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LNG接收站低溫防腐解決方案

2018-09-20 11:30:54 作者：高為來源：涂層與防護分享至：

LNG（液化天然氣）是一種高效清潔能源，我國目前已投運的大型LNG接收站有11座，在建或擬建的大型LNG接收站還有18座。LNG接收站中大多數裝置在LNG氣化之前基本長期處于-160℃左右的低溫環境下運行，選材上也使用了大量奧氏體不銹鋼。這對設備的保冷、材質、防泄漏等方面都提出了很高要求。接收站的主要系統即LNG卸船系統、LNG存儲系統、LNG外輸系統中，主要設備有卸料臂、LNG儲罐、BOG（蒸發氣）壓縮機、再冷凝器、汽化器等，任何一個環節出現問題，都將使整個系統停車。

我國LNG接收站基本位于海邊，根據ISO 12944-2的典型腐蝕環境分類，LNG接收站的腐蝕等級達到C4級別。在海洋大氣環境區域中，海鹽粒子為氯化物，由于海鹽的吸濕性強，滲透腐蝕性強，可以滲進鈍化膜，腐蝕底材，尤其對不銹鋼材質產生點蝕破壞，嚴重時甚至會導致管道或設備穿孔。因此，針對接收站的不同設備，根據不同的運行工況、運行條件和運行環境下，不同裝置就需要進行特殊的防腐保護。

1 儲罐防腐

LNG儲罐是LNG氣化站中的關鍵設備，其完好與否直接關系到氣化站的正常運行。儲罐若發生腐蝕，將導致LNG的泄露，帶來極大安全隱患，因此必須采取有效的防腐蝕措施，延長LNG儲罐的使用壽命并保證儲罐的安全運行。儲罐是否完好包括的因素有：儲罐內外表面是否完好，儲罐夾層真空度的自然蒸發狀況如何，附件、基礎是否穩固等。在LNG儲罐日常運行中，儲罐常年暴露在大氣環境下經歷著風吹日曬，儲罐外表面不可避免地遭受腐蝕，特別是處于沿海地區、化工園區、多雨地區的LNG接收站，LNG儲罐的外表面遭受腐蝕要更快、更嚴重一些。鑒于LNG儲罐的重要性和特殊性，必須對其外表面進行有效的防腐保護。因此，如何選擇恰當的防腐材料，以便安全有效地對儲罐進行防腐處理就顯得非常重要。

由于LNG儲罐高度較高，儲罐的外表面特別是罐體頂部防腐蝕的維護困難較大。因儲罐內充裝有大量的LNG蒸發氣，犧牲陽極的陰極保護法或外加電流陰極保護在有爆炸風險的場合會增加現場安全風險，因此不建議采用此兩種方法。綜合各種因素，防腐措施采用涂層保護法，即使用有機非金屬涂料涂覆在金屬表面上，形成涂層薄膜，可有效隔離腐蝕性物質，從而達到防止或減緩設備腐蝕、保護金屬表面的目的。而防腐涂層還能將部分光線反射出去，減少儲罐的吸熱，從而有效地保持儲罐內燃氣合格的蒸發率。

然而，實際的保護罐體的涂層雖然肉眼看不到空隙，但相對于空氣中的水分子、氧分子及氯離子而言，即使罐體涂層中膜的平均孔直徑只有（10-4~10-6）mm，依然擺脫不了水和氧分子的侵襲，因為水和氧分子直徑約為3×10-7mm，而Cl－直徑大約也只有10-7mm大小。因此涂膜時采用多層涂膜的方法，才能更好地防止水、離子、氧氣等分子的滲透，并且膜層要有足夠的厚度才能達到有效屏蔽這些微小粒子侵入的目的。而常用的多層防腐體系一般分為底漆、中間漆、面漆等。而底漆是作為腐蝕介質滲入涂膜后的最后一層防線，是直接和金屬接觸的，除要求底漆的成膜物質具有好的屏蔽作用來阻止腐蝕介質的滲透外，還要求底漆的潤濕性能較好才行。只有潤濕性能好，才容易滲透到金屬表面的凹凸不平處或縫隙中，填補到金屬表面的細微不平整而不脫落。中間漆要求與底漆和面漆具有非常好的結合力和屏蔽作用，這樣才不至于使涂料分層而降低屏蔽效果。面漆作為阻擋腐蝕介質的第一道屏障，需具備隔離污染物及紫外線并能防止外界大氣腐蝕的特性，面漆采用不含顏料的清漆可以獲得致密的膜層從而減少孔隙度。

