中国石化有近3万座加油站,大部分采用埋地单层钢油罐,在2018年之前不可能全部更换为非金属油罐。在我国油品升级之后,如何做好油罐腐蚀的保护,是目前迫切需要解决的问题。
1 埋地油罐的内衬技术
埋地油罐内衬技术是在现有埋地油罐内壁,现场制作双层结构的玻璃钢衬里防渗层,并安装夹层泄漏检测系统,使其成为具有防渗漏、防腐蚀功能的双层罐。埋地双层油罐是GB50156-2012《汽车加油加气站设计与施工规范》强制推行的加油站安全环保新技术,目的是采用具有双层罐壁的埋地油罐,防止内层罐壁腐蚀之后储存介质泄漏直接进入环境。内衬玻璃钢防渗系统可以有效隔离超低硫柴油与钢质油罐壁的接触,保证在用储油罐结构的完整性。
储罐内衬使用玻璃钢材料,外壳层为原有钢制罐体。内衬玻璃钢是耐腐蚀层,也是承装介质的主要结构。原钢制罐壁主要功能是承受土壤荷载;即使外壳产生局部腐蚀,只要内衬层能保持完整,就不会发生油品泄漏。
埋地油罐内衬技术是一种在原有埋地油罐内部现场升级,使之成为双层罐的技术。该技术在北美和欧洲有一定应用,目前中国石化已对部分加油站埋地油罐进行改造试点。
2内衬结构及材料
内衬改造的双层罐,内衬层由内涂层、中间层、玻璃钢层、保护层和导电层组成。除中间层外,其余各层的主要材料是环氧树脂及玻璃纤维。
2.1内涂层
内涂层的作用: ① 增加原有钢罐体强度。即使钢罐壁在原有腐蚀出现点状或孔状蚀坑时,仍有足够的强度 ② 为钢罐体提供防腐层。玻璃钢层可以形成致密的保护层,防止钢罐壁再发生腐蚀。同时内涂层可防止内衬层一旦泄漏,泄漏液体对钢罐体的腐蚀。 ③ 为中间层提供黏接基础,构成双层空间一侧的内壁。
2.2 中间层
中间层需要黏附在内涂层上。中间层的作用是构造一个纵横互通的夹层空间,以便承装泄漏的介质。中间层主要材料有滚花铝箔或三维中空织物,厚度范围在3~10mm之间。
2.3 玻璃钢层
玻璃钢层由玻璃纤维方格布和环氧树脂构成,粘贴在中间层外侧,能起到提高中间层强度的作用。玻璃层的技术参数见表2。
2.4 保护层
要使内衬层结构在超低硫柴油环境中有较长的使用寿命,能有效阻止腐蚀介质与罐壁接触,除了合理选择树脂外,还必须提高内衬材料的抗渗性,提高树脂与纤维之间结合的紧密程度和基体树脂本体的完整性。
2.5 导电层
导电层直接与储存液体接触,用于将液体流动摩擦过程中产生的静电倒入大地,避免产生静电放电危险。导电层有环氧树脂添加导电材料构成,与罐外接地件电气连接。导电层的表面电阻率小于10 ;要通过附着力测试和耐溶剂测试。
3 埋地油罐内衬的施工工艺
3.1 施工前的准备工作
首先排除点火源,其次隔离油罐、清扫油罐,并做好人员防护,最后准备入罐施工。由于埋地油罐都盛装过油品,内衬施工属于受限空间动火作业,准备工作要保证后续作业绝对安全。
3.2 施工工艺
确定好施工方案后,按以下顺序进行内衬施工:
(1) 罐壁表面处理。内涂层施工前,应对罐壁进行喷砂处理,喷砂应达到Sa2.5级别,露出金属光泽。
(2) 对于罐内边角等处进行预处理,采用树脂腻子填充,使边角处形成圆滑过渡。
(3) 内涂层的施工采用树脂喷射工艺,将树脂均匀喷射涂刷在罐壁上。
(4) 中间层施工根据中间层材料的不同所用方法不同。主要目的是将中间层材料固定在内衬层上,构造夹层空间。
(5) 形成夹层空间的目的在于安装夹层泄漏检测系统。内衬法一般采用压力法或真空法进行夹层泄漏监测。在玻璃钢加强层未硬化时,应进行夹层导出管的安装,并在人孔处引出罐外。
(6) 玻璃钢加强层施工时,先用树脂将玻璃纤维方格布粘贴在中间层上,然后采用辊轮涂刷,形成具有一定强度的结构层。
(7) 夹层真空测试。在玻璃钢层施工完成后,应进行夹层真空测试,发现问题便于及时修补。在夹层导出管处接上真空泵和真空压力表,将夹层空间抽真空到-40kPa,测试持续30min应无泄漏。
(8) 保护层施工采用喷射法均匀涂刷。保护层施工后,在人孔正下方的罐壁上,安装防冲保护板。
(9) 防静电层基体为环氧树脂,采用辊轮涂刷工艺进行施工。
4 工程验收
内衬施工每一步工序完工后,都要进行严格的检验,合格后才能进行下道工序。基本的检验程序有电火花测试、厚度检查、巴氏硬度检查等。整体施工完成后,还要进行真空检验气密性,然后才能投入使用。在使用过程中,夹层泄漏检测系统需要全天候在线运行。
另外,为确定埋地油罐内衬结构在使用中能否保持原有性能,还需要进行定期的检验。美国API规定对于没有加装阴极保护系统的罐,应在内衬改造后10年内进行一次内部检查,检查内衬结构是否保持足够的性能和强度。以后再每5年检查一次。如果内衬改造后加装了阴极保护系统,可以不进行检查。
5 经济性分析
采用内衬技术对在用加油站的埋地罐进行改造,最大的特点是既实现了地下油罐的防腐和环保性能,又避免了大规模土建施工,是一种高效节省的方法。
内衬层采用环氧树脂作为基体材料,在相同厚度下比不饱和树脂强度高3~4倍,并且对人体损害小。
内衬法的改造工程总造价约是同规格新双层钢管的60%~ 80%,整个加油站因施工停用的时间大约7~10天,明显比更换新油罐的时间短,也可减少营业损失。
6 结束语
我国已经制定了有关加油站地下储油罐的环保法规,并开始强制实施埋地双层油罐技术;而油品升级带来的超低硫柴油腐蚀问题,对加油站埋地钢制油罐提出了新的挑战。
埋地油罐加玻璃钢内衬是一种既能高效防止超低硫柴油腐蚀,又能利用旧罐改造为双层罐的技术。这种方法改造后埋地油罐的各项性能完全能达到埋地双层储油罐的技术指标,可以安全地储存超低硫柴油。既符合GB50156-2012规定的加油站采用双层油罐的要求,又能为油品升级提供安全保障。该技术在欧美等发达国家加油站埋地罐上的应用也证明了其在特定阶段的实用性。