CN107284887A - 一种加油站地下储油罐内衬结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

一种加油站地下储油罐内衬结构及其施工方法，要解决现有地下储油钢罐腐蚀渗漏影响环境保护问题，技术方案包括：双层内衬结构设计：根据油罐承受的载荷，计算独立于原有地下储油钢罐的双层内衬结构的受力强度，确定外层、中间间隙层和内层玻璃纤维增强复合材料的厚度；油罐内表面干冰除锈清洁涂刷底涂树脂；依次外层、中间间隙层、内层玻璃纤维增强复合材料施工，光固化不饱和树脂与光固化剂按100∶（0.2～0.6）混合均匀；紫外固化灯固化；防雷防静电接地、泄漏检测信号引出线经中间间隙层，从储油罐的入孔引出。本发明具有无需现场开挖、施工周期短、综合成本低等优点，改造后的油罐有完整的双层结构，符合国家标准。

Description

一种加油站地下储油罐内衬结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种加油站地下储油罐内衬双层结构及其施工方法，尤其涉及一种将加油站地下单层储油钢罐内衬改造为双层玻璃纤维增强复合材料罐结构及其施工方法，属于加油站地下储油罐内衬改造技术领域。

背景技术

目前我国加油站普遍采用单层钢制卧式埋地油罐，国内有加油站10万余座，40万个储油罐，其中大多已经使用10年以上。研究表明，油罐埋设于地下常年受到地下潮气侵蚀，使用10～15年的钢制油罐易产生腐蚀，甚至引起钢罐腐蚀泄漏，造成土壤和地下水污染。而且加油站大多位于城市中心及交通干道的沿线，地下储罐渗漏已成为地下水环境污染防治面临的严重问题。

双层储油罐是指由内层罐和将内层罐完全密封的外层罐构成的储罐，内层罐和外层罐之间具有间隙空间，用于安装泄漏检测系统。双层油罐相对于传统的单层钢制油罐在耐腐蚀和防渗漏方面都有着明显优势，是解决防止加油站油品渗漏、保护地下水安全的最佳途径。目前常见的内衬改造技术是在钢罐表面进行喷砂除锈，达到Sa2.5级后涂刷底涂层树脂，并对涂层进行拉脱力测试，再依次进行外层玻璃钢、中间间隙层、内层玻璃钢施工，从而制成FF型双层玻璃钢内衬。这种内衬改造技术是在密闭空间中喷砂除锈，施工过程中存在粉尘多、环境污染大、施工人员劳动条件恶劣影响健康，而且操作不慎产生火花可能引起油罐内油气爆炸等缺点。施工中除锈等级、拉脱力测试施工要求较高，合格后才进行双层玻璃钢内衬施工，否则需要重新施工，影响施工周期。

发明内容

本发明的目的是提供一种环保、安全、结构强度可设计的加油站地下储油罐双层内衬结构及其施工方法。

一种加油站地下储油罐内衬结构，包括地下储油罐，及其置于所述储油罐内的外、内二层玻璃纤维增强复合材料，其特征在于：所述地下储油罐内腔，自储油罐内表面始，由外向里依次置有所述外层玻璃纤维增强复合材料、中间间隙层、和所述内层玻璃纤维增强复合材料；所述外层玻璃纤维增强复合材料与所述地下储油罐内表面紧密贴合连成一体，所述外层玻璃纤维增强复合材料的另一侧面通过中间间隙层与所述内层玻璃纤维增强复合材料相邻接；所述中间间隙层内置有泄漏检测信号连接线，泄漏检测信号连接线的一端经所述地下储油罐的入孔引出，与罐外的泄漏检测仪连接。

所述加油站地下储油罐内衬结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）储油罐双层内衬结构设计：根据油罐需要承受的各种载荷，计算独立于原有地下储油钢罐的双层内衬结构的受力强度要求，确定外层玻璃纤维增强复合材料、中间间隙层、内层玻璃纤维增强复合材料的厚度；

2）油罐内表面干冰除锈：对油罐内进行强制通风，采用干冰颗粒高速冲击清洗油罐内表面、进行除锈处理，并将油污、尘土等清除干净；

3）底涂层制作：将底涂树脂均匀、平整、光滑涂刷在除锈后的钢制油罐内表面；

4）外层玻璃纤维增强复合材料施工：将光固化不饱和树脂与光固化剂按100∶（0.2～0.6）重量比混合均匀；在油罐内壁上依次按层铺设玻璃纤维或织物，喷涂所述光固化不饱和树脂和光固化剂的混合液使之浸透，用紫外固化灯进行固化，直至测试巴柯尔硬度达到30为止；同层相邻铺设的两块玻璃纤维或织物之间至少搭接50mm；重复铺层、喷涂树脂固化，直至达到设计厚度，控制外层玻璃纤维增强复合材料中树脂含量在65～75%之间；

