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油罐内壁传统导静电防腐涂层
存在问题与涂层设计

一、油罐内壁导静电防腐涂层中的现存问题
  1.导静电涂料涂层的“导电不防腐”问题的提出
  近年来,导静电涂料在油罐中使用频频出现问题,问题主要集中在储油罐底部。即在导静电涂层使用几年后,开罐检查发现罐底部穿孔严重,罐壁离罐底高200毫米范围内,点腐蚀严重,罐底及罐壁300毫米高以下的涂层破坏严重,且涂层破坏点集中的点蚀坑处,未发生点蚀处的涂层基本上完好。由此可见,导静电防腐涂料“导电不防腐”了。
  我国自1995年开始,在原油及成品油储罐上强令实行“储油罐内壁涂刷导静电防腐涂料”的文件,并明确规定导静电防腐涂层的面电阻要小于10Ω,体电阻小于10Ω。为此,导静电防腐涂料开始成为涂料领域中开发的热门课题,并相继开发出了添加型导静电防腐涂料及聚合物型导静电防腐涂料。由于聚合物型导静电防腐涂料开发较晚(国内还没有生产),加之价格昂贵,所以在油罐导静电防腐领域中很少使用。目前,油罐内壁导静电防腐涂料基本上全是添加型导静电防腐涂料。各生产厂家除在造漆工艺上小有差别外,主要的不同点是在导静电填料的选择和使用上。
  导静电填料是导静电防腐涂料的关键成分。过去人们大多使用锌粉、导电碳黑及石墨粉,原因是他们都比较便宜。锌粉的优、缺点是:电位较低,有阴极保护作用,生产成本较低,但易氧化而丧失导电性;导电碳黑及石墨粉的优、缺点是:电位较高,无阴极保护作用,粉粒较细导电性能好,价格便宜,但制成的涂料较为疏松,抗渗透性不佳。
  随着涂料原料技术的进展,新开发的导电介质有复合导电云母粉、导电氧化锌、导电钛白粉,导电石英粉等。其特点是:色浅不易污染油品,电位接近或低于铁的电位有阴保作用,导电填料均是鳞片型的,可提高涂层的抗渗防腐性能,但价格较高,因而目前并未得到大量应用。出现问题的油罐多为涂装了以导电碳黑及石墨粉为导电介质的导静电油罐涂料。
  2.对问题的理论解释
  油罐,尤其是原油储罐,原油中的水经过一定时间的沉淀之后,沉于罐底,使罐底部大量含水(高达98%),且偏酸性。腐蚀集中在罐底,正说明该腐蚀是酸性水系统中的电化学腐蚀。
  对上述的导静电防腐涂料“导电不防腐”的问题,我们认为应主要在油罐内壁导静电防腐涂层的结构设计上找原因。而在导电涂料的选择上,应尽可能考虑使用与铁的电位接近或低于铁的电位的添加型导电防腐涂料。
  我们假设,在导静电涂层中存在着孔隙。这一假设在实际中是必然存在的,尤其是对导静电涂料。因为在现行的国家颁布的有机防腐层的检漏标准中,未规定适合于导静电涂层的检漏方法,而规定的方法对导静电涂层不适用,为此目前的油罐内壁导静电防腐工程中,不存在有效的漏点检测方法。虽然有些厂家根据电阻法原理提出并使用了一些自研的检漏方法,但谁又能保证这些方法的有效性?
  而根据复合材料理论(导电涂料属于一种复合材料),复合材料的某项性能指标等于其各组成相该项性能指标的加权平均值。
  在电化学腐蚀中,我们要考虑的是电极电位。电极电位就是体系中电极材料的离子化程度。离子化程度高,电极电位低;离子化程度低,电极电位高。电极材料的电极电位与其各组成物质的电极电位有关,符合上述的复合材料理论,并与腐蚀体系有关。我们根据复合材料理论可以定性地判断某一导静电涂料在酸性水中的初始电极电位值。而导静电涂料的初始电极电位值与铁在酸性水体系中的初始电极电位值的差,就是导静电涂料中孔隙所发生的电化学腐蚀的原动力。显然,电位差越大,腐蚀得就越快,导静电涂料中的导电填料的电极电位越高,且其含量越大,则电位差就越大,电化学腐蚀的原动力就越大,腐蚀就越快。
  现在另一个更为重要的问题是:由于导静电防腐涂料本身是一个导体,所以就能够与孔隙中暴露于酸性水中的基底金属构成腐蚀电池,且严重的是:在这个腐蚀电池中,如果导静电涂料是阴极的话(事实也就如此,现在的所有添加型导静电防腐涂料的电极电位都高与铁的,只是高的程度有差别),那么阴极的面积远远大于阳极的面积,构成大阴极小阳极的局面,使阳极的腐蚀明显地加速,点蚀和穿孔就是这么产生的。
    
