第十一章 罐体的防腐与保温

第一节 概述

油气田生产及储运过程中常见的钢质罐体, 均需采用一定的防腐措

施, 减少腐蚀造成的损失,其中有些罐体除需采用防腐措施外,还需要增

设保温措施, 以减少热损失,节约能源,提高经济效益。所以防腐、保温

工程是钢质罐体制造安装过程中的一项重要内容,其质量的好坏,直接影

响到罐体的寿命及安全使用。 但长期以来,由于对罐体的防腐蚀不够重

视, 至使罐体腐蚀穿孔,漏油、漏水等事故时有发生,严重影响了油田的

正常生产,给国家造成了巨大的经济损失。罐体出现的腐蚀事故,首先是

设计原因,因为目前还没有统一的行业设计标准,防腐涂料的选择以及涂

层结构的设计常常不合理, 使 罐体的寿命受到严重影响;其次是施工问

题,能不能达到涂层真正的防腐蚀效果,施工质量是关键。过去由于油田

防腐蚀工程施工队伍的技术水平不高,保证工程质量困难很大,为便于施

工和生产管理,防腐材料的选择过程应做到以下几个方面:

1.防腐蚀工程所用材料的品种及技术指标应符合设计要求或有关标

准的规定。必须有出厂合格证及产品说明书,其内容应包括:生产厂名称、

产品名称、生产日期、贮存日期、产品的技术性能指标及使用说明等。

2.对防腐蚀工程材料的质量有怀疑时,应对产品的质量进行复验,复

验内容、方法及产品的技术指标应符合有关标准或设计规定。

3.防腐蚀工程使用的腻子应与基底及防腐材料粘接良好并具有易刮

涂和打磨的特性。

4. 防腐蚀工程材料应存放在阴凉干燥通风处,并根据材料品种及特

性分类存放, 存放处应设置防火、防潮、防冻、防挤压等保护设施。材

料运输过程中应采取必要的防护措施,避免损伤。

5.超过贮存日期的防腐蚀工程材料,应重新进行质量检验,合格后方

`@T``@<`能使用。

2.保温材料的选择使用应注意以下几个方面的内容:

(1)保温工程所使用的材料必须符合设计要求,并具有产品质量证明

书或出厂合格证,其内容包括:生产厂名称、产品名称、生产日期及编号、

产品规格、等级、性能数据及测定时间。

(2)每批保温工程材料在使用前应进行复验,复验内容方法,取样数

量及各项技术指标应分别符合现行国家或有关行业标准中的规定。

复验时每批保温工程材料的取样数不得少于1组,当材料用量较大或

对产品质量有怀疑时取样数可相应增加。 若初次检验不合格,应加倍取

样,重新检验,若仍有一组试样不合格则该批产品为不合格产品。

保温材料的复验内容包括: 表观密度、导热系数、机械强度以及含

水率、吸水率、最高使用温度、阻燃性等技术指标。

(3)长期存放或受潮的保温材料及制品在使用前应进行含水率测定,

其含水率有关保温材料不宜超过1％,无机保温材料不宜超过5％,否则应

进行干燥处理,且处理后应能恢复原有物理形式及性能。

(4)保温工程材料及制品在运输过程中应采取措施避免损伤。存放

过程中应根据品种和材质分类堆放,其堆放高度不宜超过2m,并设防潮、

防火、 防挤压变形等设施,并应满足保温工程材料及制品对保管期限、

环境和温度的特殊要求。 学习一点有关罐体的防腐保温知识,对我们服

务于生产的极为有益的。

第二节 罐体的防腐保温材料

一.材料选择及质量检验

为了保证防腐保温材料能够符合要求, 避免由于材料原因导致防腐

保温工程质量受到影响,必须对使用的材料,进行合理地选择。在选择材

料的过程中,应综合考虑各方面的因素,如材料的性能、环境条件、经济

性以及是否施工方便等。 在材料选定以后,应对所选择的材料进行严格

的质量检验, 包括材料的一些性能参数等,如防腐材料的附着力,耐冲击

性,柔韧性,耐化学试剂性,耐污水浸泡性,耐候性等有及保温材料的导热

系数, 最高使用温度,机械强度等进行全面检验,以确保选材质量的可靠

性。

二.目前国内外常用的防腐保温材料

1.国内常用的防腐材料料品

目前国内罐体的防腐材料品种繁多,常用的防腐材料有:液体环氧涂

料,环氧玻璃鳞片涂料,弹性聚氨酯涂料以及氯磺化聚乙烯,氯化橡胶,醇

酸漆等。常用的防腐衬里有玻璃钢衬里,水泥砂浆衬里等。

2. 国外常用的防腐材料有:环氧煤沥青,环氧树脂,聚氨基甲酸树脂

涂料,氧化橡胶类涂料,

在罐体的保温工程中,常用的保温层材料有:岩棉,膨胀珍珠岩,矿渣

棉,聚乙烯泡沫塑料,聚氨酯泡沫塑料以及硅酸镁,硅酸钙,越细玻璃棉等

等。

对于这些众多的防腐保温材料,我们在选择使用的时候,应当从它的

可靠性、经济性和施工的方便性来选择所使用的材料。

第三节 罐体防腐保温工程的施工

当我们选定了罐体防腐保温的材料以后, 最重要的要数施工过程的

质量管理了,因为施工质量的好坏直接关系到罐体的防腐保温效果,关系

到罐体的使用寿命及使用过程中的安全性、可靠性。可靠的施工质量与

可观的经济效益是分不开的, 延长了使用寿命,减少了事故的发生率,这

本身就为生产赢得了效益,减少了维修费用。所以,很有必要了解罐体防

腐保温的施工工艺与技术要求,以便使我们把好施工质量这一关。

一.防腐施工的工艺要求

1.金属表面的预处理

为了使罐体和防腐保温材料具有良好的粘接性, 必须对罐体表面进

行除污除锈等表面预处理,处理过程应做到以下几点:

(1)金属表面处理前应将其表面的焊渣,毛剌,焊接飞溅物以及油污,

石蜡,旧衬里或旧涂层等污染物清除干净。

(2)金属表面的除锈等级,应符合设计规定或有关标准的要求。当设

计无规定时, 罐体内壁金属表面的除锈等级应至少达到Sa2级,罐体外壁

的除锈等级应至少达到St2级。

(3)当使用喷砂除锈时,喷嘴入口处空气压力不宜小于0.5MPa,喷嘴

与金属表面距离一般在80～200mm, 喷射角一般为30°～75°,金属表面

有点蚀的区域应使喷射角接近90°。

喷砂后的金属表面必须进行清扫。罐体外壁应采用干燥的压缩空气

或硬毛刷进行清扫。 内壁应采用硬毛刷从上而下把粉尘刷落,然后用工

业吸尘器或其它工个把落在底部的粉尘沾积物清除。喷砂后金属表面的

清扫不得使用布或棉纱;当罐体表面温度低于露点以上3℃或相对湿度大

于70％时,不宜进行喷砂除锈。

(4)除锈后的金属表面应尽快进行防腐施工,其间隔时间不宜超过8

小时。

2.防腐施工的作业条件

(1)罐体的防腐工程必须在全部焊接(包括保温工程所需的支承件,

固定件)试压,试漏,基础沉除及附件安装等工序已经完成,并经质量检验

合格后方能进行。

(2)罐体表面局部的凹凸不平处应刮涂腻子并打磨平整,转角处,板

边缘,焊缝等处应使用腻子填补为圆滑的过渡曲面。

(3)防腐涂层的施工环境条件应符合涂料的使用要求。施工环境温

度宜为15～30℃,相对湿度应小于70％。不得到雨雾及风力大于5级的气

候条件下进行室外防腐蚀工程的施工。

3.防腐蚀外涂层施工的工艺要求

(1)防腐涂料的配制和使用必须按产品说明书的规定进行。涂料在

使用前必须搅拌均匀,在施工过程中若出现胶凝、结块等现象时,应停止

使用。涂料中需加稀释剂时,其用量不宜大于涂料重量的5％。

(2)防腐涂层的结构(如表1、表2所示),每道涂层厚度及涂装间隔应

符合设计要求或产品说明书中的规定,若涂装间隔超过规定时间,应对涂

层表面进行处理(如打毛)后才能进行下道涂层的施工。

罐体外壁防腐涂层厚度 表1

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┃ 涂层分类 │一般环境│轻度腐蚀环境│特殊环境┃

┠─────┼────┼──────┼────┨

┃厚度(μm) │ ≥80 │ ≥150 │ ≥200 ┃

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罐体内壁防腐涂层厚度 表2

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┃ 介 质 厚度(μm) ┃

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┃ 水 ≥200 ┃

┠──────────────────────┨

┃原油、天然气、成品油 ≥250 ┃

┠──────────────────────┨

┃ 含油污水 ≥300 ┃

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(3)防腐涂料采用涂法施工时,用力应均匀,可先横后竖,纵横交错,

