谢志敏
（河北省防腐保温行业协会）
摘要：通过介绍成品油储罐的腐蚀因素和标准规范，结合储油罐技术及涂装体系发展历程，对成品油储罐涂层体系设计进行分析探讨。并简要说明了覆土油罐涂料系统要求。
关键词：成品油储罐 防护 涂层体系 标准
1．引言
随着石油化学工业和其他工业的发展，国家基础设施建设，特别是成品油储备建设进入了快速发展阶段，储罐建设随之高涨。在石油工业中，油气钢质储罐是腐蚀与防护应用较多的领域。储罐若无很好的防腐措施，就会因腐蚀而使其强度下降、缩短使用寿命，甚至发生崩罐事故。目前油气储罐的腐蚀防护主要依靠有机覆盖层完成，防护对象是针对大气环境的外腐蚀和油气环境的内腐蚀，因此对储罐进行涂料防腐蚀涂装，实践证明是切实有效的，可以大大延长储罐的使用寿命，创造更多的经济价值。
2．影响腐蚀的因素
成品油储罐（flnished product petrolenmtank）系指石油炼制过程中形成的最终产品如汽油、柴油、航空煤油等成品油的储罐。储罐按标高分为地面罐、埋地罐、半地下罐和高架罐4种，按外形分为立式园柱形罐、卧式圆柱形罐和特殊形状罐，每一类又可再分若干类，但通常主流罐型是拱顶罐、浮顶罐、内浮顶罐和球罐几大类。
由于油库在内地、沿海分布，自然条件和油气物化性质各异，虽然影响腐蚀的环境因素基本相同，但在影响程度上是不同的。
2．1储罐外壁的腐蚀因素
2.1.1大气腐蚀
按区域不同可分为工业（城市）、海洋、农村大气环境，其中工业大气、海洋大气的腐蚀性强，影响大气腐蚀的因素有大气中的水分、氧气、温差变化、沿海的盐雾、化工大气等腐蚀气体的腐蚀，以及紫外线引起的涂层老化破坏。
储油罐外壁的腐蚀主要是底板、外壁的大气电化学腐蚀：
（1）去极化反应，当气温周期性下降时，溶有电解质的水分就会凝结于罐体外表面，形成连续的电解质溶液薄膜层，从而造成腐蚀。
(2)罐体壳板由于材质物理状态不均匀等原因，不同部位存在着电位差，外表形成很多微电池，引起腐蚀。
（3）顶部腐蚀主要是由于直接受紫外光照射，加上钢板在加工时存在的凹凸不平，容易积水，发生电化学腐蚀。
（4）沿海地区气候多变，金属表面处于干湿交替变化中，使金属表面的氧含量发生变化，在钢铁表面处于润湿的条件下，氧的通路受到限制，锈层作为氧化剂，发生阴极去极化反应：4Fe2O3+Fe2++2e-→3Fe3O4而当锈层干燥透氧时，Fe3O4又被渗入的氧重新氧化成Fe2O3 ，因此在干湿交替条件下，带有锈层的钢铁能加速其自身腐蚀。
2.1.2水
纯水对碳钢的腐蚀是很轻微的，储罐接触到的主要是地面水、地下水、雨水等自然状态下的水和污水，这些水实际上是成分十分复杂的电解质，特别是处于石化、工业区的雨水PH值在6.5；经常会出现酸雨或当空气中的酸性气体溶于雨水或夏季用于储罐降温的喷淋水而引起钢铁表面的氧去极化反应。
2.1.3土壤
埋地储罐与地面上的储罐相比，由于土壤具有的多相性、多孔性、不均匀性、相对固定性的特点，而受到地下水、潮湿、CL—和SO42—离子、微生物、植物根茎腐蚀。
2.1.4杂散电流
罐区地中的电流是较为复杂的区域，当站内管网有阴极保护而储罐未受保护时则可能形成杂散电子干扰影响，当周围有电焊机施工，电气化铁塔、直流用电设备时则可能产生杂散电流。大地中直流杂散电流给埋地储罐带来严重的干扰腐蚀。
2.1.5风沙
风沙中的沙和灰尘对储罐表面的覆盖层造成机械磨蚀，特别是国内风沙较大的华北地区。
2.2储罐内壁的腐蚀因素
油品的本身，不管是原油、半成品油，还有成品油都没有腐蚀性，但由于油品中的无机盐、酸、硫化物、氧、水分等腐蚀介质，以及在炼油过程中产生的腐蚀介质均会对油罐内壁造成腐蚀。从腐蚀程度上讲，一般轻质油比重质油重，二次加工轻质油（如焦化汽油、焦化煤油和裂化汽油）比直馏轻质油重；从腐蚀部位上讲，腐蚀严重部位是轻质油罐（石脑油罐和汽油油罐）的气相液相交界处及其气相部位，汽油罐顶的腐蚀最严重，其次是罐底。
