CN110172702A - 一种地上立式储罐底板外表面的防腐蚀方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种地上立式储罐底板外表面的防腐蚀方法，包括：在储罐底板外表面涂敷防腐层将储罐底板和腐蚀介质进行物理隔离以提供储罐底板的防腐蚀保护；在储罐底板下的垫层内安装阴极保护系统进行储罐底板与垫层直接物理接触时的防腐蚀保护；在储罐底板下方安装缓蚀剂保护系统进行储罐底板与垫层之间无直接物理接触时的防腐蚀保护；其中，缓蚀剂保护系统包括平行于储罐底板安装的多个PVC多孔管以及填装在PVC多孔管内部的粉末状气相缓蚀剂，每个PVC多孔管两端的端部采用密封帽封盖密封，PVC多孔管安装于储罐底板下方的垫层内或安装于储罐底板与储罐罐底的防渗膜之间。本发明的防腐蚀方法，可以实现储罐底板全面有效的防腐蚀保护。

Description

一种地上立式储罐底板外表面的防腐蚀方法
技术领域
本发明涉及立式储罐防腐技术领域，具体而言，涉及一种地上立式储罐底板外表面的防腐蚀方法。
背景技术
地上立式钢质储罐的底板是采用一定规格大小的钢板一块块焊接拼凑而成。钢板直接放置在储罐垫层上，根据当地的地质构造和储罐的承载力需求，垫层采用混凝土、细沙、回填土、沥青沙、沥青等不同的材料夯填或浇筑而成。储罐底板和与之接触的垫层之间会产生缝隙腐蚀、氧浓差腐蚀、微生物腐蚀、化学腐蚀等多种类型的腐蚀。为了阻止腐蚀，保护钢板，延长储罐的使用寿命，储罐底板一般采用防腐层保护或防腐层联合阴极保护的防腐方法。
防腐层保护法是通过在储罐底板的外表面涂覆一层防腐保护用的涂料，将钢板与腐蚀介质进行物理隔离，以达到保护储罐底板的目的。阴极保护法有两种方式：强制电流阴极保护法和牺牲阳极阴极保护法。这两种方法都是通过向储罐底板外表面施加阴极保护用直流电流，使储罐底板钢的对地电位负于-0.85V(相对CSE参比电极)而使储罐底板得到保护。储罐底板涂敷防腐层，一方面直接对储罐底板外表面提供了保护，另一方面减小了阴极保护电流的需求量，减少了电能的消耗；阴极保护可对防腐层的漏点、针孔，施工中防腐层的损伤点及防腐层老化后的破损点提供保护。两种保护方法相辅相成，是目前地上立式储罐底板外表面防腐保护中最广泛采用的方法。
为了提高防腐层质量，减少现场人工手工涂敷的工作量，所有的钢板都需要在预制厂内喷砂除锈、机械化喷涂特定组分、结构和厚度的防腐层。为减少钢板之间焊接时的高温对已涂敷完好的防腐层产生烧蚀等的破坏，每块钢板距离边缘约5cm宽度的焊接热影响区不预先涂覆防腐层，而将这部分区域留待整个储罐焊接完成且试压合格后，再重新进行喷砂除锈、涂敷防腐层。这种防腐工艺流程对于储罐底板的上表面是适用的，钢板铺设后，其上表面有足够的空间来完成这些后续操作。但对于与垫层接触的钢板下表面，在整个罐底板焊接、铺设完成后，已没有了重新涂敷防腐层的作业空间，因此储罐底板下表面的热影响区只能仍旧保留其裸露状态，无法得到防腐层的保护。
这种涂敷的防腐层会随时间而老化，随着储罐使用年限的增加，储罐底板外表面防腐层的剥离、老化情况越来越严重，裸露金属的部位越来越多，防腐层防腐的效果越来越差。储罐底板和垫层之间会形成没有直接物理接触的“空腔”部位。此时，即使已经在储罐底板下的垫层内安装了阴极保护用阳极，但由于阴极保护电流无法穿过“空腔”到达需要保护的储罐底板外表面，而导致“空腔”位置的储罐底板无法得到保护，仍然处于腐蚀状态。