二、对油罐内壁导静电防腐涂层现存问题的解决方案
  显然,出现点蚀及穿孔是由于导静电防腐涂料本身是一个可传递电子的导体,以及导静电涂层中有孔隙引起的。如果涂层不导电而有孔隙,那么也不会构成大阴极小阳极的有利于快速穿孔的局面;如果涂层导电但无孔,那么上述的腐蚀就不会发生。
    目前,采用溶剂型的导静电涂料,以导电碳黑或石墨粉作为导电介质,一方面,由于导电碳黑或石墨粉结构疏松,吸油量高,制成的涂料固体份一般不会太高,涂膜中溶剂挥发不可避免地留下孔隙,涂层的抗渗透性不佳是必然的。对于底部有积水的原油储罐来说,腐蚀穿孔是必然的,彻底地解决罐底部的点蚀及穿孔的问题依然不可能。要想彻底地解决罐底部的点蚀及穿孔的问题必须,选用新型的导静电涂料,结合储油罐内壁导静电防腐涂层结构设计,提出在套从理论到实践均切实可行的方案来。
  三、油罐内壁带静电防腐料选用及涂层设计
  1、罐底部导静电防腐涂层设计
  A、采用绝缘涂层与导电涂层相结合的方法:思路是,在腐蚀严重的罐底及底部一定高度的罐壁处,用完全绝缘且耐蚀性优异的EPSP404无溶剂强抗渗环氧玻璃鳞片涂料先做绝缘底涂层,并做到完全无孔的程度,采用电火花测漏仪检测确保无针孔,即实现防腐可靠性设计,然后,用导电铜铂类电导体铺设静电导泄通路,后再涂装导电静电涂层。
    B、选用高抗渗的无溶剂环氧导静电油罐漆,由于该涂料不含溶剂,不会出现因溶剂挥发而留下的孔隙,抗渗性要强得多,同时考虑到罐底及底部罐壁外腐蚀最严重,可在涂装无溶剂环氧导静电油罐漆前选涂装具有阴极保护作用的锌粉底漆,同时对该处整个涂层进行加厚并严格控制。
  2、罐壁部导静电防腐涂层设计
  这里所说的罐壁导电防腐涂层的设计指的是腐蚀相对较轻的除上所述的罐底及可能与油析水搂触的底部罐壁,通常,富锌底漆作为一种具有良好阴极保护作用的导电底漆,作为底涂层是大有必要的,考虑到涂装成本因素,采用价格低的以导电碳黑或石墨作为导电介质的导静电涂料作为中间涂层,然后采用以复合导电云母粉作为导电介质的导静电涂料作为面涂层,以增强整个涂层的屏蔽抗渗透性。
  3、油罐导静电防腐涂层总体设计
    油罐内壁导静电防腐涂层总体设计必须改变以往所以部位一种防腐体系的传统方法,对在腐蚀严重的罐底及下部罐壁处,必须加以特别重视。量,采用新产品,如以复合导电粉作为导电介质的导静电涂料及无溶剂导静电油罐涂料等,必能提高涂层的防腐性能和使用寿命。
  四、结论
  通过上面的分析及讨论,得到下述结论:
  (1)单独使用现行的溶剂型的导静电防腐涂料对底部积有酸性水的原油储罐进行防腐,确实存在“导电不防腐”之忧患,这一点在理论上可以得到明确的解释;
  (2)采用新型的导静电涂料,对罐底及下部罐壁进行加强防腐,这些措施能够大大提高涂层的防腐年限。

 
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