2 卸料臂防護

LNG卸料臂是接收站內非常關鍵的設備，處于海邊碼頭的卸料臂一直暴露在含鹽較高的潮濕海洋大氣環境中，容易遭受腐蝕侵害。同時，LNG卸料臂長期處于超低溫（-162℃）和常溫（60℃）的冷熱循環工況，并且一直暴露在風吹日曬的自然大氣環境中，這就需要卸料臂的防腐涂層體系具有耐超低溫和冷熱循環、耐紫外線的特性。

LNG卸料臂管道為不銹鋼材質，通常采用普通雙酚A型環氧涂料、環氧酚醛涂料、聚氨酯涂料或惰性共聚物涂料。噴涂順序按照底漆、中間漆和面漆的順序進行，一般底漆為雙酚A型環氧底漆或環氧酚醛涂料，中間漆為雙酚A型環氧涂料或環氧酚醛涂料，面漆為聚氨酯涂料。每一層涂料的厚度也是整個涂裝工藝中重要的因素，而中間漆的主要作用是增加層的厚度以提高整個涂層系統的屏蔽性能。面漆的作用是阻擋紫外線和抵御大氣污染對涂層的破壞，抵擋風吹雨雪等。因此，應根據當地的環境特性和氣候特點，采取現場試驗，確定采用哪種涂層體系和厚度，才能保證此體系與卸料臂具有較好的粘合力，并且在LNG的冷熱循環的工況下，便于測試涂料的耐冷熱性能及對當地氣候的適應特性。

3 卸料碼頭防腐

LNG專用卸料碼頭及棧橋的橋墩除少量為灌注樁外，大多數為鋼管樁。在碼頭的運行中，鋼管樁表面難免會附著大量海洋生物，造成局部嚴重腐蝕。而海洋環境的材料腐蝕一般分為大氣區、飛濺區、潮差區及海水全浸區和海泥區等幾個區域，每個區域都各有其特點，其中飛濺區是整個碼頭鋼管樁腐蝕最嚴重的區域。

為防止碼頭鋼結構腐蝕，國內大多數碼頭采用涂料、陰極保護或兩者相結合的方式進行聯合防腐。由于碼頭鋼管樁長期處于海水環境的惡劣腐蝕環境下，碼頭運行期間維護困難，因此建議采用高性能重防腐涂料進行防腐。其主要有聚氨酯涂料、環氧粉末涂料、聚酯玻璃鱗片涂料和改性環氧玻璃鱗片涂料等。目前國內外對應鋼管樁一般采取某些涂料組合，產生了一些較好的應用效果。例如大氣區涂2層濕固化環氧樹脂封閉底漆、3層濕固化環氧樹脂中間漆、2層丙烯酸聚氨脂面漆。飛濺區常用的方法主要是采用熱噴鋅鋁涂層+封閉涂層。潮差區腐蝕環境也較為惡劣，建議使用富鋅底漆+玻璃鱗片涂料組合。全浸區的腐蝕程度比大氣區嚴重，但比飛濺區、潮差區輕。全浸區因防銹、防污涂料本身使用壽命等因素很難實現對碼頭鋼結構的長期有效保護，主要采用陰極保護與涂料相聯合的保護方式。另外，聚乙烯防腐帶在鋼質管道上進行外防腐也有廣泛的應用，其中福建LNG卸料碼頭采用C50型新型改性丁基橡膠防腐熱縮帶后，被防腐帶纏繞的部位具有良好的金屬光澤，且表面無腐蝕?？梢姺栏瘞Ь哂蟹浅：玫姆浪Ч?，剝離強度高，粘接性也好。近些年，作為鋼管纏繞材料的新型聚乙烯防腐帶應用越來越廣泛，這種材料壽命長、耐腐蝕性強、對環境污染小、施工簡單及投資少，在碼頭防腐中應用越來越廣泛。