2.2.1汽油中含有硫化物和四乙基铅，煤油中含有硫化物与抗静电剂等对碳钢均有腐蚀作用。其中汽油罐顶部和油气交界部腐蚀严重、柴油次之、但其底部水相部位也有腐蚀。
2.2.2石脑油罐是成品油罐中腐蚀最严重的，主要的原因是石脑油中含硫、含氯、含盐形成的Hcl+H2O+ H2S系统的腐蚀。其中顶部及油相部位腐蚀最严重，即伴有孔蚀的全部腐蚀，底部水相部位则是坑蚀。
3.相关标准
我国成品油储罐防护涂层的防腐蚀涂料和涂装设计和应用主要是根据国内的石油化工行业标准，主要标准如下：
SY∕T0139—1998钢制贮罐液体环氧涂料内防腐技术标准
SY∕T0320—1998钢制贮罐氯磺化聚乙烯外防腐技术标准
CNCIA—HG∕T0001石油储罐导电防腐蚀涂料涂装与验收规范
GB∕T13348—1992液体石油产品静电安全规程
GB∕T16906—1997石油罐导静电涂料电阻率测定法
SY0007—1999钢质管道及储罐腐蚀控制工程设计规范
SH3022—1999石油化工涂料防腐施工技术规程
SY∕T0088—1995钢质贮罐罐底外壁阴极保护技术标准
CB50393—2008钢质石油储罐防腐蚀工程技术规范
4．涂层体系设计
4.1涂层体系设计原则
储罐涂层系统的设计寿命与储罐使用的钢材状况和选用的涂层材料有密切关系。如根据涂层厚度可以把储罐内壁涂层类型分为薄涂层重防腐涂层和玻璃鳞片∕纤维增强衬里三大类.薄涂层涂料主要采用纯环氧涂料和酚醛环氧，每道涂层干膜厚度100—150μm总膜为300μm；重防腐涂层主要指少溶剂或无溶剂环氧涂料，包括无溶剂玻璃鳞片涂料。设计干膜厚度500—1000μm；玻璃鳞片涂料或玻璃纤维增强衬里，干膜厚度在1000—1500μm，采用环氧玻璃鳞片涂料、乙烯基酯玻璃鳞片涂料、聚酯玻璃鳞片涂料以及无溶剂玻璃纤维增强衬里。
4.1.1沿海或腐蚀严重的潮湿工业大气环境中，涂层厚度不小于250μm；罐内顶部和罐底总厚度不小于300μm 。
4.1.2汽油、煤油和柴油内壁可采用纯环氧涂料、酚醛环氧涂料或环氧+浅复色导静电防腐涂料或喷铝∕喷锌+导静电涂料涂层总厚度不小于200μm 。
4.1.3喷气燃料储罐内壁应采用白色或白浅复色导静电防腐涂料，总厚度不小于200μm 。
4.1.4储罐内底板及储罐内下部沉积水部位（通常定为1.5m以下）采用防腐性能优良，表面电阻率不小于1010Ω的绝缘防腐涂料，如环氧涂料、酚醛环氧涂料、环氧玻璃鳞片涂料、乙烯基酯类耐油、耐水、耐化学品和耐酸碱性腐蚀的涂料，涂层总厚度应大于350μm可采用涂料配合牺牲阳极（铝合金阳极）联合保护方案。
4.1.5浮顶储罐浮顶上面及内壁上部1.5～3.0m处采用环氧富锌，环氧云铁和聚氨酯面漆，涂膜厚度不低于250μm ；浮顶下表面和浮顶的外侧壁应采用耐油、耐腐蚀、导静电性能的导静电涂层系统，其耐温性能不低于70℃ 。
4.1.6航空煤油罐不能采用含锌类涂料（因为锌产物的析出会影响其热值）可采用纯环氧涂料、酚醛环氧涂料也可使用导静电涂料或者进行金属喷漆（喷铝或喷铝+喷不锈钢）与有机涂层的体系。
4.2涂层体系性能要求
储罐的防腐涂层的性能关系到防腐效果并影响阴极保护，为此世界各国的化工行业，对此都非常重视，如前苏联国家建委法规及美国国家标准《液体输送管线系统》（ANSIB31.4—1986）都对防腐层的性能和特性做出一般意义上的要求，由于防腐材料的结构和性能各有不同，因而这些定性的要求，综合为：
（1）涂膜应能减轻腐蚀；
（2）涂膜应具有机械强度，不开裂，保证涂层的完整性；
