【《原油储罐腐蚀防控方案设计案例》5400字】

原油储罐腐蚀防控方案设计案例1.1原油储罐腐蚀防控体系原油储罐在建设投产后，腐蚀问题作为影响原油储罐正常投产的重要原因之一，有一系列的防控措施。如下图1.1所示的原油储罐腐蚀防控思路。为了克服腐蚀难题，近年来出现了许多相关技术，如涌现了许多性能优越的防腐涂料、阴极保护法得到了改良，而且相关监控技术也得到了改进。因此，现阶段无论是建设期的主动防控、还是生产期的腐蚀监控,更甚是检修期的防腐措施修复问题，都有可以选择的方案。图1.1原油储罐腐蚀防控思路1.2建设期的主动防控假设某油库在2013年建设了一批大型原油储罐，下面探讨一下当时这些原油储罐全方位的防腐设计。如下图1.2所示的原油储罐防腐思路进行设计。图1.2原油储罐防腐简要思路1.2.1建设期使用防腐方案由上图1.2，对于这个原油储罐在罐顶、罐壁采用防腐涂层防护方法，而在罐底及油水线以下的壁板则防腐涂层和阴极保护法联合保护。根据原油储罐各位置的腐蚀情况，使用的防腐涂料有如下要求:罐顶的上表面采用导静电涂料、使用阴极保护法的部位采用绝缘性防腐涂料、储罐外壁的防腐涂料选择以耐候型涂料为主和储罐外底板要求防腐涂料具有良好的耐水性和耐潮湿性等。根据这些的防腐要求，该原油储罐使用防腐涂料方案如下表1.1。表1.1原油储罐使用防腐涂料方案部位防腐涂料搭配δ（每道干膜厚度）/μmΔ(总)/μm储罐内部防腐罐底、油水线以下罐壁和内部附件环氧富锌底漆（1道）环氧云母中间漆（1道）环氧面漆（2道）50100100350罐壁(油水线以上)储油部位环氧富锌底漆(1道)环氧云铁中间漆(1道)脂肪族聚氨酯面漆(2道) 708050250浮盘底板下表面和浮盘外侧板环氧耐油导静电底漆（1道）环氧耐油导静电中间漆（1道）环氧耐油导静电面漆（2道）50100100350浮舱内表面水性环氧树脂涂料（2道）75150储罐外部防腐储罐底板外表面厚浆型环氧煤沥青涂料底漆（1道）厚浆型环氧煤沥青涂料面漆（2道）50150350焊缝处：可焊性无机富锌底漆（1道）3030罐壁外表面、浮盘上表面及外部附件环氧富锌底漆(1道)高固态环氧云铁中间漆(1道)丙烯酸聚氨酯面漆(2道)708050250加强圈、抗风圈表面及其他金属结构外表面 环氧耐油导静电底漆（1道）环氧云铁中间漆(1道)高固态脂肪族聚氨酯面漆(2道)5050100300罐底边缘板外缘 CTPU弹性密封胶除了以上防腐涂层防护方法，有些部位还需要应用阴极保护法，即储罐底板、油水线以下罐壁，这些部位长期接触沉积水，腐蚀程度相对严重，因此除了涂层防护还要采用阴极保护法防护。而阴极保护则采用外加电流保护法，其中阳极选择柔性阳极材料，阳极在罐周直立式布置，在罐底安装长效参比电极。由上表1.1可知，在罐底边缘板采用CTPU弹性密封胶，这种CTPU弹性材料是由异氰酸基团的预聚体、填料、抗氧化剂等构成，施工相对简单、防水性好、具有较长寿命。如下表1.2所示的CTPU弹性材料性能指标。可以看出CTPU弹性材料具有良好的性能。表1.2CTPU弹性材料性能指标项目指标拉伸强度（MPa）2.7-8.0延伸率（%）400-1000抗渗性（0.3MPa，3h）不透水与混凝土粘结强度（MPa）≥5.0与钢板粘结强度（MPa）≥3.0抗冲击强度（MPa）≥5.0耐高温（℃）≥1001.3生产期的过程监控防腐蚀措施建设完成，原油储罐得到有效的防护，而在长期的生产运行中，仍然会发生一些腐蚀，从而导致停产和发生危险，如果能有效的监测出腐蚀薄弱部位，提前做好修复工作，那么就能避免损失和危害。