光固化纖維增強復合片材在油氣儲罐罐頂修復中的應用V1分析

1、光固化纖維增強復合片材在油氣儲罐罐頂修復中的應用王紅梅1林筱華21、中國石油股份有限公司大慶石化分公司煉油廠2、深圳市華寶鼎鑫科技股份有限公司摘要油氣中溶解氧、硫化氫、二氧化碳等有害氣體在罐內高溫的作用下，會對罐頂產生極強的腐蝕作用，傳統(tǒng)的罐頂修復是采用更換金屬罐頂鋼板的方法，需要停罐、清罐，施工周期長，修復成本高。本文介紹一種光固化纖維增強復合片材在某企業(yè)大型儲罐罐頂修復中得以成功應用的技術案例，該技術很好地解決了生產和現(xiàn)場施工的矛盾，為鋼制儲罐罐頂修復開辟了新的途徑，具有明顯的經濟和社會效益。主題詞光固化，纖維增強復合片材，儲罐，修復，效益絕大部分油氣儲罐為鋼制金屬罐，其容積有大有小。由于

2、油氣中常含有腐蝕性的物質，對金屬罐的腐蝕非常嚴重。如溶解氧、硫化氫和二氧化碳等有害氣體在罐內較高溫度的作用下，對罐頂產生極強的腐蝕作用，使罐頂破損嚴重，不僅造成巨大的油氣損耗，而且增加了安全隱患。為了油氣儲罐的安全使用，需要經常對罐頂進行局部維修或更換。傳統(tǒng)的罐頂修復是采用換金屬罐頂鋼板的方法，需要停罐、清罐、施工單位制定安全措施、安全部門層層審批，施工周期長，而且清罐受季節(jié)限制，修復成本高。因此，尋求一種安全、適用、簡便的罐頂修復方法，是保證油氣正常生產及儲運的當務之急。尹德江1在孤島采油廠成功地使用了玻璃鋼泡沫夾芯材料修復鋼制罐頂，為油田鋼制儲罐罐頂修復提上了一個較好的途徑。福建石獅華寶新

3、材工程有限公司與北京化工大學合作研制生產出了高性能光固化纖維增強復合片材，固化后具有極高的機械強度、高耐腐蝕性及優(yōu)異的絕緣性，與納米復合乳液并用，成功開發(fā)了儲罐罐頂修復技術，并在某企業(yè)大型儲罐罐頂修復中得以成功應用，很好地解決了生產和在線施工的矛盾，為鋼制儲罐罐頂修復開辟了新的途徑，具有顯著的經濟和社會效益。1 .光固化纖維增強復合片材產品屬于特種玻璃鋼片材，是由多種特殊耐腐防滲材料制作而成的多功能纖維增強復合光固化材料。產品外觀為軟膜膠帶狀，顏色一般為淡黃色（見圖1）,可在陽光或紫外光照射下快速固化，從而形成一種超高強度、高附著力、無縫密封的防腐防火絕緣保護套層，大幅度縮短施工時間，施工簡單

4、，成本低，可用于石油、天然氣、有機溶劑等保溫保冷管道，儲罐、儲槽、反應罐等的重防腐、絕緣保護、修復及在線修補，可替代傳統(tǒng)手糊玻璃鋼等涂布工藝。圖1光固化纖維增強復合片材光固化纖維增強復合片材質量輕、工程設計簡單、使用靈活方便，可根據工程需要，切割或裁剪成各種形狀粘貼、纏繞、包裹在待增強、防護的基層上，利用太陽光或紫外燈固化，無需額外添加固化劑及促進劑，一般固化時間僅為5-20分鐘，可大幅度縮短施工時間、降低施工難度及人工成本。固化后可形成超高強度、無縫密封的防腐防火絕緣保護套層，其機械性能可以與大多數金屬材料相媲美。產品具有優(yōu)異的抗老化性及高使用壽命，同時產品本身耐化學性能優(yōu)異，對一般的酸、堿

5、、鹽、多種油類和有機溶劑、鹵水、海水等都有很好的抵抗能力，同時也具有高致密、高抗腐蝕介質滲透性，能很好地阻止化學滲透，最大程度上隔絕基材與腐蝕介質接觸，保證基材的長期穩(wěn)定性。可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的襯膠、襯塑、玻璃鋼、不銹鋼、花崗巖、吠喃樹脂、耐酸瓷醇、耐酸水泥等工藝，并適用于高溫環(huán)境。其主要性能指標見表1。表1固化后的主要性能指標項目9110型（外包型）巴氏硬度>60耐沖擊強度（kJ/m2）>70拉伸強度（MPa）>60拉伸斷裂伸長率（）>3%彎曲強度（MPa）>120彎曲模量（GPa）>6.0壓縮弓雖度（MPa）>140導熱系數（W/m*）<0.2阻燃性

