝕的速度，增大了金屬局部腐蝕的可能性。

    海口澄邁縣工業區設備所在地的年平均氣溫23.9℃，年平均相對濕度在85%左右，最大相對濕度達100%，屬于熱帶、亞熱帶氣候。由于地理位置的關系，整個地區在夏季易受臺風侵襲。現場日照強烈，晝夜溫差大（15℃左右），只要相對濕度達到35%左右就會出現凝露現象。儲罐壁長期存在薄液膜，金屬表面極易發生電化學腐蝕。而海洋大氣環境中的形成的鹽霧進一步加強了大氣腐蝕的速率。

    2   海面20000m3LNG儲罐的防護

    結合海洋大氣環境對LNG儲罐的結構、運行特點進行分析，儲罐內充裝有大量的LNG蒸發氣（天然氣）且儲罐直徑達35m，外加電流陰極保護法和犧牲陽極陰極保護法在有爆炸風險的場合并不合適。綜合各種因素，防腐措施采用有機非金屬涂料保護金屬表面，以防止設備腐蝕。涂料涂覆在金屬表面上，形成薄膜，隔離腐蝕性介質，保護金屬。

    根據電化學腐蝕原理，如果能完全將腐蝕介質、氧氣隔離，不和金屬接觸，就可以避免金屬的腐蝕。但實際的涂膜不是完全無孔，膜的孔徑雖然很小（平均直徑一般為10-4～10-6mm），但是水和氧分子更小（＜10-4mm，Cl-更小），為防止水、離子、氧氣的穿透，需采用多層涂膜且涂膜要有足夠的厚度。此外，有機高分子聚合物一般都是絕緣體，如果在成膜物質中加入成為犧牲陽極材料的金屬顏料，當金屬顏料和金屬表面直接接觸，有腐蝕介質滲入后，金屬顏料被腐蝕，可以保護金屬。如富鋅底漆中金屬鋅粉末，可作為犧牲陽極。

    多層防腐涂膜的構成可分為底漆、中間漆、面漆等。底漆直接和金屬接觸，潤濕性要好，只有潤濕性好，才能和金屬表面細微不平處接觸，滲透到金屬表面的凹凸不平處或勾縫中。底漆作為腐蝕介質滲入涂膜后的最后一道防線，應具有防腐蝕作用，在底漆中添加鋅粉作為防腐蝕的涂料，可以起到犧牲陽極的作用。此外，底漆的成膜物質具有很好的屏蔽作用，能阻止腐蝕介質的滲透。中間漆起著連接底漆和面漆的作用，這就要求中間層漆、底漆、面漆有很好的結合力，同時中間層漆要有很好的屏蔽作用。面漆作為阻擋腐蝕介質的第一步，需具備防護海洋氣候大氣腐蝕的性能。為減少孔隙度，最后一層面漆使用不含顏料的清漆，以獲得致密的涂膜。

    2.1 防腐方案

    快干型環氧富鋅底漆、快干可覆涂聚氨酯面漆都是雙組份反應聚胺固化環氧涂料。雙組份反應型涂料在將兩組分按一定比例混合后，反應即開始進行，混合后涂料在常溫下快速干燥固化。由于其常溫干燥快和高性能的特點，尤其適用于大型制件和無高溫烘烤設備時的涂裝場合。LNG儲罐體積大，現場制作，適宜選用快干型環氧底漆、快干可覆涂聚氨酯面漆。

    2.2 表面處理要求

    （1）噴砂前，除去油脂或探傷拍片留下的潤濕劑，利用溶劑或乳液去除工件表面的油脂及其他類似的污染物。鋼材表面若有油污物質，會導致涂層與基體結合不牢，必須在涂裝前去除。由于溶劑有一定的毒性和易燃性，使用時要注意安全。

    （2）噴砂用磨料要干燥，無油污，清潔無雜物，不能對涂料的性能有影響。磨料的導電率將不得高于250mS/cm。磨料的大小要能夠產生規定涂料系統要求的粗糙度（表面粗糙度級別根據ISO8503 進行評估）。噴砂時注意防止油或水對噴砂后鋼材表面的污染。

