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油罐内壁防腐前的清理技术 摘 要 油罐是石油与石化工业的重要设备，必须进行防腐，而防腐前必先进行表面清 理。重点介绍了现行新油罐内壁防腐前喷砂及磷化等表面清理技术，还简述了旧油罐内壁维修防腐前的表面清理。同时对油罐内壁清理技术进行展望，建议应以机械化，自动化与环保化作业来取代手工作业。关键词 油罐 防腐 喷砂 磷化 随着石油化工发展与战略石油储备的需要，国内建立了5000多个储油罐，容积从1000～100000m3不等。如上海石化目前已有油罐总数约百余个，由于甬沪宁输油管的铺设，在浙江镇海、舟山及在邻近上海金山的白沙湾建成了大型油库，在广东、山东等地也建设了大型油库。 由于国产原油变重，酸值升高，以及进口原油含硫较高等因素，使油罐腐蚀变得更为严重。油罐是储存原料、中间产品与成品的重要设备。设计寿命为20年，其完好程度对石化装置的安全稳定生产有举足轻重的作用。因此油罐内防腐是非常必要的。对新油罐而言，除了防止钢板腐蚀外，还有防油品污染的需要。对旧油罐而言，则是为了检查维修，恢复使用或更换油品，并根据实际需要进行内壁防腐。在防腐前须先进行表面清理，去除表面的锈垢与油泥等污染，以保证防腐层与基体的结合力。 一、新建油罐内壁防腐前的清理技术1、 防腐前表面清理应遵循的标准新油罐根据储存原油、汽油、柴油与航煤等不同，采用了不同的防腐措施，基本上为环氧、环氧富锌、环氧聚氨酯、环氧酚醛、聚氨酯、改性大漆、无机富锌等各类涂料（包括在上述涂料中加入添加剂制成的导静电涂料），以及喷铝、喷锌等。油罐防腐工程一般程序为： 编制施工方案 → 施工准备 → 基体表面清理 →底层涂（镀） → 中间涂（镀） → 面层涂（或封孔） → 质量检验与评定 → 竣工 为保证涂（镀）层与基体表面良好结合，必须在涂镀前进行表面清理。油罐表面清理应参考国家、化工及石油天然气行业标准中相应条文。相关标准如下：（1）GB/T 8923-1988涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级； （2）GB/T 6807-1986钢铁工件涂漆前磷化处理技术条件； （3）GB 50212-1991建筑防腐蚀工程施工及验收规范； （4）GB9793-1988热喷涂锌及锌合金镀层；（5）GB9795-1988热喷涂铝及铝合金镀层；（6）HG/T 20587-1996化工建筑涂装设计规定；（7）HGJ229-1991工业设备防腐蚀施工及验收规范； （8）SY/T0319-1998钢制储罐液体环氧涂料内防腐层技术标准； （9）SY007-1999钢质管道及储罐腐蚀控制工程设计规范； （10）SY/T0407-1997涂装前钢材表面预处理规范。 2、防腐前表面清理的作用 防腐前表面清理的作用主要有以下3个方面：（1）从基材表面上除去氧化皮、锈垢、油泥、脏物和灰尘等污染物。这些污染物的存在使涂料分子与基材表面极性结合与化学结合隔离而难于进行，必须形成清洁的表面，使底涂料紧密接触基材的活性点，以产生最大的粘结力。 （2） 表面清理还增加粗糙度或锚纹深度，从而增大了实际的有效的涂镀表面积，大大提高了机械结合力。（3）经表面清理后，还去除了某些对基体腐蚀的隐患。 防腐界一直流传着“三分涂料，七分施工”的经验名言，而“七分施工”中表面清理质量是一个重要因素，约占2/3，而涂镀施工工艺仅占1/3，由于表面清理是为涂镀打基础的，因此可以说，表面清理的优劣最终决定了防腐工程的质量。 3、干喷砂 目前上海石化与国内较多石化企业一样，对新建油罐防腐前的表面清理多采用干喷砂，而不采用手工动力工具除锈。