因此有效识别和控制腐蚀问题也是一项重要的工作。总的来说，原油储罐生产过程中腐蚀监控系统是非常重要的。1.3.1腐蚀监控系统概述原油储罐均匀腐蚀会导致壁板厚度均匀变薄，而局部腐蚀会出现局部蚀孔，而且原油储罐各个部位的腐蚀类型各不相同，因此能以这些为判断依据，通过定点测厚、化学分析、在线监控数据等来判断原油储罐各个部位的腐蚀情况;另一方面针对阴极保护法的原理，可以通过监测阴极保护系统的保护电位，来判断阴极保护法异常情况，及时排除异常点，从而达到控制腐蚀的目的。根据上面所述的方式来实现对原油储罐腐蚀情况的监控，可以有效的了解到阴极保护法和涂层法的防护情况，从而避免因为腐蚀问题产生危险。其中可以把腐蚀监控系统细分为对油品性质的监控、储罐壁厚的监控和阴极保护电流的监控。而油品成分、pH值数据、壁厚数据和保护电位等数据可以通过机器监测的方式采集再上传到计算机分析系统，也可以人工测量方式采集由分析人员上传至系统。其中分析人员可以在系统内预设一些阀值，通过分析上传至系统的数据，了解腐蚀情况，当出现异常时，系统会启动报警，提醒工作人员注意并及时排除腐蚀问题。从而达到控制腐蚀的目的。要想达到及时监测、及时分析和及时排除的有机整体，就要应用一些自动监测机器，时刻收集数据。这样一来，在线监测系统辅以人工测量，就能及时有效的排除腐蚀问题，延长原油储罐的寿命，避免生产事故发生。如下图1.3所示的腐蚀监控简要思路。图1.3腐蚀监控系统简要思路1.3.2在线监测模块由上图1.3腐蚀系统简要思路，可以了解到腐蚀监控系统，关于在线监测这一模块，下面进行进一步阐述。储罐腐蚀在线检测机器人进行对原油储罐壁厚检测时，可以使用在线检测技术，如有声发射、超声导波和机器人在线检测等，其中机器人在线检测[29]是最为可行和最为有效的。现存在一种在线检测机器人，它由西南石油大学设计，能实现对罐底和罐壁进行检测，是一种通用性好、适应性强的在线检测机器人。如下图1.4在线检测机器人的结构示意图，其中101-声发射装置、102-声发射装置、2-中段潜浮调节舱、3-脐带缆、4-旋转接头、5-液压推进器、601-舱前超声检测探头、602-舱前超声检测探头、701-超声检测支架、702-超声检测支架、703-超声检测支架、704-超声检测支架、8-视觉系统、9-热油吹扫系统。图1.4在线检测机器人的结构示意图测试步骤：在测试之前，由绞车将由脐带缆相连的机器人从罐顶缓缓放下，机器人携带的视觉系统会扫描原油储罐里的情况，然后将图像传送到罐外操作台成像，根据原油储罐里的信息，选择合适的地点，确定机器人的行进路径，然后按照预定的路径，控制机器人前进；检测罐壁时，将悬停到指定高度的机器人慢慢地移向罐壁，与罐壁接触后，采集罐壁厚度的资料；在探测到底部的时候，机器人会降落在底部的探测区域，然后开启清洗装置，将探测区域内的淤泥清除干净，清洗完成后，机器人会降落在清洗过的区域，当超声波探头与底部接触后，会得到底部的厚度，然后将其转移到下一个探测区域。在完成了全部测试之后，罐外面的吊车慢慢地把脐带卷起来，然后把机器人收起来。通过对收集到的数据进行分析，获得原油储罐腐蚀缺陷的资料。