产生这种“空腔”的原因在于以下几个方面：(1)储罐底板下的夯填垫层或浇筑垫层，无论工艺多么先进，要求多么严格，都无法做到整个垫层的绝对水平；同样焊接拼凑而成的储罐底板，选用一块块板型材料拼接而成，也不可能做到整个底板的绝对水平。当这样的两个面接触时，它们之间将不可避免的存在没有直接物理接触的“空腔”部位。(2)储罐主要用途是存储介质，但所存储介质的数量不是恒定不变的，而是随时间发生变化的，有时多，有时少。对于圆柱体结构的储罐，受所存储介质自身重力的影响，不同罐容高度的介质将会对储罐壁板和储罐罐底板产生大小不同、方向各异的压力。储罐底板采用薄片状的钢板焊接拼凑而成一个大的圆形平面，在受力不均衡时，储罐底板的不同部位将根据所受力的大小、方向而发生相应的物理变形，导致储罐底板出现上翘、空鼓、塌陷等现象。这也将引起储罐底板和垫层之间形成“空腔”部位。(3)根据储罐的用途和建造地区的地质构造，有些储罐的底板在建造时就采用向下的锥形结构，这种锥形构造的储罐底板与垫层之间会产生天然的“空腔”，做不到有效的物理接触；有些储罐的底板虽然采用水平结构，但下面的垫层采用中间高、四周低的向上的锥形结构，这样储罐底板的四周部分与垫层之间也会产生“空腔”，不能形成有效物理接触。
因此，对于储罐底板外表面的保护，需要解决即使采用了防腐层和阴极保护的联合保护方法，但由于储罐底板和垫层之间存在“空腔”，“空腔”部位的储罐底板依旧无法得到有效保护的问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种地上立式储罐底板外表面的防腐蚀方法，实现储罐底板全面有效的防腐蚀保护。
本发明提供了一种地上立式储罐底板外表面的防腐蚀方法，包括：
在储罐底板外表面涂敷防腐层将储罐底板和腐蚀介质进行物理隔离以提供储罐底板的防腐蚀保护；
在所述储罐底板下的垫层内安装阴极保护系统进行储罐底板与垫层直接物理接触时的防腐蚀保护；
在所述储罐底板下方安装缓蚀剂保护系统进行储罐底板与垫层之间无直接物理接触时的防腐蚀保护；
其中，所述缓蚀剂保护系统包括平行于储罐底板安装的多个PVC多孔管以及填装在所述PVC多孔管内部的粉末状气相缓蚀剂，每个PVC多孔管两端的端部采用密封帽封盖密封，所述PVC多孔管安装于储罐底板下方的垫层内或安装于储罐底板与储罐罐底的防渗膜之间。
作为本发明进一步的改进，PVC多孔管的直径≥25mm；PVC多孔管上的孔洞的直径在2mm～4mm之间，孔间距≤50mm。
作为本发明进一步的改进，PVC多孔管安装时，将其安装在距离储罐底板下表面100mm的位置且与所述阴极保护系统的辅助阳极和参比电极保持一定间距。
作为本发明进一步的改进，PVC多孔管安装时，PVC多孔管外表包裹两层土工布，避免回填时的沙和碎石堵塞管道，且位于储罐下的PVC多孔管上有足够多的孔洞，超出储罐混凝土圈梁的PVC多孔管上没有孔洞。
作为本发明进一步的改进，将PVC多孔管布设成与储罐底板平行的同心环状或与所述储罐底板平行的直线状，所有PVC多孔管交叉导通，交叉点采用柔性接头连通，相邻PVC多孔管的间隔距离≤2m。
作为本发明进一步的改进，缓蚀剂为粉末状固态物质，在0℃-50℃的温度下自由转化为气相物质；常温下，粉末状气相缓蚀剂的蒸汽压范围位于10-4-10-1帕之间；粉末状气相缓蚀剂直接使用或与水混合为浆状物后使用。
作为本发明进一步的改进，在填装缓蚀剂时，将粉末状气相缓蚀剂与水混合为浆状物后，打开所有PVC多孔管端部封盖密封的密封帽，利用浆状物的自流特性填装进PVC多孔管内或采用注浆机注入PVC多孔管内，注入量以PVC多孔管端部内有可见的缓蚀剂浆状物出现为宜，填装完成后及时封盖密封PVC多孔管端部的密封帽。
作为本发明进一步的改进，安装完缓蚀剂保护系统后，采用矿质带、粘弹体胶带或其它弹性体材料将储罐的边缘板和混凝土圈梁之间的缝隙进行密封，避免缓蚀剂无效挥发。
作为本发明进一步的改进，采用机械作业方式涂敷所述防腐层，在预制工厂完成整个防腐层的涂敷，且每块罐板边缘焊接热影响区5cm宽度范围内不涂敷防腐层或仅涂敷焊接对其没有影响的车间底漆涂料。
作为本发明进一步的改进，所述阴极保护系统采用强制电流阴极保护系统，当储罐罐径小于8m时，所述阴极保护系统采用牺牲阳极保护系统。