5）中间间隙层施工：在外层玻璃纤维增强复合材料的内表面上铺设一层玻璃纤维毡并涂刷光固化不饱和树脂，接着铺覆3D玻璃纤维织物，相邻铺覆的两块3D玻璃纤维织物之间只能对接不能搭接，对接缝宽度不超过10mm，用辊子滚压3D玻璃纤维织物上表面，使3D玻璃纤维织物底层充分浸润树脂后再在其上表面铺敷一层玻璃纤维毡，涂刷光固化不饱和树脂，用紫外固化灯进行固化；

6）内层玻璃纤维增强复合材料施工：按与外层玻璃纤维增强复合材料相同的施工方法制作内层玻璃纤维增强复合材料，直至测试巴柯尔硬度、厚度和外观检查合格；

7）间隙层渗漏检测系统安装：在油罐内层玻璃纤维增强复合材料预留与3D间隙层相通的泄漏检测点，检测信号通过间隙层内金属弯管从油罐入孔引出，与罐外的泄漏检测仪连接：

8）防雷防静电接地：入孔正下方储罐罐底位置安装2块导电板，2块导电板之间用铜编织带连接并接至罐内预埋螺栓。

所述玻璃纤维是指玻璃纤维短切毡、表面毡、方格布。

所述3D玻璃纤维织物是指一种层与层之间由连续纤维芯柱相接连成一体、且呈夹芯结构的三维中空编织物，可形成相互贯通的中间间隙层。

所述的光固化不饱和树脂是对苯型不饱和聚酯树脂，可用紫外光固化。

所述的光固化剂是指酰基膦氧化物，包括2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基氧化膦(TPO)、2,4,6-三甲基苯甲酰基膦酸乙酯(TPO-L)、2,4,6-三甲基苯甲酰基乙氧基苯基膦氧化物(TEPO)、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦（BAPO，商品名Iragcure 819）等。

与现有技术相比，本发明的主要优点有：

1、与整体换罐相比，双层内衬改造技术不需移动现有地下油罐，不影响加油站站房、罩棚及其周边构筑物，无需现场开挖、无需报批、具有施工周期短、综合成本低等优点，改造后的油罐具备完整的双层结构，符合国家标准要求，特别适合于位于城市中心及二级水源保护地等加油站的改造。

2、油罐内壁采用干冰除锈，瞬间气化无残留，不产生二次废料，不对罐壁产生破坏，安全更环保，可缩短工期，保护工人健康。

3、根据油罐需要承受的各种载荷、玻璃纤维增强复合材料特性，计算设计双层玻璃钢内衬的外、内壁层的厚度，制成的双层玻璃钢内衬可以独立于原有钢罐，承担各种载荷，不再受原有钢罐壁厚、腐蚀状况等条件的限制。

4、底涂层不需要测试拉脱力，不存在测试不合格需要重新返工等情况，工期短。

附图说明

图1加油站地下储油罐外形结构示意图；

图2为图1的A-A剖视结构示意图。

图中：1—钢罐本体；2—底涂层；3—外层玻璃纤维增强复合材料；4—中间间隙层；5—内层玻璃纤维增强复合材料；6—入孔；7—防雷防静电接地、泄漏检测信号引出线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明加油站地下储油罐内衬结构及其施工方法，揭示本发明最佳实施方法，是为了使本领域的普通技术人员能够实施本发明，但应当注意到本发明绝不限于下述实施例，基于本发明启示，任何显而易见的变换或者等同替代，也应当被认为是落入本发明的保护范围。

实施例1：

一种加油站地下储油罐内衬结构，包括地下储油罐，及其置于所述储油罐内的外、内二层玻璃纤维增强复合材料，其特征在于：所述地下储油罐内腔，自储油罐钢罐本体1内表面始，由外向里依次置有所述外层玻璃纤维增强复合材料3、中间间隙层4、和所述内层玻璃纤维增强复合材料5；所述外层玻璃纤维增强复合材料3与所述地下储油罐钢罐本体1内表面紧密贴合连成一体，所述外层玻璃纤维增强复合材料3的另一侧面通过中间间隙层4与所述内层玻璃纤维增强复合材料5相邻接；所述中间间隙层4内置有防雷防静电接地、泄漏检测信号引出线7，所述引出线7的一端经所述地下储油罐的入孔6引出，与罐外的泄漏防静电检测仪连接。