使用这种在线检测机器人对原油储罐的壁厚进行监测，能够忽略罐底的一些淤泥，具有较强的适应能力，再加上它的检测准确性较高，可以说，应用在线检测机器人对原油储罐在线检测，具有极大的优势。在线电位监控在线电位监控主要监控对象是阴极保护电流、参比电位及恒电压。监控的数据可以上传至控制终端。然后计算机终端可以对数据进行分析，判断出阴极保护异常情况。出现异常情况的时候，远程关闭在线监控系统，处理异常点[20]。这样一来，及时监测、及时分析和及时排除便成了一个有机整体。如下图1.4所示的在线电位监控实现方式。图1.4在线电位监控实现方式1.3检修期的检查修复为了安全生产，避免发生事故，储罐会定期间检修，由于检修期要停产，影响油库的正常生产，因此检修周期非常重要，一般原油储罐的检修周期在8~10年。检修期不仅要进行腐蚀检测，同时也要进行防腐蚀措施修复工作。其中要进行的工作主要有清洗油罐、腐蚀检测并标记和再防腐方案设计。下面以某油库在2013年建设的大型原油储罐为例（原油储罐详情见第1.2小节），探讨原油储罐的检修工作，重点进行清罐后的再防腐方案设计，应用新防腐技术，做好原油储罐的再防腐工作。1.3.1原油储罐清洗及腐蚀检测原油储罐清洗关于原油储罐的清洗，可以说近年来有了许多的发展，机械清洗逐渐取代了人工清洗。现阶段储罐清洗可以用储罐清洗机、搅拌器等配套机器进行原油储罐清洗。也可以采用储罐清洗机器人进行清洗，例如应用防爆履带式油罐清理机器人、储罐罐壁清洗机器人完成储罐的清洗工作。相关清洗机器人及其原理参考前面第四章。腐蚀检测并标记清洗完储罐之后，要对储罐进行全方面腐蚀检测。如罐体的腐蚀变形情况、油罐附件腐蚀情况、焊缝检测和防腐涂层等防护方法情况的检测等。根据《SY/T5921—2017立式圆筒形钢制焊接油罐操作维护修理规范》[21]。具体要求及方法如下表1.3。表1.3各部位的检测要求及方法检测位置检测要求检测方法罐体罐壁板内外两边检测，重点底板检测可以用超声波测厚仪检测厚度，一个检测区检测点数要大于5个；而当平均减薄量大于设计厚度的10%时，要增加检测点。边缘板包括罐壁外延的边缘板且还需测量外露宽度尺寸中幅板进行全面扫描检测，注意点蚀，重视穿孔现象罐顶固定顶外观检查，对腐蚀处进行测厚检测，关注顶板内侧腐蚀浮顶对各部位，浮单盘、浮舱等进行测厚处理，注意浮舱内外表面腐蚀情况焊缝罐底板焊缝处进行100%真空试漏；角焊缝进行渗透检测或磁粉检测真空试漏：试验负压值不应低于53kPa；气密性检测：通入785Pa压力的空气。浮盘壁板浮舱除了真空试漏、渗透检测或磁粉检测外，还要进行气密性检测。1.3.2清洗后防腐方案清洗后再防腐方案设计主要分为对防腐蚀涂层的再设计和对阴极保护法改良。针对储罐底板、油水线以下罐壁等部位阴极保护法的修复措施，首先要进行对辅助阳极等损耗品的更换，然后对外加电流保护法进行改良，即安装阴极保护法电流控制装置和阴极保护电流系统，具体原理可参照第六章；由表1.1可知某油库于2013年建设的大型原油储罐防腐设计中使用涂料情况，其中作为防腐蚀涂料面漆的主要是环氧类涂料和聚氨酯涂料，而且在储罐内部主要使用具有不同功能的环氧类涂料作为面漆，在储罐外部主要采用聚氨酯涂料作为主要防腐涂层的面漆，而在罐底边缘板主要采用一种CTPU弹性密封胶作为腐蚀防护材料。针对以前的防腐措施，接下来要在了解环氧类涂料和聚氨酯涂料的性能的前提下，找出更适合的替代涂料。