（3）涂膜应具有耐温性能；
（4）涂膜应该是连续的；
（5）涂膜对金属有良好的附着性；
（6）涂膜应该对所处的环境和接触的介质具有良好的耐受性和耐化学稳定性。
4.3涂料选择
4.3.1储罐外壁防腐涂料
（1）对不接触地面或土壤的部位，选择防腐蚀配套涂层与钢结构的防腐蚀配套涂层所选用的配套相当，只考虑所处的环境条件（如沿海大气条件、内陆大气条件）和储罐的运行温度。通常采用环氧富锌底漆、环氧云铁中间漆和聚氨酯面漆的防腐涂层；
（2）接触地面或土壤的部位，通常与埋地管线的外壁的防腐保护类似，采用环氧沥青涂料或厚膜改性环氧涂料作底部的防腐涂层；
（3）储罐顶部的防腐涂装与储罐外壁涂层系统相同，由于维修和检测检查的需要，通常将顶部做成防滑的粗糙表面。
4.3.2储罐内壁防腐涂料
随着储罐内壁防腐的深入研究和油品化学品对涂层要求的提高，以及新型涂层材料的发展，现在对于罐内涂料的选用，主要根据不同的储存介质、储罐的类型、温度和压力等进行，没有哪一种涂料可能适用于所有的储存介质，故此储罐内壁涂料首先要求有很好的防腐性，有良好的耐溶剂性，保证油品质量，在油品长期浸泡中漆膜无变化、不起泡、不溶胀、不剥离、不污染油品。
石油产品成品油主要是汽油、煤油和柴油以及各类溶剂油，储罐内壁一般采用浅色导静电防腐涂料，对于苯类溶剂油，储罐内壁一般采用浅色导静电防腐涂料，对于苯类储罐则采用耐溶剂的导静电防腐涂料，或采用热喷铝（锌）涂层加导静电涂料封闭。导静电涂料的种类有环氧类、酚醛环氧类、无机硅酸类和漆酚改性类导静电防腐蚀涂料。
4.4涂层配套体系
成品油罐防腐涂层设计一般达到或超过ISO 12944所推荐的配套系统的长期（15年以上）的保护，在石化行业标准中，可维修部分的防腐要求是不低于7年。涂层体系防腐寿命是指涂层体系在使用周期内能够有效抵御外来腐蚀介质的侵蚀，主要由涂层配套体系和使用环境来决定。基层状况、表面处理和施工工艺决定了涂层能否有效地挥发涂层体系的防腐功效。
常见的几种典型涂层配套体系见表1
表1—1储油罐钢结构涂层体系
表1—2汽油、柴油罐、导静电内外壁防腐涂层体系
表1—3航空油罐导静电内外壁防腐涂层体系
4.5涂料的技术条件
4.5.1一般规定
储罐用防腐涂料应符合国家其他现行标准外，还应符合石化行业标准或规范。储罐用防腐涂料的检验分物理机械性能的检验和防腐蚀性能的检验，其中，涂料的取样应符合《涂料产品的取样》GB3186规定，漆膜的制备应符合《漆膜一般制备法》GB1727法规。
储罐用防腐涂料（中间漆除外）的主要物理机械性能指标，应符合表2的要求：
表2防腐蚀涂料的物理机械性能指标
4.5.2防腐性能规定
（1）导静电型防腐蚀涂料主要适用于成品油罐内壁层，其主要技术指标，应满足表3的要求：
表3导静电防腐涂料的技术指标
（2）氟碳类防腐蚀涂料应具有良好的耐水性和耐候性，主要用于储罐外壁防腐涂层的面漆，其主要技术指标，应满足表4的要求：
表4氟碳类防腐蚀涂料技术指标
(3)富锌类防腐蚀涂料主要适用于成品油储罐外壁和内壁防腐涂层的底漆。其主要技术指标，应满足表5的要求：
表5富锌类防腐蚀涂料技术指标
（4）热反射隔热防腐蚀涂料主要适用于储罐易挥发油品（如轻质产品油）的储罐外壁，其主要指标，应满足表6的要求：
表6热反射隔热防腐蚀涂料
5.成品油罐涂料体系发展历程
从国内外的储罐防腐涂装变迁来看，油罐涂料的发展实际上反映了涂料工业的发展历程。国内储罐防腐涂装起步较晚，但发展很快，储罐制造从几千立升发展到上万立升、十几万立升，在储罐涂层防腐体系方面、功能方面都取得了长足的进展。