4 不銹鋼管防腐

在LNG接收站項目中，大量使用了不銹鋼作為介質輸送管路，易在金屬表面形成強腐蝕介質濕膜，尤其是晝夜或季節氣候變化大時更加容易導致腐蝕加重。而對于某些在超低溫和高溫服役環境的LNG裝備而言，不銹鋼管線的應力腐蝕控制就顯得尤為重要。LNG接收站中的不銹鋼管線分為保溫和非保溫兩種類型，取決于不同管線的工作溫度。如304/304L用于深冷管線以外的常溫和高溫系統，而316L不銹鋼主要用于深冷保溫，超低溫運行服役溫度可達-196℃。

不銹鋼相比較于普通碳鋼有其自身的特性。因此，尤其是用于低溫環境下的不銹鋼所用油漆、表面處理等方面有其特殊性，應注意以下幾點：①涂層應滿足現場工作溫度需要，具體到LNG接收站應需要滿足深冷或溫差變化大的要求。因某些設備服役溫度不同，管線由于溫差變化導致的管線母材物理收縮和膨脹明顯，相應的涂層要求具有耐熱和抗驟冷的特性。

除此之外，還應具有耐腐蝕、防霉菌、滲水性低、濕度變化適應性強、與金屬附著力強等優異性能，且機械性能良好，施工簡便；②不銹鋼防弱化腐蝕的原理是表面鈍化生成氧化膜，電位正移，而富鋅底漆保護的一個重要原理是陰極保護，這樣將造成腐蝕電位增大，所以不銹鋼上涂富鋅涂料會削弱涂層的保護作用。因此環氧富鋅和無機富鋅涂料不能用于不銹鋼表面。同樣的，涂層中也不能含有鉛、鐵、鋅等的氧化物；③油漆中金屬成分易與不銹鋼表面引起電化學腐蝕，因此所用涂層不能含有金屬成分；④硫、氯化物等會使不銹鋼表面引起點蝕等，從而降低不銹鋼的耐腐蝕性能，應得以控制。尤其是在不銹鋼表面清洗時要減少氯化物的附著，因此應控制清洗時氯離子的含量。

5 接收站施工過程防護

首先，各設備的包裝、儲存方面應采取相應保護措施，管件端口用塑料蓋蓋嚴，防止氯離子腐蝕管件內表面；管件外露部分應用塑料膜包裝好，以避免氯離子腐蝕管件外表面。在儲存方面，最好安排在室內儲存，保持室內干燥及通風良好。

施工前用帆布對LNG儲罐下部及周邊區域、設備進行遮蓋防護，防止浮灰、銹屑、涂料等對設備的污染，也可預防下落物件對設備管線等的破壞。

LNG接收站裝置設備施工安裝等過程中，對天氣、相對濕度、溫度等都有一定要求。施工時，環境溫度必須高于5℃，但不得高于40℃，同時應保證施工現場空氣相對濕度不超過85%，設備表面溫度比空氣露點溫度高3℃以上。LNG接收站多處于沿海沿江地帶，因此，需特別注意做好潮熱天氣及雨季防腐，否則，將極大影響防腐效果。而在揚塵天氣及風速較大等的極端惡劣天氣時也不應進行防腐施工。

另外涂漆時，可能需要涂多遍才能達到理想的膜厚，從而導致涂層不會那么快固化。因此，在涂層逐漸固化期間，不宜承受機械壓力，且應保持良好通風，避免接觸水氣，否則，涂層表面將產生白化現象。一旦涂層表面出現白化現象，可使用打磨或稀釋劑的方法去除。

6 結語

（1）LNG接收站的大多數裝置處于極端低溫條件下運行，設備價格昂貴。為使設備有盡量長的使用壽命，減少購置設備費用，降低運行成本，設備的保存、施工、調試、運行、維護都應該嚴格按照標準要求進行；（2）接收站在設備運行過程中，應定期監測防腐涂層的厚度，防止因防腐層脫落造成的設備表面腐蝕而導致的設備失效，從而保證設備平穩運行，生產安全進行；（3）不同的設備，根據不同運行工況、運行條件和運行環境，不同裝置進行特殊防腐保護分析，對設備防腐措施的小的投入，就能換來接收站長期安全穩定運行，對LNG接收站的安全生產和運行維護具有重要指導意義。

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責任編輯：韓鑫

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