    （3）鋼材表面要求噴砂清理到Sa 2.5級。噴砂后準備涂漆的鋼材表面要清潔、干燥，無油脂，所有灰塵要求徹底清理，保持粗糙度和清潔度直到第一道漆噴涂。

    2.3 油漆施工

    防腐油漆（duty paint）“的概念，一般指在苛刻的腐蝕環境使用，包括底漆和面漆的配套涂料。 簡單地說：防腐油漆就是使用壽命更長，可適應更苛刻的使用環境的涂料稱為防腐油漆。厚膜化是防腐油漆的重要標志。一般油漆的涂層干膜厚度為100μm或150μm左右，而防腐油漆干膜厚度則在200μm或300μm以上，還有500μm～1000μm，甚至高達2000μm。

    這類油漆的固化是利用氨基與環氧基間的反應活性，在常溫或低烘烤溫度下交聯成膜。胺類可用脂肪胺、芳香胺和環酯胺，與環氧樹脂分罐包裝，用前配合。芳族胺反應性較低，一般需低溫烘干。脂族胺活性較高，也需在10℃以上才能充分反應。各種胺均可以與低分子量環氧或單環氧化物制成加成物，以降低揮發性、吸水性，提高與環氧的混溶性和固化速度，但同時提高粘度，降低使用期。常用的脂族胺為乙二胺、二乙烯三胺、多乙烯多胺、乙二胺。乙二胺價格低、來源廣，但揮發性大，易吸水，毒性和漆膜病態也重，在自配自用的情況下還有采用。配方按環氧當量：活性氫當量=1:1.2-1.5計算。其他胺類揮發較小用來不宜過多，可視情況按當量計為：1:1.1-1.2. 這類漆類綜合了煤焦瀝青額耐酸、堿性、耐水性和環氧樹脂的附著力。機械強度和耐溶劑性，為良好的防腐蝕油漆品種。廣泛用于水利工程設施、地下管線外壁以及化工設備和管道內壁。缺點是色暗，且瀝青易滲色，用磁漆罩色效果不好，不耐芳烴溶劑，也不耐暴曬。漆的性能和價格與瀝青和環氧的配合比有關。已經從實驗和應用證明，按重量比1:1配合最合理。環氧瀝青防腐油漆，可分為：胺固化環氧瀝青防腐油漆和聚酰胺固化環氧瀝青防腐油漆。

    天氣條件：涂料在施工時，相對濕度不能超過85％，并且鋼板溫度必須高于露點3℃以上。雨天、下雪天、大風和大霧環境時，不能進行涂漆作業（水性重防腐涂料系統的施工請參見水性重防腐作業指導書）。施工方法采用高壓無氣噴，刷涂和輥涂只能用于預涂工作和小面積修補。

    高性能的環氧樹脂和聚氨酯涂料分兩個包裝，按比例混合涂料。涂料混合好后，必須在規定的混合使用壽命內用完。環氧雙組份涂料，混合后，要放置熟化一定時間后才能使。

    對于局部的機械損傷，可以采用機械工具打磨到St3 級。修補時，可采用噴涂或刷涂的方式。噴涂時，需注意對其它區域涂層的保護，避免干噴或漆霧等現象的產生。刷涂時，應當意識到需要多遍才可達到規定的膜厚。

    施工完后，涂層在未完全固化的情況下，不宜承受機械應力。油漆固化過程中，應保持良好通風。涂層固化前，應當避免接觸水氣，否則，表面將產生白化現象。涂層表面存在白化現象時，使用稀釋劑和打磨方式去除。

    3   結論

    鑒于LNG儲罐是整個LNG接收站的核心設備，而天然氣又是一種易燃易爆的介質，儲罐設備的失效主要是泄露，因此采取有效的防腐蝕措施，能延長設備的使用壽命和運行安全。接收站在使用過程應對防腐涂層的厚度定期監測，以保證設備的平穩運行。出于控制建造成本的考慮，儲罐的外罐碳鋼材料的抗腐蝕能力比較差，因此對碳鋼材料的防腐層必須有效完好，在設備在正常運行中，應定期測定防腐層的厚度，以防止因防腐層脫落造成設備表面腐蝕，引起設備的破壞失效。LNG儲罐在各種保護措施的作用下可以保證是安全的。

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責任編輯：龐雪潔

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