干喷砂就是以一定压力的压缩空气带动砂粒，通过专用喷嘴，高速喷射于金属表面，依靠砂粒棱角的冲击与摩擦，使表面铁锈及污染物彻底除净，得到一个有一定粗糙度的显露金属本色的表面，从而使涂镀层获得良好的结合力。 （1）喷砂用料要求 不采用含碱性物质的河砂，一般选用质坚有棱的石英砂，因为廉价且易得，颗粒直径大致在1～3mm，砂粒应干燥和洁净，无油污，含水量不大于1%，砂子潮湿要在太阳下晒干。按GB 9793、GB 9795规定，在敞开条件下，应采用冷硬铸铁砂与刚玉砂，禁止喷石英砂。 （2）压缩空气要求 压缩空气要干燥洁净去油，空压机的滤清器要定期更换。必要时可将压缩空气向白纸喷射，纸上如不留下油污与水，即可认为压缩空气是洁净的，可用于喷砂。 （3）温度与湿度检查 根据施工技术要求，喷砂与涂装相对湿度最好在60%以下，相对湿度>80%及下雨天不宜施工。施工温度应为5～30℃，温度＜5℃，钢板表面要结露，温度>30℃，施工条件差，对喷砂与涂装不利。 （4）分区局部施工 在1×104～1×105m3的大型油罐（最大φ 80m，高20m）内壁要全部喷砂后再防腐是不现实的。为保证防腐质量，避免时间过长，金属表面返锈，尽量缩短喷砂与涂镀时间间隔，采用分区局部施工较合理。具体可按油灌大小，并根据施工队的实际情况划分若 干工作区，每区表面积约为40～50m2 （考虑到每支枪每小时喷砂面积为5m2计）如施工队分两个作业组，则可在罐的直径两端同时施工，三班倒连续作业，喷砂一区，涂镀一区，再用油布遮盖保护，然后依次对其他区域进行施工。喷砂与涂镀不宜同时进行。通常先完成罐顶及内侧面，最后完工底面，自上而下进行。对分区交界结缝处应先检查，对有缺陷部位做好记号，再进行喷砂或涂镀修补。通常对内侧面分区喷砂后涂底漆，等逐区全部完工后，再一起涂面漆。对喷铝则是分区喷砂后再连续喷两遍铝，等逐区全部完工后，再涂或喷封孔剂，可以根据实际情况灵活掌握。（5）喷砂工艺 根据油罐的锈蚀程度与压缩空气的压力，干喷砂较合理，喷射角度为45°～60°，不应少于30°，喷嘴至清理表面最佳距离为120～150mm，一般不少于80mm，喷砂的压力大致在0.3～0.7 MPa，一般为0.5MPa。 （6）质量检验 油罐内壁喷砂质量应按GB8923等标准检验，除锈等级根据设计寿命，施涂（镀）品种及施工条件，一 般应达到Sa2级，尤其对喷镀铝锌和涂富锌类底漆， 决不能低于Sa2级，其中无机富锌底漆最好达到Sa3 级，即内表面应无可见的油脂、污垢、氧化皮、锈皮等附着物，呈现均匀一致的金属本色。另外锚纹深度按GB 9795与SY/T 0319应为40～80μｍ。喷砂后表面清洁度采用GB 8923中标准照片对照评价，锚纹深度应采用表面粗糙度测定仪进行测定。 经检验合格后，表面应在6～8ｈ内涂刷底漆或喷锌喷铝，以免返锈，在潮湿地区更应及时（2～4ｈ）涂镀保护层，以保证防腐质量。 （7）劳动保护 干喷砂最大缺点是有粉尘的产生与飞扬，应对施工人员采取可靠的劳动保护。目前主要穿戴专用的喷砂防护眼，最好采用空调式防护眼，保护头部与身体不受沙尘的侵袭，并保证呼吸到新鲜空气。 4、湿喷砂 为了解决干喷砂粉尘飞扬，保证良好的施工环境，可以采用湿法喷砂。即是在干喷砂基础上，加入含有防锈剂的水进行喷砂。有两种方法，一是水砂混合压出式，二是水砂分路混合压出式。防锈剂为亚硝酸钠，质量分数为0.3%，由于亚硝酸钠为致癌物，可改用磷酸三钠、碳酸钠的乳化液，加入量为1%（质量分数），使金属表面钝化以达到短期防锈目的。 但由于采用湿喷砂，防锈剂作用时间不长，会发生再次锈蚀，而且涂装表面要干燥，防锈剂残存在表面对后续的涂镀可能有不良影响。另外水的加入给施工操作带来不少麻烦，大量喷过的湿砂在油罐底部积聚，清理需花费很大的劳动力，对砂子回收也较困难。