先立面后平面, 自上而下进行施工。而采用喷涂法施工时应符合以下规

定:

空气喷涂时压缩空气压力为0.3～0.6MPa,喷嘴与喷面距离200～400

mm,并成70°～80°夹角,喷嘴移动速度一般为0.15～0.2m/s;

采用高压无气喷涂时,喷嘴与喷面距离为300～500mm,并成30°～60

°夹角,喷嘴移动速度宜为0.6～1.0m/s。

(4)防腐涂料采用滚涂法施工时,滚筒蘸料应均匀,不宜过多;滚涂时

用力不要过大,用力应均匀,并保持匀速。边角、附件等滚涂无法涂敷的

部位应采用刷涂法进行补涂。

(5)玻璃鳞片防腐涂料宜采用高压无气喷涂和滚涂,喷涂最后一道涂

层应用滚筒沿同一方向滚压一遍。 若采用刷涂应朝同一方向涂刷,避免

表面起毛,最后可用毛刷蘸少量稀释剂进行抹光。

(6)焊缝、边角及表面凹凸不平部位的防腐涂层应重涂或增加涂敷

遍数。

(7)施工过程可在不同部位测定涂层的湿膜厚度,如不符合要求,应

及时对涂料粘度、喷涂压力、喷嘴直径、喷涂速度进行调整。

4.防腐衬里施工的工艺要求

(1)玻璃钢衬里所用材料如:树脂、固化剂、稀释剂等的技术必须符

合有关产品标准的规定。其衬里的加强基布应采用中碱无捻平纹无蜡的

玻璃布。胶料配制时各种材料 应严格按比例准确称量并充分搅拌均匀,

配好的胶料一般在30min内用完,若发现胶凝现象则不得继续使用。

(2)玻璃钢衬里采用间断法施工时,所打底胶涂料应涂刷均匀,不得

有漏涂、 流淌等缺陷,常温条件下固化时间不得小于12h;施工时应以先

进出口、法兰,后其它部位,从上到下,一层一次施工完毕的做法为原则。

每层常温固化时间不应少于24小时,然后才能进行下一层施工,直至达到

设计规定的层数和厚度。 同时还应注意,每幅玻璃布四边的搭接长度不

应小于50 mm,壁与底搭接处不应小于200mm,各一层玻璃布的搭接缝应错

开50mm以上。

(3)玻璃钢衬里采用连续施工法时,每层玻璃布铺贴完后不需进行固

化,可连续铺贴玻璃布至规定的层数。其固化时间见表3:

表3

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┃ 玻 璃 钢 种 类 │固化时间(d) ┃

┠────────┼──────┨

┃环氧玻璃钢 │ ＞15 ┃

┠────────┼──────┨

┃环氧酚醛玻璃钢 │ ＞20 ┃

┠────────┼──────┨

┃环氧呋喃玻璃钢 │ ＞30 ┃

┠────────┼──────┨

┃环氧煤焦油玻璃钢│ ＞30 ┃

┠────────┼──────┨

┃不饱和聚酯玻璃钢│ ＞15 ┃

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(4)水泥砂浆衬里材料的品种、技术指标、施工配比及衬里结构应