本发明的有益效果为：
在储罐底板外表面涂敷防腐层将储罐底板和腐蚀介质进行物理隔离以提供储罐底板的防腐蚀保护，在所述储罐底板下的垫层内安装阴极保护系统进行储罐底板与垫层直接物理接触时的防腐蚀保护，在所述储罐底板下方安装缓蚀剂保护系统进行储罐底板与垫层之间无直接物理接触时的防腐蚀保护，实现储罐底板全面有效的防腐蚀保护。
附图说明
图1为本发明实施例所述的网状敷设的强制电流阴极保护系统示意图；
图2为本发明实施例所述的环状敷设的强制电流阴极保护系统示意图；
图3为本发明实施例所述的采用板状牺牲阳极的牺牲阳极保护系统示意图；
图4为本发明实施例所述的采用带状牺牲阳极的牺牲阳极保护系统示意图；
图5为本发明实施例所述的采用块状牺牲阳极的牺牲阳极保护系统示意图；
图6为本发明实施例所述的储罐罐底布置示意图；
图7为本发明实施例所述的PVC多孔管的示意图；
图8为本发明实施例所述的同心环状布设的PVC多孔管的示意图；
图9为本发明实施例所述的直线状布设的PVC多孔管的示意图。
图中，
1、恒电位仪；2、辅助阳极；3、参比电极；4、连接电缆；5、储罐基础垫层；6、牺牲阳极；7、汇流电缆；8、PVC多孔管；9、防渗膜；10、储罐底板；11、储罐壁板；12、密封帽；13、柔性接头。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
本发明实施例所述的一种地上立式储罐底板外表面的防腐蚀方法，包括：在储罐底板外表面涂敷防腐层将储罐底板和腐蚀介质进行物理隔离以提供储罐底板的防腐蚀保护。在所述储罐底板下的垫层内安装阴极保护系统进行储罐底板与垫层直接物理接触时的防腐蚀保护。在所述储罐底板下方安装缓蚀剂保护系统进行储罐底板与垫层之间无直接物理接触时的防腐蚀保护。
储罐底板是由一块块钢板焊接拼凑而成，每块钢板在涂敷防腐层前应进行表面处理。钢板外表面应进行喷砂/抛丸除锈达到Sa2.5级或更优等级；锚纹深度应位于40μm-100μm之间；除锈后，应进行表面清洁度处理，达到2级或更优级别；表面的可溶性氯化物残留量不高于5μg/cm2。储罐底板处理达到要求后，应立即进行防腐层涂敷施工，最长的间隔时间不得超过4h，当出现返锈或污染，即使在4h内，也应重新进行除锈工作。
根据储罐的运行温度，选用环氧防腐层、酚醛环氧防腐层、改性环氧防腐层、无机富锌防腐层或多层复合结构的防腐层。其中，双组份涂料涂装时，应采用专用搅拌器搅拌、混合涂料，且给予适当的熟化时间。配置好的涂料应在适用期内使用，超过适用期的涂料禁止使用。防腐层选用多层复合结构时，层与层之间的涂敷间隔时间应根据不同涂料的不同要求执行。防腐层涂料的涂敷采用机械作业方式，在预制工厂完成整个防腐层的涂敷工作，且每块罐板边缘焊接热影响区5cm宽度范围内不涂敷防腐层或仅涂敷焊接对其没有影响的车间底漆涂料。采用这种机械预制方式，提供更优的防腐质量，无需现场人工涂敷。根据储罐垫层介质的腐蚀等级和防腐寿命要求，防腐层的厚度不同，除焊接热影响区外，其它部位罐板涂覆防腐层的总厚度应≥200μm。
阴极保护系统一般采用强制电流阴极保护系统，当储罐罐径小于8m时，阴极保护系统采用牺牲阳极保护系统。
如图1-2所示，当采用强制电流阴极保护系统时，强制电流阴极保护系统由恒电位仪1、多个辅助阳极2、参比电极3和连接电缆4组成。恒电位仪1安装在储罐防火堤外的适当位置，有防爆需求时应采用防爆型设备。辅助阳极2安装在距离储罐底板下表面500mm的位置，当储罐罐底安装有防渗膜9时，辅助阳极2安装在储罐底板和储罐罐底的防渗膜之间。多个辅助阳极2敷设成网状或同心圆环状，参比电极3安装在储罐中心点位置和储罐边缘，辅助阳极2和参比电极3均通过连接电缆4与恒电位仪1连接。