所述一种加油站地下储油罐双层内衬结构的施工方法，包括以下步骤：

1、储油罐双层内衬结构设计；根据油罐需要承受的各种载荷，如存储介质的静压力、油罐及试验介质的重力载荷、车辆地面设施的重力载荷等，计算独立于原有地下储油钢罐的双层内衬结构的受力强度要求，铺层设计时充分考虑纤维及制品类型、树脂类型、铺层次序方向和层数、成型工艺、树脂含量等影响强度的因素，确定外层玻璃增强复合材料、中间间隙层、内层玻璃纤维增强复合材料的厚度。

以30m³的油罐为例，其直径为2.4m，长7.2m，采用市售巨石短切毡EMC 450为增强材料，MERICAN 9505-50光固化树脂，树脂含量70%，制成的复合材料拉伸强度125MPa，拉伸模量8910MPa，断裂伸长率1.9%，弯曲强度248MPa，弯曲模量8360MPa。设计外层玻璃增强复合材料厚度为5mm，采用6层EMC 450短切毡，中间间隙层3mm，内层玻璃增强复合材料厚度为3.5mm，采用4层EMC 450短切毡。

2 、油罐内表面干冰除锈：对钢罐内强制通风，通风合格后对钢罐内表面进行干冰除锈，将－78°C的干冰颗粒在清洗机压缩空气（压力10bar）的驱动下，高速冲击油罐的内表面，进行除锈处理，并将油污、尘土等清除干净。施工过程中保持罐内强制通风，确保罐内空气合格。

3、底涂层制作：清理罐内灰尘及杂物，将MERICAN 110底涂树脂均匀涂刷在除锈后的钢制油罐内表面，控制厚度0.2mm，涂刷时应进行外观检查，表面应平整、光滑、均匀。且不得有漏涂、发粘、脱皮、气泡和斑痕等缺陷存在，如有缺陷的防腐层应进行补涂。

4、外层玻璃纤维增强复合材料施工：将MERICAN 9505-50对苯型光固化不饱和树脂中加入0.3phr紫外光引发剂Iragcure 819，混合搅拌均匀；在油罐内壁上铺设第一层玻璃纤维毡，喷涂MERICAN 9505-50树脂使之浸透，用辊子滚出气泡；涂刷树脂均匀不得有漏涂、流淌、气泡无毛刺。控制玻璃纤维复合材料中树脂含量70%。用紫外固化灯进行固化，测试巴柯尔硬度，达到30为合格。紧挨着铺第二块玻璃纤维或织物，两块玻璃纤维或织物至少搭接50mm。按铺层设计方案依次重复铺层EMC 450共计6层、喷涂树脂、固化。

外层玻璃纤维增强塑料施工完成后，用超声波厚度检测仪进行厚度检测，检查是否达到设计厚度，并进行外观检查。用5合1气体检测仪测试罐内气体，要求氧含量19.5～21.5%,可燃气体为0，测试合格后进行电火花测试，测试电压25kV，无火花为合格。

5、中间间隙层施工：在外层玻璃钢内表面上铺设一层EMC 450玻璃纤维短切毡并涂刷光固化不饱和树脂，接着将3D玻璃纤维织物铺覆在其表面，用辊子滚压3D玻璃纤维织物上表面，使3D玻璃纤维织物底层充分浸润树脂后再在其表面铺敷一层EMC 450玻璃纤维短切毡，涂刷光固化不饱和树脂，用紫外固化灯进行固化。按上述程序施工，铺设3D玻璃纤维织物只能对接不能搭接，对接缝宽度不超过10mm。

6、内层玻璃纤维增强复合材料施工：按与外层玻璃纤维增强复合材料施工相同方法制作内层玻璃纤维增强复合材料，共4层EMC短切毡，厚度4mm，制作完成后测试巴柯尔硬度、厚度和外观检查。巴柯尔硬度要求达到40以上为合格。

7、间隙层渗漏检测系统安装：在油罐内层玻璃纤维增强复合材料预留与3D间隙层相通的泄漏检测点，检测信号通过间隙层内金属弯管从油罐入孔引出，与罐外的泄漏检测仪连接。

8、防雷静电导出装置安装： 入孔正下方储罐罐底位置安装一个总的表面积不小于0.04·V m²（V：油罐容积）的2块不锈钢导电板，2块钢板之间用铜编织带连接至罐内预埋螺栓。防雷防静电接地应符合 GB50156 的要求。

实施例2：

所述一种加油站地下储油罐双层内衬结构的施工方法，包括以下步骤：

1、储油罐双层内衬结构设计：按与实施例1相同方法充分考虑纤维及制品类型、树脂类型、铺层次序方向和层数、成型工艺、树脂含量等影响强度的因素，确定外层玻璃增强复合材料、中间间隙层、内层玻璃纤维增强塑料的厚度。