6、（級）V-0介電強度（KV/mm）>12表面電阻率（Q）>1.5M014a耐溫性能（C）低溫：-70濕熱：80-120干熱：150-180缺口敏感性靜不定體系，無缺口敏感性，可隨意割鋸、鉆孔，適應各種螺絲及挪釘耐腐蝕/抗?jié)B透9110已用測試報告2 .光固化纖維增強復合片材罐頂修復技術該工藝就是用現(xiàn)有罐的罐頂作為模板，現(xiàn)場設計剪裁，將其與原有的金屬罐頂粘接在一起，與罐壁板完好粘結，形成整體，在保持原有罐頂強度的基礎上，復合層的強度成倍增加。該鋼制罐頂修復技術，改變了過去幾十年來油氣儲罐的大修方案，是一項全新的技術。2.1 施工工藝過程本施工工藝過程以實際施工為例，某國營電廠盛裝油及酸

7、堿腐蝕介質的鋼制罐，罐頂部分出現(xiàn)明顯生銹腐蝕，部分位置出現(xiàn)穿孔。采用納米復合乳液系列以及光固化纖維增強片材組合進行罐頂整體修復。2.1.1 基材處理罐頂采用噴砂處理至Sa2.5a,清除灰塵雜質，采用23#稀釋劑整體擦拭一遍。2.1.2 光固化底漆或者納米復合乳液系列涂層施工本次實際施工案例中采用的是納米復合乳液系列金屬底涂8231A。具體為：基材處理完成后用8231A添加一定比例的固化劑后涂刷一道，待其表干后采用8231A添加一定比例固化劑再加入石英砂調配成膩子狀進行坑洞和穿孔位置找平，單層膩子厚度不超過10mm。2.1.3 光固化纖維增強片材粘貼采用9110片材施工，待上一道涂層表干后即可進

8、行片材粘貼。儲罐處于戶外，罐體較大整體做遮光處理困難，因此片材貼附選擇在晚上進行。由于罐頂為一非平面近似半球狀頂面，先對各部分區(qū)域進行分區(qū)標記編號，同時劃線分區(qū)，再依據現(xiàn)場規(guī)劃區(qū)域尺寸對片材進行裁剪，為方便施工單片最大長度不超過4m,裁剪完成后依據規(guī)劃區(qū)域編號，采用紙管卷裝至粘貼位置，按照編號一一對應粘貼片材，粘貼時一邊揭開粘貼面薄膜一邊粘貼，均勻用力，使片材盡量與涂層完全緊密貼合，粘貼時注意不能直接踩踏在片材上，以免破壞片材。由于罐頂位置的特殊球狀，各區(qū)域片材與片材采用對接形式處理，對接口位置采用鋁膜進行遮光處理，相鄰對接口位置各自遮光處理的長度5cm,待其它區(qū)域固化后裁剪長條狀片材將對接口

9、兩邊搭接，搭接口長度5cm,搭接時揭開搭接長條片材的粘貼面薄膜，以及遮光處理的部分區(qū)域的鋁膜和上層薄膜（不低于5cm）,將片材搭接在一起，再蓋回揭開的上薄膜并壓緊（可使用輻筒或其他工具來回滾壓）使搭接處截面圓弧平滑過渡。2.1.4 光固化纖維增強片材固化由于罐頂部分完全暴露在陽光下，片材晚上粘貼完畢后，白天利用太陽光進行固化，無需其它光源。2.1.5 密封層涂刷（非必須工序）本次施工依據電廠實際需求在粘貼固化完成的片材上涂刷納米復合外防腐面涂8270-325,施工時將8270-325的A、B組分混合均勻后采用滾筒涂刷一道，注意補位置和搭接口位置涂層均勻分布。整個施工過程簡單概括為:工程/工序使