其中，辅助阳极2选用MMO带阳极、MMO线阳极或导电聚合物线阳极。网状辅助阳应根据储罐底板的面积大小设置多个阳极电流馈入点且不少于4个；同心圆环状辅助阳极的每个环都设置两个阳极电流馈入点。
参比电极3选用双参比电极，包括高纯锌参比电极和硫酸铜参比电极。两种参比电极之间应有足够的间距，避免地电场的相互影响；储罐中心点位置和储罐的边缘附近安装参比电极，应根据储罐底板的面积大小设置多个参比电极，每种参比电极不应少于2支。
连接电缆4采用多股交联型铜芯电缆，外表涂敷有防腐层和保护层，其中，测试电缆(用于测试的连接电缆)的截面≥10mm2，阴极电缆(用于连接阴极的连接电缆)和阳极电缆(用于连接辅助阳极的连接电缆)的截面≥25mm2；储罐底板下禁止电缆续接。阴极电缆(用于连接阴极的连接电缆)和零位接阴电缆(用于连接恒电位仪零位接阴的连接电缆)采用铜焊或铝热焊方式直接与储罐边缘板电连接，阴极电缆与储罐连接点不少于2个，这两个点应间隔90°或180°布设。阴极电缆和零位接阴电缆与储罐边缘板的焊接点间距应≥100mm；焊点应防腐密封。
如图3-5所示，当采用牺牲阳极保护系统时，牺牲阳极保护系统由牺牲阳极6和汇流电缆7组成。多个牺牲阳极6埋设在储罐底板下的细沙垫层内且距离储罐底板下表面约500mm的位置，牺牲阳极周围填充尺寸大小足够的化学填料。所有牺牲阳极6通过汇流电缆7与储罐底板电连接，且汇流电缆7穿过预埋在储罐混凝土圈梁内的穿线导管与储罐边缘板电连接。
牺牲阳极6选用锌合金牺牲阳极或镁合金牺牲阳极，形状选用板状、带状或块状牺牲阳极。牺牲阳极6的重量应满足设计寿命的需要，所有牺牲阳极配备足够长度的尾缆。牺牲阳极6的尾缆与汇流电缆7采用压接方式电连接，汇流电缆7与储罐边缘板采用铜焊方式电连接，且汇流电缆7和牺牲阳极6的尾缆截面≥10mm2。
缓蚀剂保护系统包括平行于储罐底板10安装的多个PVC多孔管8以及填装在PVC多孔管8内部的粉末状气相缓蚀剂，缓蚀剂装填在PVC多孔管8内，缓慢释放。如图6所示，PVC多孔管8安装于储罐底板10下方的垫层内距离储罐底板下表面约100mm的位置。当储罐罐底下安装有防渗膜9时，PVC多孔管8安装于储罐底板10与储罐罐底的防渗膜9之间。PVC多孔管8安装时，应与辅助阳极2、参比电极3等物体保持足够的间距。另外，PVC多孔管8安装时，PVC多孔管8外表包裹两层土工布，避免回填时的沙和碎石堵塞管道，且位于储罐下的PVC多孔管8上有足够多的孔洞，超出储罐混凝土圈梁的PVC多孔管8上没有孔洞。每个PVC多孔管8两端的端部采用密封帽12封盖密封。
如图7所示，PVC多孔管8的直径≥25mm；PVC多孔管8上的孔洞的直径在2mm～4mm之间，孔间距≤50mm。
如图8-9所示，将PVC多孔管8可以布设成与储罐底板10平行的同心环状，也可以布设成与储罐底板10平行的直线状。无论是同心环状还是直线状，所有PVC多孔管8交叉导通，交叉点采用柔性接头13连通，相邻PVC多孔管8的间隔距离≤2m。
气相缓蚀剂，又名气相防锈粉是粉末状气相缓蚀剂的俗称。气相防锈粉是一种水溶性防锈粉末，可干湿两用。主要用于金属凹陷、中空或腔体处的内部金属表面的防锈蚀处理。在密闭空间内，使用干燥的气相防锈粉，防锈效果极佳。气相防锈粉经气化后，吸附在金属表面形成致密保护膜层从而起到防锈的作用。
本发明采用的缓蚀剂为粉末状固态物质，在0℃-50℃的温度下自由转化为气相物质；常温下，粉末状气相缓蚀剂的蒸汽压范围位于10-4-10-1帕之间；粉末状气相缓蚀剂直接使用或与水混合为浆状物后使用。缓蚀剂应在液态或气态状况下都可起到防腐蚀的作用；缓蚀剂吸附在储罐底板下表面时，缓蚀剂本体和缓蚀剂所形成的产物均应与阴极保护兼容，都不能产生阴极去极化作用。
在填装缓蚀剂时，将粉末状气相缓蚀剂与水混合为浆状物后，打开所有PVC多孔管8端部封盖密封的密封帽12，利用浆状物的自流特性填装进PVC多孔管8内或采用注浆机注入PVC多孔管8内，注入量以除注浆管外的其它的PVC多孔管8端部内有可见的缓蚀剂浆状物出现为宜，填装完成后及时封盖密封PVC多孔管8端部的密封帽12。
