前言

    水是生命之源，它孕育和維護(hù)著地球上的一切生命。地球上的水資源，約97%是海洋水，而人類所需的淡水資源僅占全球水量的2.5%左右。在這少量的淡水資源中，人類比較容易利用的主要是河流水、湖泊淡水和淺層地下水，僅占全球淡水總量的0.3%。

    在地表水資源相對(duì)貧乏的干旱、半干旱地區(qū)，地下水資源具有不可替代的作用。在我國，地下水不僅是城鄉(xiāng)生活和工農(nóng)業(yè)用水的重要供水水源，而且是維系生態(tài)系統(tǒng)的重要要素，是自然生態(tài)系統(tǒng)及環(huán)境的重要組成部分。隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人口增長以及全球氣候變化，地下水的不可替代作用日益凸現(xiàn)，尤其是在地表水資源短缺的北方地區(qū)和南方水質(zhì)型缺水地區(qū)，地下水的資源功能更加突出，是這些地區(qū)主要的生活和生產(chǎn)供水水源。

    目前，我國有三分之二的城市供水依賴地下水，用于農(nóng)業(yè)灌溉的地下水占地下水開采量的50%以上，開采量居世界第三位[1]。地下水的開發(fā)利用為區(qū)域經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展發(fā)揮了重要作用，提供了重要保障。

    但是，據(jù)《全國地下水污染防治規(guī)劃》介紹，全國90%的城市地下水已受到污染，且污染還在繼續(xù)加重。其中地下儲(chǔ)油罐油品泄露是地下水受污染的主要原因之一。由于液體油品擴(kuò)散速度快，滲透力極強(qiáng)，危害面積大，微量油品滲漏即可污染很大體積的地下水源，給人類生命安全帶來危害。

    2010年，中國科學(xué)院對(duì)天津市部分加油站做了調(diào)查。大部分地下水樣品中被檢出石油烴，檢出率為85%，超標(biāo)樣品占地下水樣品總數(shù)的40%。另外，強(qiáng)致癌物多環(huán)芳烴檢出率為79%，部分樣品中還檢出揮發(fā)性有機(jī)物苯、甲苯、二甲苯等。

    至2010年，我國已有加油站10萬余座，僅加油站內(nèi)就有近40萬個(gè)儲(chǔ)油罐，這些加油站建設(shè)之初由于受資金、技術(shù)和觀念的影響，絕大部分的罐體為鋼質(zhì)單層罐。由于土壤中的水分及礦物質(zhì)，罐體外部極易受到電化學(xué)腐蝕，而罐體內(nèi)部也不斷受到油品內(nèi)腐蝕性化學(xué)物質(zhì)的侵蝕。

    據(jù)中國工程院2001年編制的《中國腐蝕調(diào)查報(bào)告》顯示，儲(chǔ)罐漏油事故多發(fā)生在運(yùn)行7年以后，而10-15年的，點(diǎn)蝕次數(shù)會(huì)不斷增加，平均穿孔率達(dá)14%。但因利益驅(qū)使，許多加油站的儲(chǔ)油罐使用年限都在10年以上，最長的達(dá)二三十年。改造儲(chǔ)油設(shè)備，防止油品泄漏，改善地下水資源已經(jīng)迫在眉睫。

    儲(chǔ)油罐防腐蝕措施

    加油站埋地鋼油罐易發(fā)生腐蝕泄露造成儲(chǔ)存量損失及污染地下水，使人們開始關(guān)注地下油罐的防腐蝕技術(shù)，不斷發(fā)展了非金屬儲(chǔ)罐及鋼油罐防腐蝕技術(shù)。

    美國和加拿大已50%采用玻璃鋼雙壁罐，澳大利亞、新西蘭、日本已采用雙壁罐逾15年，印度、韓國及馬來西亞也已使用了數(shù)年，但在我國這項(xiàng)工程的推進(jìn)卻一直步履維艱。