符合设计规定。拌合时应先将水泥和砂放入搅拌机内均匀干拌2min以上,

然后加入规定的用水量充分拌匀。 需加入防水剂或聚合物分散体时,应

先按配比,将防水剂或聚合物分散体与拌合用水搅匀,然后逐渐加入干拌

均匀的材料中,搅拌时间不少于3min,在容器表面平整、清洁、除锈质量

符合设计规定的前提下,施工前使基层表面充分湿润,但罐内不得有积水。

加强钢筋及铁丝网布置均匀固牢的基础上, 采用两遍成形的涂抹法施工

工艺进行施工。 第一遍粗抹,用力将砂浆透过铁丝网使之与基层紧密接

触,厚度盖住铁丝网即可,表面初凝后进行第二遍抹灰对衬里表面进行找

平和抹光。若采用喷涂法施工,可一次喷涂至规定厚度,然后用抹子找平

和抹光。在施工过程中其环境温度不应低于5℃,掺有防水剂的水泥砂浆

施工环境温度不应高于35℃。施工完毕后养护时间不应少于7天。

二.保温层施工的工艺要求

1.保温层施工的一般规定

(1)保温层的施工应在罐体的强度和严密性试验及基础沉降试验已

完成、支架吊架和结构附件及仪表接管部件均已安装完毕、外防腐已完

成并验收合格、所需的支承件和固定件等均已安装完毕并验收合格后方

能进行。

(2) 施工前应清除罐体表面的污垢和油灰,并保证表面干燥。

(3)保温制品的拼缝宽度不应大于5mm,拼缝处应采用相同材料或胶

泥、矿物棉等填塞密封。填缝前要清除缝内杂物。保温层制品的损伤处

应以同种材料进行修整。

(4)当天完成的保温层施工要当天完成保护层的施工,或采取临时性

的防潮、防雨措施。

(5)雨、雪、大雾天及风力大于5级(采用喷涂法施工时为3级)的气

候条件下不能进行保温层的施工。

(6)罐体的人孔、观察孔、检测点、阀门、法兰等部位应在整体保

温及保护层施工完毕以后再做局部保温。

2.保温层施工的工艺要求

(1)保温层的施工方法可按照设计规定或根据保温材料性能、保温

结构及罐体类型等因素确定。

(2)保温层采用捆扎法施工时,应自上而下穿挂或嵌装在固定件上,

使其紧贴罐体表面,然后用镀锌铁丝竖向间距2.5m左右,横向保证每块保

温制品不少于两道加以固定。采用自锁紧板,双头螺栓等固定时,先用固

定件将保温制品定位,再将自锁紧板或螺母上紧。

(3)保温层采用拼砌法施工时,将保温制品纵横错开排列,带浆筑砌,

采用保温性能不低于主体的材料填缝和勾缝。施工过程中可以先用橡胶

带或临时铁丝捆扎固定。

(4)保温层采用浇注法施工时,模具的安装要平整,拼缝严密,尺寸准

确,并设置临时固定措施。配料时要严格按设计或产品的规定比例进行。

另外正式浇注前还要做试行浇注,合格后方能施。

(5)保温层采用喷涂法施工时,配料、搅拌应严格要求进行,经试喷

合格后方能施工,喷涂作业要由上而下分层分片进行,接茬处必须结合良

好, 喷涂厚度要均匀,表面要平整。开始喷涂时先送风雨涂料,停喷时先

停料事停风。

(6)保温层采用粘贴法施工时,所使用的粘接剂必须能与保温材料及

罐体表面有良好的粘接性。粘接剂要均匀地涂刷于罐体及保温制品表面,

将保温制品在罐体表面挤紧粘牢,用固定件将其加固,待粘接剂完全干固

后,再拆除固定件。

(7)保温层施工采用涂抹法时,要分层施工,涂抹要均匀,不能出现漏

涂,空鼓、气泡等缺陷。施工温度应在0℃以上。

3.保护层的施工工艺要求

(1)保护层的施工应与保温层一致,自上而下进行,金属保护层要采

用固定件可靠固定,固定件间距以280～300mm为佳,每块板上的固定件不

少于2个,瓦楞板,波形板的固定处应在波谷。金属板应纵横交错排列,其

搭接长度竖向为100mm,环向为一个波形或50mm,搭接处用铆钉固定,铆钉

间距可为200mm,每道缝不得少于4个。

(2)人孔、法兰、进出罐体的配管及角钢支撑处应加装防水檐,防水

檐周围的缝隙应使用防水材料密封,螺栓,销钉等固定件的端部以及连接

金属板的铆钉均应采取防潮措施, 如:用防水材料密封;加装防水垫圈及

弹簧垫等。

(3)非金属保护层在施工时,所用防水材料的配制和使用应符合设计

规定或产品说明; 所用的加强材料,若使用玻璃布,宜采用中碱平纹无捻

无蜡的玻璃布。施工时先在保温层表面均匀地涂刷或喷涂一层防水材料,

马上缠绕玻璃布或撒一层玻璃纤维, 然后分层涂刷或喷涂防水涂料至规

定厚度, 应待每层防水涂料实干后再进行下道涂层的施工。玻璃纤维的

撒布要均匀, 玻璃布缠绕时应拉紧缠平,不得有皱折;防水材料应将玻璃

布或玻璃纤维盖住,不得有漏涂、气泡、空鼓等缺陷。

(4)保护层采用复合铝箔,增强塑料板等材料时,若使用螺栓,铆钉等

固定件固定,应加弹性垫且固定件间距应适当减小。

(5)采用抹面保护层时,抹面保护层可采用两遍操作一次成活的施工方

法, 即先把镀锌铁丝网固定在保温层表面,然后开始抹灰,第一遍粗抹用力

将灰透过铁丝网,使之与保温层紧密接触,盖住铁丝网,第二遍细抹,对保护

层找平和抹光,若需要涂刷防水涂料,应在灰浆硬化干燥后进行施工。抹面

保护层应按材料要求进行养护,冬季施工时尖采取防冻措施。

第四节 防腐保温层的质量检测

为了保证防腐层及保温层的使用寿命,确保按全生产,对防腐层和保

温层的施工过程以及竣工验收过程必须严把质量关, 严格按标准进行施

工管理和竣工验收。

一.防腐蚀工程的质量检测

1. 防腐工程必须进行工序检查及竣工验收,每道工序检查合格后才

能进行下道工序的施工,检查结果必须有记录和质检单位鉴证。

2.金属表面预处理的质量检查应符合以下规定:

(1)金属表面处理后应无油污、石蜡、灰土、旧涂层等污物,酸处理

的金属表面应呈中性,除锈质量应符合设计等级的要求,表面应无焊渣、

毛剌和焊接飞溅物,转角处、板边缘、焊缝等应为圆滑的过渡曲面。

3.防腐涂层的质量检查应符合下列要求:

(1)外观检查:涂层表面连续、光滑、无漏涂部位、无发粘、脱皮、

气泡、斑痕和流淌等缺陷存在。

(2)厚度检查:要求厚度均匀,符合设计要求。

(3)漏点检查:用检漏仪进行检漏,发现的漏点要及时补涂。

(4)附着力检查:

4.玻璃钢衬里的质量检查应符合以下要求:

(1)外观检查:玻璃钢表面应平整光滑,色泽均匀并与基层粘接牢固,

每层玻璃布应充分浸透胶料,无鼓泡、脱层和玻璃纤维外露等现象。

(2)固化检查:固化达到规定的时间后,用棉花蘸丙酮在玻璃钢表面

擦试,若棉花变色则固化不完全,固化不完全的玻璃钢衬里应进行返工。

(3)附着力检查:用利刃在衬里上划每边长30mm左右的V形切割线,以

30°～45°角相交,用手从切割线交点处用力撕起玻璃布,若玻璃钢布整

块撕开不发生断裂则附着力不合格,应铲除重新施工。

5.水泥砂浆衬里的质量检查应符合下列要求:

(1)外观检查:衬里表面平整密实,不得露出铁丝网及固定钢筋,表面

无裂纹、起砂、麻面等缺陷。转角处呈圆弧或锐角。

(2)厚度检查:衬里厚度应均匀并达到设计要求。可在砂浆初凝前采

用探针分层进行检查。

(3)附着力检查:用小锤轻击衬里表面,各层之间应结合牢固无固鼓

现象。

二.保温工程的质量检测

1. 保温工程必须进行工序检查及竣工验收,每道工序检查合格后才

能进行下道工序的施工,检查结果必须有记录和质检单位鉴证。

2. 保温层厚度及安装后的表观密度应符合设计规定,其允许偏差应

符合规定。

粘贴法施工的保温层以及采用浇注法或喷涂法施工的泡沫塑料保温

层应进行粘接力检查,即用小刀割一个V形切口,切口面积不小于50cm²,

然后用力撕开保温层,撕开处罐体表面仍粘有保温材料为合格。

3.金属保护层的质量检查应符合下列要求:

(1)金属保护层固定牢固,紧贴保温层安装,所有接缝应严密,环向接

缝与纵向接缝应相互垂直成整齐的直线, 且无翻边、豁口、翘缝、明显

的凹坑等缺陷, 铆钉、螺栓等固定件的间距应符合规定,排列距离均匀,

不得有漏装和松动。固定件端部与金属板应密封良好。

(2)金属保护层表面平整度用长1m长靠尺及楔形塞尺沿罐体轴线进

行检查,其允许偏差不应大于4mm。

4.非金属保护层的质量检查应符合下列要求:

(1)保护层应紧贴保温层并粘接良好,其表面平整光亮,无空鼓、脱

层、开裂、漏涂、气泡等缺陷,保护层厚度符合设计要求。

(2)抹面保护层平整光洁,不得露出铁丝网和铁丝接头,其表面不得

有酥松和裂缝 (发丝裂纹除外)。防水涂料应和保护层粘接良好,无开裂、

脱层、漏涂等缺陷。

抹面保护层的表面平整度用1m长靠尺和楔形塞尺沿罐壁轴线进行检

查,其允许偏差不应大于5mm。

第五节 罐底的阴极保护

罐底阴极保护的最新技术是将带状混合金属氧化物阳极以网格状铺

设在罐底下部,这样将使阴极保护电流很均匀的分布到罐底上,起到抑制

腐蚀的作用,由于该阳极材料重量轻,且几乎不消栽耗,其设计寿命可达50年。