以30m³的油罐为例，其直径为2.4m，长7.2m，采用市售OCV公司短切毡M 450与600g方格布为增强材料，MERICAN 9505-50光固化树脂，树脂含量55%，制成的复合材料拉伸强度190MPa，拉伸模量1275MPa，断裂伸长率1.8%，弯曲强度303MPa，弯曲模量1235MPa。设计外层玻璃增强复合材料厚度为4mm，采用4毡3布（毡/布/毡/布/毡/布/毡）铺层结构，中间间隙层5mm，内层玻璃增强复合材料厚度为3mm，采用3毡2布（毡/布/毡/布/毡）铺层结构。

2 、油罐内表面干冰除锈：按与实施例1相同方法，罐内保持强制通风，对钢罐内表面进行干冰除锈。

3、底涂层制作：除锈后的钢制油罐内表面，按与实施例1相同的方法制作底涂层，控制将MERICAN 110底涂树脂均匀涂刷，厚度0.3mm。

4、外层玻璃纤维增强复合材料施工：将MERICAN 9505-50对苯型光固化不饱和树脂中加入0.6phr紫外光固化剂TPO，混合搅拌均匀；在油罐内壁上铺设第一层玻璃纤维短切毡，喷涂MERICAN 9505-50树脂使之浸透，用辊子滚出气泡；涂刷树脂均匀不得有漏涂、流淌、气泡无毛刺。然后，铺设一层玻璃纤维方格布。控制玻璃纤维增强复合材料中树脂含量为55%。用紫外固化灯进行固化，测试巴柯尔硬度达到30为合格。紧挨着铺第二块玻璃纤维或织物，两块玻璃纤维或织物至少搭接50mm。按铺层设计方案依次重复铺层4毡3布（毡/布/毡/布/毡/布/毡），再进行喷涂树脂、固化。

外层玻璃纤维增强复合材料施工完成后，用超声波厚度检测仪进行厚度检测，检查是否达到设计厚度，并进行外观检查。用5合1气体检测仪测试罐内气体，要求氧含量19.5～21.5%，可燃气体为0，测试合格后进行电火花测试，测试电压25kV，无火花为合格。

5、中间间隙层施工：按与实施例1相同方法，铺设EMC 450玻璃纤维短切毡、铺覆3D玻璃纤维织物，并涂刷光固化不饱和树脂，用紫外固化灯进行固化。铺设3D玻璃纤维织物只能对接不能搭接，对接缝宽度不超过10mm。

6、内层玻璃纤维增强复合材料施工：按与外层玻璃纤维增强复合材料施工相同程序，制作内层玻璃纤维增强复合材塑料，采用3毡2布（毡/布/毡/布/毡）铺层结构，控制厚度为3mm，树脂含量55%，制作完成后测试巴柯尔硬度达到40以上为合格、厚度和外观检查。

7、间隙层渗漏检测系统安装和静电导出装置安装，同实施例1。

实施例3：

1、储油罐双层内衬结构设计：以50m³的油罐为例，其直径为2.8m，长8.0m，采用OCV公司短切毡M 450与600g方格布为增强材料，MERICAN 9505-50光固化树脂，树脂含量55%，制成的复合材料拉伸强度190MPa，拉伸模量1275MPa，断裂伸长率1.8%，弯曲强度303MPa，弯曲模量1235MPa。设计外层玻璃增强复合材料厚度为4mm，采用4毡3布（毡/布/毡/布/毡/布/毡）铺层结构，中间间隙层5mm，内层玻璃增强复合材料厚度为3mm，采用3毡2布（毡/布/毡/布/毡）铺层结构。

2、油罐内表面干冰除锈和底涂层制作，同实施例1。

3、外层玻璃纤维增强复合材料施工：将MERICAN 9505-50对苯型光固化不饱和树脂中加入0.4phr紫外光引发剂184，混合搅拌均匀；在油罐内壁上铺设第一层玻璃纤维短切毡，喷涂MERICAN 9505-50树脂使之浸透，用辊子滚出气泡；涂刷树脂均匀不得有漏涂、流淌、气泡无毛刺。然后，铺设一层玻璃纤维方格布。控制玻璃纤维增强塑料中树脂含量为55%。用紫外固化灯进行固化，测试巴柯尔硬度达到30为合格。紧挨着铺第二块玻璃纤维或织物，两块玻璃纤维或织物至少搭接50mm。按铺层设计方案依次重复铺层4毡3布（毡/布/毡/布/毡/布/毡），再进行喷涂树脂、固化。