    2003年，國內(nèi)一些有識(shí)之士開始引進(jìn)歐洲較為完善的雙壁罐制作技術(shù)。雙壁油罐是指由內(nèi)、外罐罐壁構(gòu)成具有夾層間隙的儲(chǔ)罐，包括S/S儲(chǔ)油罐、S/F儲(chǔ)油罐、F/F儲(chǔ)油罐三種[2]。S/S即雙層鋼油罐，采用耐腐蝕鋼板制造鋼體，內(nèi)罐厚度≥6mm，外罐厚度5~8mm；S/F全名為鋼制強(qiáng)化玻璃纖維制雙層結(jié)構(gòu)儲(chǔ)油容器，是在單層鋼制油罐外附加一層玻璃纖維增強(qiáng)塑料（即玻璃鋼，F(xiàn)RP）防滲外套，從而構(gòu)成的雙層結(jié)構(gòu)油罐。鋼制內(nèi)罐與FRP外罐之間具有貫通間隙空間；F/F全名為玻璃纖維增強(qiáng)塑料雙層油罐，內(nèi)外兩層皆為玻璃纖維增強(qiáng)塑料制造而成，中間具有貫通間隙空間；S/S、S/F、F/F同時(shí)配備滲漏檢測裝置，能對(duì)間隙空間進(jìn)行24小時(shí)全程監(jiān)控。一旦內(nèi)罐或外罐發(fā)生滲漏，滲漏檢測裝置的感應(yīng)器可以監(jiān)測到間隙空間液位變化時(shí)發(fā)出警報(bào)，保證油罐的安全使用。

    S/S、S/F、F/F三種雙壁油罐的示意圖如下所示：

S/S儲(chǔ)油罐

S/F儲(chǔ)油罐

F/F儲(chǔ)油罐

   隨著國家對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視，針對(duì)儲(chǔ)油罐陸續(xù)出臺(tái)了相關(guān)的法律法規(guī)及規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。用于制備非金屬儲(chǔ)罐的玻璃鋼在國際上需通過UL1746（用于鋼制地下儲(chǔ)油罐外表面防腐蝕系統(tǒng)）和UL1316（用于石油產(chǎn)品、乙醇和乙醇汽油混合物的玻璃纖維增強(qiáng)塑料地下儲(chǔ)油罐）的空氣烘箱老化試驗(yàn)，光與水暴露測試，沖擊及冷暴露試驗(yàn)，耐腐蝕浸泡等試驗(yàn)。國內(nèi)需通過中石化頒布的SHT3178-2005（加油站用埋地鋼-玻璃纖維增強(qiáng)塑料雙層油罐工程技術(shù)規(guī)范）和SHT3177-2005（加油站用埋地玻璃纖維增強(qiáng)塑料雙層油罐工程技術(shù)規(guī)范）。目前，市場上主要選用特種不飽和樹脂（UPR）或者是環(huán)氧樹脂作為制備玻璃鋼的原料。

    2015年4月國務(wù)院發(fā)布了《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》，明文規(guī)定要限期完成單層罐改雙層罐工作，其改造方案分為三種：一是現(xiàn)有單層罐直接更換為雙層罐；二是在油罐區(qū)設(shè)置防滲池；三是對(duì)原有埋地油罐進(jìn)行內(nèi)襯改造。內(nèi)襯改造就是以原有埋地油罐為依托，再制備一個(gè)玻璃鋼罐。與單層罐直接更換為雙層罐相比，對(duì)原有埋地油罐進(jìn)行內(nèi)襯改造技術(shù)無需整罐開挖，僅在油罐內(nèi)部施工，避免了對(duì)交通和周圍居民生活的影響，施工周期短，改造成本低，同時(shí)改造后的油罐具備與雙層油罐相同的安全環(huán)保性能。因此對(duì)于加油站在役單層油罐，一般采用內(nèi)襯改造技術(shù)。

    目前，根據(jù)間隙層所用材料的不同，將油罐內(nèi)襯改造系統(tǒng)分為兩類。第一類為直接用現(xiàn)有埋地油罐內(nèi)壁鋼板作為雙層油罐外殼，然后內(nèi)襯一層玻璃鋼，兩層之間采用花紋鋁板進(jìn)行分隔，從而構(gòu)成“外鋼S—內(nèi)塑F”型雙層結(jié)構(gòu)，例如多普系統(tǒng)及安諾系統(tǒng)；第二類為用現(xiàn)有埋地油罐內(nèi)壁鋼板作為雙層油罐外殼，先內(nèi)襯一層玻璃鋼，與原有內(nèi)壁鋼板合為一體，然后用3D織物進(jìn)行分隔，再做一層玻璃鋼，從而構(gòu)成“鋼S&塑F—塑F”型雙層結(jié)構(gòu)，例如鳳凰系統(tǒng)，美麗堅(jiān)系統(tǒng)及美國GA系統(tǒng)。各內(nèi)襯改造系統(tǒng)對(duì)比如下表：

    在一些內(nèi)襯修復(fù)系統(tǒng)中，引入了紫外光固化技術(shù)。紫外光固化是指以紫外光為能源，在適當(dāng)波長和光強(qiáng)的紫外光照射下，光固化樹脂體系中的光引發(fā)劑吸收輻射能后形成活性基團(tuán)，進(jìn)而引發(fā)體系中不飽和雙鍵或環(huán)氧基團(tuán)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成交聯(lián)的立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的高分子聚合物[3]。