10、用材料及用料量施工方法概略備注基材處理直接噴砂除銹至Sa2.5級清掃除塵及A道底涂施工應在1-8小時內完成，以免基材返銹。除銹后基材可采用內酮或23號復合稀釋劑整體擦拭一遍，清除殘留油污。納米復合乳液系列施工：涂刷8231A一道1、乳液8231A:每道用里80g/m2、固化劑：加量1.0%-3.0%（40C-5C,加量隨溫度卜降而遞增）電動攪拌均勻后，加入適當比例的固化劑，再攪拌均勻，采用輻涂方式施工，相鄰涂刷的端部界面必須采取搭接方式。局部膩子修補：使用膩子修補凹坑、裂痕、孔洞等基材缺陷及基材處理時難以打磨平整或圓弧平滑過渡的區(qū)域。米用8231A加石英砂現(xiàn)場調配成膩子，添加適當比例固化劑攪拌

11、均勻1、電動攪拌均勻后，采用抹刀、刮板、手指對凹坑、裂痕、孔洞等涂刷8231A區(qū)域進行修補。2、每次修補厚度/、得超過10mm以防止損壞底涂。3、膩子初凝前須用沾有23號復合稀釋劑的輻筒抹平或待固化后表卸打磨平整。上一道涂層表干后才能進行膩子修補片材粘貼:9110片材裁剪9110片材進行分段粘貼，片材與片材采用搭接處理，搭接長度5cm相鄰搭接口錯開排布1、裁剪完成的片材卷裝搬運或移動，一邊揭開粘貼面薄膜一邊粘貼片材，均勻用力，使片材與涂層緊密貼合。2、片材與片材采用對接處理，對接口做遮光處理，遮光處理寬度>5cmo3、固化后再裁剪長條狀片材（寬度10cm）進行對接口上層搭接。1、便于施工

12、裁剪單片長度不超過4m2、粘貼時不直接踩踏在片材上片材固化陽光直接固化直接利用太陽光進行固化晚上粘貼片材，白天利用太陽光進行固化密封涂層施工：納米復合外防腐面亦-道8270-3258270-325:每道用量130g/m2電動攪拌均勻后，取8270-325AB組分，按照質量比A:B=8.5:1進行混合，再攪拌均勻，采用滾涂施工，相鄰涂刷的端部界面必須采取搭接方式。1、可添加3%勺28#稀釋劑再滾涂施工2、片材固化完成后涂刷備注* 固化劑：產品的固化受溫度、濕度等環(huán)境及其他因素的影響，固化劑加量在規(guī)定范圍內隨溫度（40C-5C）下降而遞增，配料前應先配小樣，以確定添加比例及凝膠時間；嚴格按照標識及

13、比例配制，用多少配多少，以免成膠浪費。* 底涂用量：底涂的用量可能會因基材處理方式/、同而有所差異。* 稀釋劑：復合稀釋劑23號，不推薦添加，特殊#況下最高添加量3%* 清潔劑：復合稀釋劑23號、丙酮、二甲苯或松節(jié)油等有機溶劑。* 片材盡量與基材或者涂層貼合緊密。2.2 主要特點固化方式簡單、快速，可減少氣候變化的負面影響；材料具有優(yōu)異的耐化學腐蝕性及抗腐蝕介質滲透性，具有極強的耐腐蝕性；具有優(yōu)異的抗老化性及高使用壽命。耐高溫，耐老化，免維護，使用壽命長；具有優(yōu)異的機械強度及性能。復合罐頂的重量僅為2.53.6kg/m2。固化后具有超高強度，耐熱沖擊性好，機械性能可與大多數金屬材料相媲美；材料

14、與基材具有優(yōu)異的附著力，能與罐體連成一體，穩(wěn)定性好；材料具有高介電強度和電阻率，具有高防火阻燃性，阻燃級別為V-0級；施工方便快捷，一年四季皆可施工。施工中不需要動用機械設備，無需動火，安全方便；采用光固化纖維增強復合片材現(xiàn)場制作罐頂，既能保證其強度和剛度，又能與金屬罐體結合牢固，形成一個整體，保證結構的穩(wěn)定性；人工成本低，并且由于施工過程不停產，施工周期短，因此經濟效益明顯。材料具有優(yōu)異的可施工性，可以隨著設備的形狀進行任意切割和粘貼。2.3 罐頂修復技術工程案例2014年首先在石獅熱電廠進行現(xiàn)場儲油罐頂整體修復應用。儲罐罐頂位置原外防腐涂層明顯腐蝕，由于內部所儲存物質使內罐頂位置腐蝕至外頂部分有局部穿孔o以下為罐頂