外层玻璃纤维增强塑料施工完成后，用超声波厚度检测仪进行厚度检测，检查是否达到设计厚度，并进行外观检查。用5合1气体检测仪测试罐内气体，要求氧含量19.5～21.5%，可燃气体为0，测试合格后进行电火花测试，测试电压25kV，无火花为合格。

4、中间间隙层施工，同实施例1。

5、内层玻璃纤维增强复合材料施工：按外层玻璃纤维增强塑料施工程序制作内层玻璃纤维增强塑料，采用3毡2布（毡/布/毡/布/毡）铺层结构，控制厚度为3mm，树脂含量55%，制作完成后测试巴柯尔硬度、厚度和外观检查。巴柯尔硬度要求达到40以上为合格。

6、间隙层渗漏检测系统安装和静电导出装置安装，同实施例1。

综上所述，本发明一种加油站地下储油罐内衬双层结构及其施工方法涉及的钢罐内衬改造，是指直接在原有埋地钢罐内表面制作玻璃纤维增强复合材料双层内衬，与整体换罐相比，双层内衬改造技术不需移动现有地下油罐，不影响加油站站房、罩棚及其周边构筑物，具有无需现场开挖、无需报批、施工周期短、综合成本低等优点，改造后的油罐具备完整的双层结构，符合国家标准要求，特别适合于位于城市中心及二级水源保护地等加油站的改造。

Claims (2)

1.一种加油站地下储油罐内衬结构，包括地下储油罐，及其置于所述储油罐内的外、内二层玻璃纤维增强复合材料，其特征在于：所述地下储油罐内腔，自储油罐内表面始，由外向里依次置有所述外层玻璃纤维增强复合材料、中间间隙层、和所述内层玻璃纤维增强复合材料；所述外层玻璃纤维增强复合材料与所述地下储油罐内表面紧密贴合连成一体，所述外层玻璃纤维增强复合材料的另一侧面通过中间间隙层与所述内层玻璃纤维增强复合材料相邻接；所述中间间隙层内置有泄漏检测信号连接线，泄漏检测信号连接线的一端经所述地下储油罐的入孔引出，与罐外的泄漏检测仪连接。

2.权利要求1所述加油站地下储油罐内衬结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）储油罐双层内衬结构设计：根据油罐需要承受的各种载荷，计算独立于原有地下储油钢罐的双层内衬结构的受力强度要求，确定外层玻璃纤维增强复合材料、中间间隙层、内层玻璃纤维增强复合材料的厚度；

2）油罐内表面干冰除锈：对油罐内进行强制通风，采用干冰颗粒高速冲击清洗油罐内表面、进行除锈处理，并将油污、尘土等清除干净；

3）底涂层制作：将底涂树脂均匀、平整、光滑涂刷在除锈后的钢制油罐内表面；

4）外层玻璃纤维增强复合材料施工：将光固化不饱和树脂与光固化剂按100∶（0.2～0.6）重量比混合均匀；在油罐内壁上依次按层铺设玻璃纤维或织物，喷涂所述光固化不饱和树脂和光固化剂的混合液使之浸透，用紫外固化灯固化，直至测试巴柯尔硬度达到30为止；同层相邻铺设的两块玻璃纤维或织物之间至少搭接50mm；重复铺层、喷涂树脂固化，直至达到设计厚度，控制外层玻璃纤维增强复合材料中树脂含量在65～75%之间；

5）中间间隙层施工：在外层玻璃纤维增强复合材料的内表面上铺设一层玻璃纤维毡并涂刷光固化不饱和树脂，接着铺覆3D玻璃纤维织物，相邻铺覆的两块3D玻璃纤维织物之间只能对接不能搭接，对接缝宽度不超过10mm，用辊子滚压3D玻璃纤维织物上表面，使3D玻璃纤维织物底层充分浸润树脂后再在其上表面铺敷一层玻璃纤维毡，涂刷光固化不饱和树脂，用紫外固化灯进行固化；

6）内层玻璃纤维增强复合材料施工：按与外层玻璃纤维增强复合材料相同的施工方法制作内层玻璃纤维增强复合材料，直至测试巴柯尔硬度、厚度和外观检查合格；

7）间隙层渗漏检测系统安装：在油罐内层玻璃纤维增强复合材料预留与3D间隙层相通的泄漏检测点，检测信号通过间隙层内金属弯管从油罐入孔引出，与罐外的泄漏检测仪连接：

8）防雷防静电接地：入孔正下方储罐罐底位置安装2块导电板，2块导电板之间用铜编织带连接并接至罐内预埋螺栓。