    光固化樹脂與纖維增強(qiáng)材料預(yù)先制成片材， 采用光固化片材修復(fù)地下儲(chǔ)油罐襯里具有如下眾多優(yōu)點(diǎn)：

    質(zhì)量保證：光固化片材優(yōu)異的耐化學(xué)腐蝕性、抗腐蝕介質(zhì)滲透性、機(jī)械強(qiáng)度及高使用壽命可以對(duì)地下儲(chǔ)油罐提供全方位的長效保護(hù)。

    施工便捷性：光固化片材作為預(yù)浸成型材料，可根據(jù)工程需要，隨意切割或裁剪成各種形狀， 直接粘貼、纏繞、包裹在待防護(hù)或修復(fù)的基層上，省卻了傳統(tǒng)工藝中現(xiàn)場手糊、浸膠、涂刷等問題和麻煩。全程采用 UV 紫外燈固化，固化時(shí)間僅為5～20分鐘，無需現(xiàn)場配料，無需額外添加任何固化劑、促進(jìn)劑及稀釋劑。

    施工安全性：修復(fù)儲(chǔ)油罐襯里屬于有限空間作業(yè)，對(duì)施工安全性及人員身體傷害方面的要求較高，尤其夏天或氣溫較高時(shí)施工，物料溶劑的快速揮發(fā)，并充斥整個(gè)儲(chǔ)油罐內(nèi)部，容易造成施工人員窒息甚至昏厥，也完全不能符合防爆的要求，所以采用傳統(tǒng)工藝施工幾乎很難實(shí)現(xiàn)安全性，而光固化片材由于預(yù)制成片，施工時(shí)溶劑揮發(fā)量很少，對(duì)有限空間作業(yè)的儲(chǔ)油罐襯里及施工人員健康安全具有莫大的意義。

    施工適應(yīng)性及經(jīng)濟(jì)性：一年四季皆可施工，可低溫固化，且無需養(yǎng)護(hù)，UV固化后可立即投入使用，可大幅度減少施工周期及人工成本。

    維修便捷性：可采用片材補(bǔ)丁進(jìn)行小面積修復(fù)，方便快捷。

    基于上述眾多優(yōu)點(diǎn)，光固化片材應(yīng)用廣泛，不僅可適用于金屬儲(chǔ)罐、加油站埋地儲(chǔ)油罐、儲(chǔ)槽、反應(yīng)罐、管道、脫硫尾氣煙囪/煙道/脫硫塔、冷卻塔、氣柜、電解槽等設(shè)備重防腐襯里，還適用于混凝土儲(chǔ)池、地坪、地溝、砂漿面層及花崗巖塊材勾縫等重防腐區(qū)域；海上平臺(tái)、橋梁、水壩、海底管道、窨井、工業(yè)罐槽、下水道及城市/工業(yè)地下管網(wǎng)等水下、高含水區(qū)域及潮差區(qū)域的防腐蝕施工，包括防腐防滲、缺陷修補(bǔ)、結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)等。部分應(yīng)用如下圖所示：

    結(jié)束語

    防止地下儲(chǔ)油罐腐蝕泄漏是保護(hù)地下水資源的有效途徑之一。對(duì)儲(chǔ)油罐的防腐蝕改造得到了政策的大力支持，雙層油罐具有廣闊的市場情景。同時(shí)在役儲(chǔ)油罐內(nèi)襯改造也是一種高效、經(jīng)濟(jì)的油罐防腐蝕技術(shù)，既能防止油罐腐蝕泄漏，又能利用舊罐改造為雙層罐。但是，如何更好地利用這些方法對(duì)國內(nèi)現(xiàn)有的地下儲(chǔ)油罐進(jìn)行改造，以免泄露造成地下水污染，還需更深入的實(shí)踐與研究。

    參考文獻(xiàn)

    [1] 王愛平，楊建清，楊桂蓮，章樹安。我國地下水監(jiān)測現(xiàn)狀分析與展望[J]，水文，2010，30 （6）：53-54.

    [2] 陶彬，張衛(wèi)華，孫秀明，周金廣。加油站埋地雙層油罐技術(shù)綜述[J]，石油庫與加油站，2014，23 （3）：5-6.

    [3] 吳良義。光固化不飽和聚酯樹脂研究進(jìn)展[J]，熱固性樹脂，2007，22（5）：48-49.

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