因此采用湿法喷砂要综合考虑其多方面优劣而取舍。 湿喷砂虽不产生粉尘，但对工人仍应采用劳动保护措施。5、磷化为缩短工期，提高效率，采用磷化代替喷砂，而且磷化膜存在微孔结构，具有良好吸附能力，用于涂料底层，能提高结合强度与防腐性能。在茂名炼油厂 等地采用曾取得了很好效果。（1）适用范围磷化适用于无油污或少油污且轻微锈蚀的新建油罐内壁清理，但对较重锈蚀不能全部转化为磷化膜，可用钢丝刷刷洗破坏厚氧化皮，使磷化液能与金属接触发生反应，然后重复再涂刷，可达到转化要求。 （2）磷化液配方 对油罐内壁磷化处理配方很多，一般只选用常温磷化液。通常采用磷酸二氢盐与磷酸作为成膜的主盐及维持酸度，再加活化剂如锌、钾的硝酸盐，亚硝酸盐与氟化钠等，才能促进磷酸盐膜在钢表面上快速形成。为提高效率，将除油、除锈、磷化与钝化4个过程合并一起处理，则研制成“四合一”磷化液，添加重铬酸钾作钝化剂，加OP乳化剂起去油作用，添加钼酸盐作缓蚀剂等。 如茂名炼油厂曾采用如下配方进行防腐处理效果显著，可使用10余年 ： 重铬酸钾（工业品），0.3g/L；硝酸钾（工业品），6g/L；磷酸三钠（工业品），12g/L； 正磷酸（工业品，密度1.65g/cm3），396g/L；氧化锌（工业品），7.6g/L；羧甲基纤维素（工业品），12g/L；钼酸钠，2g/L；海鸥洗净剂1mL/L；pH＞2。 配方资料仅供参考，在实际施工中应根据油罐锈蚀情况或通过实验来确定磷酸的用量。 （3）施工方法的比较A、涂刷法 用毛刷或滚轮刷涂一道磷化液，相隔24h检查，发现转化不完全部位再涂，但施工速度慢。 B、喷射法 用高压无气喷枪将磷化液喷射到欲处理的油罐内壁，从上至下喷淋，一方面由于喷射雾化，使磷化液能渗入到表面孔隙内，另一方面由于冲击作用加快了对锈层的溶解与转化速度，故施工效率高。 磷化处理后一般应进行水洗，干燥后可涂防腐涂料，也有人认为，磷化处理干燥后，经验查合格，即可涂防腐涂料，最好1～2d内完成。 （4）质量检查 应按GB/T 6807-1986执行。一般可用肉眼检查，完好的磷化膜结晶应细致而均匀，呈钢灰色，不允许有斑点、锈痕等缺陷。也可用硫酸铜氯化钠混合溶液滴定检验，变色时间大于30s，在干燥情况下20d不返锈。 磷化处理后表面除锈程度可达到Be级酸洗除锈程度，其表面粗糙程度虽不如喷砂好，但优于手工除锈，可达到Sa2级。 二、旧油罐内壁清理技术根据上海石化等企业的实际情况，对旧油罐表面进行清理，主要为了维修改造，也有为了改变贮存油品种类。虽然采用涂层防腐，但仍发生了3年穿孔、4年换顶、甚至1年底板烂穿换新的现象，因而对旧油罐经维修后必须重新防腐，在防腐施工前又必须进行清理。旧油罐与新油罐清理的较大区别在于旧油罐内表面有一层较厚的油垢，尤其在底部沉积了较厚的油泥淤渣，而且油垢清除后表面还有一层老化与破损的涂层。此外，修补油罐需焊接动火，为了安全，必须彻底除掉残存的油泥与旧涂层。一般程序为： 蒸罐→人工铲除→高压水射流冲洗→喷砂。 1、蒸罐 密闭油罐，通入140℃以上蒸汽，蒸罐48h。2、人工铲除 在罐内用人工使用铁铲小车等清运工具，将罐底上油泥淤渣从人孔清理至罐外。虽然方法原始，劳动条件恶劣，但简单实用。 3、高压水射流清洗 采用移动式高压水清洗机，在人工清理好的罐底，以压力50～60MPa的水进行冲洗，彻底去除油泥及旧涂层。但用水量大，需加排水装置。而且形成潮湿环境，不利于后续施工，但可用压缩空气吹干。 4、喷砂 经上述处理后再喷砂，其操作工艺同新油罐喷砂处理。由于侧板与顶部存在粘附的旧涂层，涂层厚度越大，砂料用量也越多，根据经验，对环氧或聚氨酯及其改性的涂层，喷砂用量约为新罐处理用量的2倍。 