从涂料的性能及施工过程等各方面对比探讨出一条更优的防腐涂料选择方案。下面了解一下各种涂料的性能。环氧涂料环氧树脂涂料是一种以环氧树脂漆为主的涂料。环氧树脂涂料可以分为溶剂环氧涂料、无溶剂环氧涂料、水性环氧涂料。通常，环氧涂料具有良好的粘结性、耐化学品性、防腐性、耐水性、热稳定性和电气绝缘性。其中环氧涂料各种性能如下表1.4所示一种无溶剂聚酯改性环氧涂料性能为例。表1.4无溶剂聚酯改性环氧涂料性能项目指标检测结果涂膜颜色及外观符合标准样板，外观平整浅灰色，外观平整干燥时间/h表干≤2≤2实干≤24≤12固体含量/%≥97≥98.1附着力/级≤1≤1柔韧性/mm≤1≤1 细度/um≤230≤230耐盐水(30d)不起泡、不脱落涂膜无异常耐盐雾性(1000h)不起泡、不脱落涂膜无异常耐湿热(1000h)不起泡、不脱落涂膜无异常聚氨酯涂料聚氨酯涂料是一种比较常用的涂料，主要有两种：一种是双组分聚氨涂料，另一种是单组分的聚氨酯涂料。而按其所含的羟基组成，可以分为：聚氨酯、聚酯、聚酯聚氨酯、聚醚聚氨酯等。聚氨酯涂料具有优良的耐磨性、优良的耐化学、耐油性和附着力。是一种环保、低毒性的材料。其中聚氨酯涂料各种性能如下表1.5所示一种丙烯酸聚氨酯涂料的性能为例。表1.5丙烯酸聚氨酯涂料的性能项目检测结果固体含量/%75细度/um50适用期/h2表干时间/h3实干时间/h24拉伸强度/MPa13.5断裂延伸率/1%170低温柔性(-30℃)/mm2附着力(与混凝土基材)/MPa5.6耐老化性能(紫外老化)/h1000氟碳涂料氟碳涂料是一种以氟树脂为主的涂料，在所有的涂料中，氟树脂涂料因其具有较高的电负性和较高的碳氟键能而具有特殊的性能。耐候性、耐热性、耐低温、耐化学药品性，并且不粘、低摩擦。前面第五章已经介绍了一些氟碳涂料，其中中氟科技的ZF-J308重防腐用氟碳涂料具有优异的特点，可以应用在储罐防腐上。下面以一种高固含氟碳涂料的性能为例，如下表1.6。表1.6高固含氟碳涂料的性能项目指标检测结果测试方法容器中状态无结块通过目测干燥时间/h表干≤2h，实干≤24h表干1h，实干16hGB/T1728-1989固含量/%≥7072GB/T1725-2007细度/μm≤3530GB/T1724-2019拉拔附着力/MPa≥610GB/T5210-2006冲击强度/cm≥5050GB/T1732-1993拉伸强度/MPa≥1011.3GB/T528-2009耐水性(配套富锌底漆)1000h不起泡,不生锈,不脱落通过GB/T1733-1993耐盐雾(配套富锌底漆)2000h不起泡,不生锈,不脱落通过GB/T1771-2007人工气候老化2000h不起泡,不生锈,不脱落通过GB/T1865-1997必可三合一带锈防腐涂料必可三合一带锈防腐涂料是一种一种单组份的半光泽涂料，它的粘附力和弹性都很好。该产品的溶剂含量较低，具有较好的防锈效果，可以作为底漆或面漆使用。具有很好的耐磨性能，适用于各种基材。填充性能优良，边缘覆盖能力好，干燥性能好。具有情况见第五章。防腐涂料选择通过对比，可以发现上面提到的氟碳涂料及必可三合一带锈涂料具备的性能足以替代环氧涂料及聚氨酯涂料作为原油储罐防腐涂料。其中氟碳涂料可以代替环氧涂料作为原油储罐罐内防腐涂料，根据性能对比，氟碳涂料的耐水性及耐