80年代前，我国成品油储罐外壁防护是采用亚麻油和醇酸树脂作为保护用涂料，如亚麻油红丹防锈漆、醇酸红丹防锈漆、醇酸云母氧化铁中间漆和醇酸磁漆，干膜总厚度在120—150μm，，实际使用寿命3年左右，严重的不到一年的使用寿命，涂层就开始粉化、龟裂和剥落。储罐内壁防护使用环氧红丹防锈漆和环氧面漆作主要的防腐体系
20世纪80年代后期到90年代初，开始大量使用氯磺化聚乙烯涂料，该涂料有着很好的耐化工大气、耐酸碱和耐紫外线等功能，但它的体积固体份低、漆膜薄（涂刷一道仅20—30μm）抗渗透能力低，目前应用不多。
氯化橡胶涂料也曾经是重要的钢结构防腐涂料，一度也是储罐外壁的主流配套方案，它干燥快，单组分施工，厚膜型一次喷涂可以达到80μm以上。
随着涂料技术的发展和几十年实际使用经验的积累，加上业主方对昂贵的维修费用的关注，在引入寿命周期费用分析（Life Cycle Cost Analyst）的概念后，为了减少维护涂装次数，目前最常见的重防腐涂料体系是环氧富锌底漆或无机硅酸锌底漆+环氧云铁中间漆+丙烯酸聚氨酯面漆涂层的方法进行涂装保护。见表7
表7储罐的重防腐涂料体系
近年来兴起的聚硅氧烷涂料、有杰出的耐侯性能，可以高膜厚施工，这就意味着可以把传统型的3—4道防护涂层系统改为2道涂料系统。见表8
表8聚硅氧烷储罐防护体系
6．覆土储油罐涂料系统
覆土储油罐即埋地罐多用于储存耗油，罐内最高油面低于油罐附近地坪0.2m，大型的埋地罐多采用非金属材料建筑，内壁涂敷防渗层或黏贴薄钢板衬里，防止油品渗漏，顶板上覆土0.5—1m 。它的优点是隔热效果好、受大气温度影响小，油品的蒸发损耗少。金属埋地罐广泛用于加油站、油库等，用于储存汽油、柴油和煤油等，防火、防爆能力可靠。
6.1覆土储油罐防腐涂装应用
07年国家成品油储备库湖南某库区4万立方米金属覆土罐，安全改造工程防腐涂装应用实例。见表9
表9罐区改造工程油罐防腐部位及工程量
（1）工艺设施安装地点的环境条件：
周围环境温度，最低∕最高： 15℃∕22℃
月平均相对湿度，最低∕最高： 75%∕85%
储存介质最高温度 最低∕最高： 35℃
最大风速 m∕s （不考虑）
年平均降水量 mm （不考虑）
（2）储存介质：汽油、柴油和航空煤油。
（3）设计使用年限：油罐内表面不应少于15年，油罐外表面不应少于15年。
（4）总体要求：供货商提供的防腐材料性能须保证达到自己所提供的且被业主认可的防腐材料产品相关性能报告的标准，其物化性能能满足现场施工及长期防腐要求，材料应具有良好耐环境腐蚀性和耐水性，满足环保要求，挥发性有机物（VOC）含量不高于200mg∕L，业主核准的涂层体系。见表10
表10油罐防腐材料涂层结构和厚度要求
7.结束语
目前，我国石化工业发展正处于高峰期。从原油运输、储存中转、管道运输炼油生产到成品油的储存都需要建设大量的油罐。油罐防护涂层，不仅仅是为了防腐目的，更重要的是为了储备罐设备的安全运行。在防护涂层应用方面，不但要通过业主方对防腐蚀材料，涂装施工的具体规定，符合国家其他现行标准规定，而且要有良好的安全运行记录和实例。如果正确选择了涂料和涂层配套方案并配备了相应的施工条件，解决了施工过程的一些难题则可以在储罐的防腐涂装中发挥极大的作用。
参考文献
【1】赵炳刚 陈群尧 胡士信 编著·石油工业涂料与涂装技术·北京：化学工业出版社，2001·8
【2】金晓鸿主编·防腐蚀涂装工程手册·北京：化学工业出版社，2008·5
【3】刘新等编著· 防腐蚀涂料与涂装应用·北京：化学工业出版社，2008·1
【4】张斌 于晓颖 孟庆鹏等·无溶剂环氧涂料在储罐与管道防腐涂装的应用·石油石化管线与技术，2009，（3）
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