三、油罐内壁清洗技术的展望随着石化工业发展，油罐不断增多增大，油罐内壁传统的防腐清理技术已不能满足要求，因而必须吸收、借鉴与创新，采用新技术与新工艺，提高清理效率，改善操作条件。1、防腐前喷砂（丸）清洗技术 国内已研制成功环保型风力循环喷砂（丸）设备，利用格栅式吸砂地板技术，通过风力将磨料循环输送、分选、实现连续喷砂（丸），用过的磨料被回收管带到分选器，排除＜φ0.1mm砂粒，回砂重复使用，从而提高清理效率。但对大型油罐而言，应当把油罐整体设计成喷砂室，将罐底改装成吸砂地板，喷砂器、分选器与除尘器设在罐外，通过管道连接，形成循环系统。同时在罐中安装几台能上下左右整体移动的工作平台，由操作人站在平台上对罐壁喷砂（丸），最好的喷射机构能自动上下左右行走，具有遥控喷砂（丸），自动回收与分选，且无污染等优点。 2、高压水射流及加温、加磨料的高压水射流清理 高压水射流清洗机已广泛用于换热器污垢的清理，但用于清理油罐内壁油垢及除锈还不多见。为了清洗油罐内油垢与石蜡等污染物最好采用加温高压水射流清洗机，添加各种溶剂可提高清洗效果，并可做清洗后的防锈等特殊处理。也可采用高压水加磨料射流清洗除锈。目前对小型储罐可应用三维旋转喷头，通过执行机构在整个罐内自动进行高压水射流清洗。而对大型与特大型油罐还未有自动清洗先例。但可设计采用包括高压水系统、废液处理系统、油水分离系统、惰性烟气防爆系统分别安装在几台作业车辆上与大型油罐构成多路封闭系统循环清洗。最理想的是由执行机构遥控自动进行高温高压水射流清洗。 3、旧油罐底部油泥淤渣清洗（1）美国NALCO公司的化学清罐方法 首先是加热污油，降低其粘度，同时加入含化学药剂的清罐液，通过泵的作用使之与污油混合，破坏污油中的乳化物，并使固体颗粒与原油分开，此时烃油上浮，溶入预先加入的溶剂（柴油）中，水与杂质沉入罐底，分别排出回收与清理，加入的清罐剂及随 后加入的溶剂柴油，不要整罐装满，应根据罐底油渣积聚多少而定。 （2）日本溶剂油机械清洗法 日本溶剂油机械清洗法也叫COW法，最适合于浮顶式大型油罐的清洗。经惰性气体加压后送入高压喷射清洗机的溶剂油，使油罐底部不同部位的油泥被击碎、溶解与分散。专门设计的清洗机架设在罐顶，其头部喷嘴可上下移动左右旋转，并从油罐下部排出残油，在清罐的同时须注入惰性气体以防爆炸。当罐底油泥被清除后，再通过清洗机喷射热水清洗。 （3）气动弹清洗方法 利用空气爆破技术，即利用气动弹的特殊气室结 构将压缩空气所储存的能量瞬间释放出来，形成空气波，使周围介质松动、破碎从而达到清洗除垢和清淤的目的。采用气动弹可对原油储罐内的油垢沉积物进行清洗，具有快速高效、安全、污染小等特点。气动弹清洗可把油垢及硬质物变成油泥浆，如有黏度度较大的沉积物，可再加稀溶剂，再用气动弹爆破清洗，经 爆破作用后的油泥浆再用泵从罐底抽出。 四、正确选取清洁垫正确地选择机用清洁垫或刷头及清洁剂也是非常重要的。 多数情况下，有数种磨光清洁垫可选用。喷淋抛光是较容易的，通常用红色清洁垫可得到精细的效果。在有些情况下可用刷头（不管任何情况，都应与供货商，特别是地板上光方面的供货商一起讨论这方面的问题，这是很重要的）。 若选用的清洁垫不适合会使地板上光不好，甚至损坏地板（见图3）。在地板清洁时，应选用不损害光泽的清洁剂。用中性清洁剂和柔性清洁垫（白色）不会被坏光泽，但在很多情况下，地板保持清洁的时间不长。 大约每周使用一次多用途清洁剂，而其它时间清洁用中性清洁剂效果更好。五、防滑问题地板抛光时防滑质量问题应与供货商讨论。大多数滑的问题不是由于抛光引起的，而由其它一些因素引起的。如地板上的某些材料或人们穿的鞋不合适而引起滑倒事故。
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