石油储罐用防腐蚀涂料与涂装

中国新型涂料网讯：
0 引言
       随着我国国民经济的快速发展，石油及石油制品日益成为主要的能源和化工原料。石油从原油开采、运输、贮存到加工都需要使用大量的储罐。
       近几年，随着储罐建设工程的开展，储罐防腐新技术也得到了应用和发展，如储罐底板的阴极保护技术，储罐外壁的热喷锌、铝技术等，但涂料涂装防护仍然是储罐防护的一种重要手段，并随着技术的进步而不断地发展。
       石油储罐的腐蚀环境大体分 3 类，即土壤腐蚀、大气腐蚀与油品腐蚀。土壤腐蚀主要发生在储罐底板下表面与基础面接触的一面；大气腐蚀发生在大气环境下的金属表面，如储罐外壁、储罐顶外表面等；储罐内部的腐蚀环境则是油品的腐蚀。因为腐蚀环境不同，因而储罐不同部位所用的涂料类型、涂料技术要求也不同。
1.1 储罐内壁的腐蚀环境及其技术要求
       储罐内壁涂料主要根据贮存介质、储罐类型、温度和压力等进行选用。储罐内壁涂料首先要求有很好的防腐蚀性和良好的耐溶剂性。为了保证油品质量，涂层在原油、汽油、航空煤油及烃类溶剂等介质中长期浸泡，漆膜应无变化、不起泡、不溶胀、不剥离、不污染油品。另外，液体石油产品在流动、过滤、混合、搅拌、加注、抽提等状况下，会因摩擦而产生静电荷，当产生静电荷速度大于其导出速度时，就会形成静电荷的积聚，使电压不断升高，并产生尖端放电。当放电场中可燃油品蒸汽与空气的混合物达到爆炸极限时，随时可能发生静电起火、爆炸危害。因此，储罐内壁涂料在耐腐蚀的同时还必须导静电，以保证油罐的安全使用。
原油储罐内壁腐蚀环境与腐蚀特征及其技术要求见表1。        储罐外壁受到的主要是大气腐蚀，它是因大气中的水分、氧气、沿海盐雾、化工气体等腐蚀性物质而造成的腐蚀，以及紫外线引起的涂层老化破坏等。储罐底板和边缘板的腐蚀：储罐底板由于毛细作用，地下水上升，长期处于潮湿的环境，而且由于底板焊接，焊缝附近的防腐蚀涂层遭到破坏，该处腐蚀格外严重；储罐底外部埋于地下，处于潮湿环境中，受土壤中水分和微生物腐蚀。
储罐外壁的腐蚀环境及其技术要求见表2。 对于储罐底部埋地部位和罐区各种埋地管线外壁涂料，要求具有较强抗潮湿及耐土壤腐蚀性能。底漆主要采用导电的富锌底漆（环氧富锌底漆和无机富锌底漆）或不含锌粉的导电底漆；中涂漆主要有云母氧化铁中涂漆；面漆主要有以炭系导电填料（导电炭黑和石墨等）组成的深色导电涂料，以导电云母、导电氧化锌等组成的浅色改性环氧类非炭系导静电涂料；面漆采用环氧玻璃鳞片涂料。
罐底内表面：由于罐底区域（通常为罐底至罐底以上1.8 m）会沉积油品中的水等腐蚀介质，是腐蚀情况最严重的部位，应加强涂层防护，可通过增加底漆或中间漆涂膜厚度的方法，以保证防腐效果。石油储罐涂料体系配套方案见表3。可根据不同的腐蚀环境来设计涂层的使用寿命，通过规定金属的表面处理状态、涂装结构、喷涂道数、涂层厚度、选用质量合格的防腐涂料，严格施工管理等几个方面来保证设计寿命。 3.1 富锌底漆
       富锌底漆是重防腐涂料体系中的重要防锈底漆。富锌底漆的主要防锈机理是漆膜中含有大量锌粉，其标准电极电位（-0.76 V）比钢铁的标准电极电位（-0.44 V）低，在使用过程中，锌粉可以起到牺牲阳极作用来保护钢材。当涂膜受到侵蚀时，锌粉作为阳极先受到腐蚀，而基材钢铁为阴极，受到保护；锌在腐蚀介质中起化学反应，生成一层不溶性氢氧化锌以及碱式碳酸锌，填充涂膜的空隙，使涂膜紧密地结合，从而延缓腐蚀，达到防锈目的。