安装完缓蚀剂保护系统后，采用矿质带、粘弹体胶带或其它弹性体材料将储罐的边缘板和混凝土圈梁之间的缝隙进行密封，避免缓蚀剂无效挥发。另外，应定期打开PVC多孔管8端部的密封帽12观察缓蚀剂的量，如果发现缓蚀剂量缺少，应及时注入或填装同一种类、牌号和供货商提供的缓蚀剂。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种地上立式储罐底板外表面的防腐蚀方法，其特征在于，包括：
在储罐底板外表面涂敷防腐层将储罐底板和腐蚀介质进行物理隔离以提供储罐底板的防腐蚀保护；
在所述储罐底板下的垫层内安装阴极保护系统进行储罐底板与垫层直接物理接触时的防腐蚀保护；
在所述储罐底板下方安装缓蚀剂保护系统进行储罐底板与垫层之间无直接物理接触时的防腐蚀保护；
其中，所述缓蚀剂保护系统包括平行于储罐底板安装的多个PVC多孔管(8)以及填装在所述PVC多孔管(8)内部的粉末状气相缓蚀剂，每个PVC多孔管(8)两端的端部采用密封帽(12)封盖密封，所述PVC多孔管(8)安装于储罐底板(10)下方的垫层内或安装于储罐底板(10)与储罐罐底的防渗膜(9)之间。
2.根据权利要求1所述的防腐蚀方法，其特征在于，所述PVC多孔管(8)的直径≥25mm；所述PVC多孔管(8)上的孔洞的直径在2mm～4mm之间，孔间距≤50mm。
3.根据权利要求1所述的防腐蚀方法，其特征在于，PVC多孔管(8)安装时，将其安装在距离储罐底板(10)下表面100mm的位置且与所述阴极保护系统的辅助阳极(2)和参比电极(3)保持一定间距。
4.根据权利要求1所述的防腐蚀方法，其特征在于，PVC多孔管(8)安装时，PVC多孔管(8)外表包裹两层土工布，避免回填时的沙和碎石堵塞管道，且位于储罐下的PVC多孔管(8)上有足够多的孔洞，超出储罐混凝土圈梁的PVC多孔管(8)上没有孔洞。
5.根据权利要求1所述的防腐蚀方法，其特征在于，将PVC多孔管(8)布设成与储罐底板(10)平行的同心环状或与所述储罐底板(10)平行的直线状，所有PVC多孔管(8)交叉导通，交叉点采用柔性接头(13)连通，相邻PVC多孔管(8)的间隔距离≤2m。
6.根据权利要求1所述的防腐蚀方法，其特征在于，缓蚀剂为粉末状固态物质，在0℃-50℃的温度下自由转化为气相物质；常温下，粉末状气相缓蚀剂的蒸汽压范围位于10-4-10-1帕之间；粉末状气相缓蚀剂直接使用或与水混合为浆状物后使用。
7.根据权利要求6所述的防腐蚀方法，其特征在于，在填装缓蚀剂时，将粉末状气相缓蚀剂与水混合为浆状物后，打开所有PVC多孔管(8)端部封盖密封的密封帽(12)，利用浆状物的自流特性填装进PVC多孔管(8)内或采用注浆机注入PVC多孔管(8)内，注入量以PVC多孔管(8)端部内有可见的缓蚀剂浆状物出现为宜，填装完成后及时封盖密封PVC多孔管(8)端部的密封帽(12)。
8.根据权利要求1所述的防腐蚀方法，其特征在于，安装完缓蚀剂保护系统后，采用矿质带、粘弹体胶带或其它弹性体材料将储罐的边缘板和混凝土圈梁之间的缝隙进行密封，避免缓蚀剂无效挥发。
9.根据权利要求1所述的防腐蚀方法，其特征在于，采用机械作业方式涂敷所述防腐层，在预制工厂完成整个防腐层的涂敷，且每块罐板边缘焊接热影响区5cm宽度范围内不涂敷防腐层或仅涂敷焊接对其没有影响的车间底漆涂料。
10.根据权利要求1所述的防腐蚀方法，其特征在于，所述阴极保护系统采用强制电流阴极保护系统，当储罐罐径小于8m时，所述阴极保护系统采用牺牲阳极保护系统。
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