       富锌底漆主要分溶剂型和水性无机富锌底漆两类。溶剂型环氧富锌底漆是以锌粉（锌粉含量占70%以上）为防锈颜料，环氧树脂为基料，聚酰胺树脂或胺加成物为固化剂，加以适当的混合溶剂配制而成，形成连续致密的涂层，漆膜坚固，机械强度高，屏蔽效果好。水性无机富锌底漆是以正硅酸盐为成膜物，金属锌（锌粉含量占85% 以上）为防锈颜料的重防腐涂料，具有良好的环保特性、附着力、耐候性、耐磨性等性能。水性无机富锌底漆中的硅酸盐在与锌粉反应同时，还会与金属铁反应形成很强的化学键结合（硅酸锌铁络合物），附着力好，从而可抵抗水、海水、有机物、氯化物的侵蚀，且自干速度快，2 h 内可涂面漆。水性无机富锌底漆的耐腐蚀性远优于溶剂型环氧富锌底漆，它在海洋大气条件下使用寿命至少为25 a。水性无机富锌底漆推荐膜厚小于50 μm，若一次喷涂太厚，漆膜会出现龟裂现象。
       溶剂型环氧富锌底漆的施工性较好，对底材的表面处理要求较低，要求表面清洁度达到Sa 2.5 级，个别部位只需手动处理达到St 3 级，粗糙度为40~60 μm ；水性无机富锌底漆要求钢结构表面清洁度达到Sa 2.5级，粗糙度为40~80 μm。目前溶剂型环氧富锌底漆和水性无机富锌底漆在石油储罐的涂装中都有大量的应用。
3.2 环氧玻璃鳞片底（面）漆
       环氧玻璃鳞片底（面）漆是目前世界公认的长效重防腐涂料，以耐蚀树脂为主要成膜物质，薄片状的玻璃鳞片为骨架形成高固体分涂料。玻璃鳞片通常为钠碱玻璃类，主要成分为SiO2、Na2O、CaO 等。玻璃鳞片厚度一般为2~5 μm，片径长度为100~300 μm。由于涂层中的玻璃鳞片上下交错排列，使涂层形成独特的“迷宫”式屏蔽结构。在1 mm 干膜中玻璃鳞片可交错排列100 层，使外界腐蚀介质渗透至金属基体表面的路径变得曲曲折折，有效延长了渗透时间，大大提高了涂层的抗渗透性与防护寿命。该涂料具有优良的抗介质渗透性、耐磨性、附着力和良好的施工性能；硬化时体积收缩率低，热膨胀系数小，性能十分优越，化学性质稳定，耐酸、碱、石油溶剂、各类盐和水的侵蚀，其耐腐蚀性优于同类树脂制成的玻璃钢，应用于石油储罐内壁水相部分（储罐底板以上1.8 m）；配套涂料体系为H06-X 环氧富锌底漆2 道，环氧玻璃鳞片面漆4~5 道，总干膜厚度为460 μm。
3.3 环氧云铁中涂漆
       中涂漆的主要功能是增加漆膜厚度，在防腐蚀涂料体系中起到承上启下的作用，使各涂层之间良好黏结，形成一个整体防护体系。石油储罐钢结构防腐一般选用环氧云铁中涂漆。云母氧化铁是一种化学性质稳定的黑紫色薄片状结晶粉末，它用作防锈颜料，在涂膜中形成定向排列的平行叠片层，使涂层具有优良的屏蔽性，能滞缓水汽及酸、碱、盐等腐蚀物质的渗透和对温度变化形成抵抗力，防止附着力下降、起泡、收缩等缺陷，保持漆膜的完整性，减缓大气对漆膜的影响。云母氧化铁颜料还具备反射紫外线的性能，大大降低了紫外线对漆膜的破坏作用，防护时间可达10 a 以上。
3.4 脂肪族丙烯酸聚氨酯面漆
       脂肪族丙烯酸聚氨酯面漆漆膜硬度高，坚韧耐磨，机械强度好，对钢铁、铝、锌等具有良好的附着力，漆膜不易泛黄，保光保色性好，具有优异的耐候性和三防性能，广泛地应用于钢结构防腐涂装中，也是石油储罐外壁最常用的面漆品种。目前应用最多的配套涂料体系是环氧富锌底漆1 道/ 环氧云铁中涂漆1~2 道/ 脂肪族丙烯酸聚氨酯面漆2 道，总干膜厚度为240~320 μm。
3.5 防静电涂料
      虽然防静电技术措施很多，比如提高石油产品的精炼纯度，在油品中加入适量的导静电添加剂，改进装油方式和接地方式等。但是，在储罐内壁涂覆导静电涂料是近年来受到重视并大力推广的方法。导静电涂料通常由基料、填料、溶剂及助剂组成，其中至少有一种组分具有导电性能，以保证形成的涂层为导体或半导体，即涂层的体积电阻率<1010Ω·m，表面电阻率在105~109Ω 范围内的一种涂料，用以消除静电灾害及由此导致的各类关联性生产障碍。
4 结语
       防腐涂料与涂装对保证储罐长期安全、稳定运行非常重要，根据储罐的具体使用条件，清楚地认识和分析腐蚀环境，科学选用涂料和配套涂料体系，严格施工管理，精心施工，可以保证储罐较长使用寿命，取得满意的防护效果。