采用金属热喷涂法进行油罐防腐的注意事项
刘立超，李广学，张轶智
石油商技2002-06
摘要:锌铝热喷涂法防腐是国外油罐长效防腐的首选方法之一，但在中国尚未普及。针对在热喷涂防腐施工现场考察时发现的一些问题，如一些施工单位对热喷涂相关专业技术及油库安全与环保等多方面的若干问题重视不够，列举其中几点并做简要说明，希望能够引起关注。
关键词:金属油罐，喷吵除锈，长效防腐，锌铝热喷涂；热喷涂
1油罐内金属热喷涂防腐概述
利用金属热喷涂法实现油罐长效防腐的目的，这种观念在中国己经被接受。但由于受到一次性资金投人较高的制约，影响了此项技术在中国的开发与推广。以电化学理论为基础，加之多年实践证明，在钢基体表面热喷涂99.9%的锌或铝可构成对复杂电解质溶液的有效屏蔽体系。在油罐内底板应用的防腐效果好的复合涂层系统一般包括了锌铝涂层、三氧化二铝保护层和表面封闭层等结构。其防护机理为:在正常情况下，各涂层与钢基体能紧密贴实结合(按GB9286一88标准检测，其结合力可达1级)，可长时间有效隔离钢板与含有有害杂质电解质溶液的接触，起到保护作用;在特殊情况下，由于涂层本身存在过多细小孔隙等质量原因或外部较强的作用，使各涂层产生裂纹，致使被保护钢体直接暴露于电解质溶液之中，此时腐蚀部位多发生在锌铝涂层上。由于锌铝的电极电位负于铁的电极电位，在电解质溶液中发生原电池腐蚀反应时，锌或铝因作为阳极而被牺牲，使阴极的钢基体受到保护。再者，锌铝作为牺牲阳极转化成离子的速率会因许多因素的制约而放慢，从而起到油罐内底板长效防腐的效果。
热喷涂法与传统防腐方法相比，具有工艺复杂、施工条件和要求严格、需要熟练掌握的设备多、科技含量高等特点。而应用此技术的非专业施工队伍相对就存在着许多令人不满意的地方。在参与国内几个地区的热喷涂防腐施工过程中发现:①金属热喷涂的技术专业力量支持不够;②国家标准“金属和其他无机覆盖层热喷涂锌铝及其合金”的规定较严格，施工单位一般很难达到要求;③现场质量监督和施工操作方面存在不严格、不到位现象;④施工者人身安全保护措施、罐区安全与环保等方面存在着较严重的问题。由于各地非专业热喷涂防腐施工单位的技术力量不同，喷涂方法和设备迥异，因此上述有些问题不具有代表性，但这里也提出来供参考。
2锌铝热喷涂防腐施工中的若干注意事项
(l)施工前必须对被保护的钢材基体进行全面准确地测评。对已运行多年的旧油罐的腐蚀程度和状况作出准确判断，已有穿透性腐蚀孔洞和大面积点蚀坑槽的要非常慎重，钢板的剩余厚度和强度在国家标准允许范围内方可用金属热喷涂防腐来延长其有效使用寿命，否则要进行钢板局部加强处理或进行彻底的油罐再生。喷锌或喷铝要按照环境工况选择，石油石化行业一般采用喷铝防腐。因为铝的耐大气腐蚀和耐潮湿环境腐蚀，特别是在海洋富盐的环境下的性能比锌好。铝的被腐蚀速率比锌的低，但对喷铝后的孔隙必须进行封闭处理，对施工中即生的氧化铝膜可不考虑。
(2)在喷砂除锈前，应对砂料的质量与粒径级别严格把关。锌铝热喷涂防腐工艺要求被处理钢板表面清洁度至少为SaZ.5级，即钢材表面除无可见的油脂、污垢、氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物外，钢材表面粗糙度应达到R240脚以上，这样有利于熔融的锌铝颗粒与钢板的粗糙表面镶嵌，形成一定啮合力状态，加固其附着力。但不合格的砂料很难保证钢基体表面除锈后的粗糙度符合所需的最低要求。因此砂料种类和质量直接影响工期长短。现在用于喷砂除锈的砂粒品种是刚棕玉、石英砂、河砂、海砂等，而国家标准要求是“低磷铸铁和刚玉砂，粒度一般为0.5一1.5~，在不影响安全和环境的前提下方可选用其他磨料”。在实地考察的几个工地中，除个别用中粗河砂外，大多选用石英砂。杂质少的石英砂呈白色，质地硬而且干净，不含尘土，除锈、除氧化皮效果好，回收率高(多数可循环使用3次)，且价格较低，受到许多施工单位的欢迎。但必须注意的是，由于石英砂喷射到钢板时会有一定的粉碎，一般禁止在封闭场所进行施工，因此在罐内施工时必需进行机械强制通风以及为施工者配备专用的喷砂服，并向喷吵服内不断提供新鲜的湿润空气。对石英砂砂料大小的选用，可首选粒径为1一Zlnrn的大粒径石英砂，油罐底板的设计厚度一般)4~，此粒径砂料在0.4一0.6MPa压力下喷射除锈的效果较好。选用的砂径过小，其除锈效果不好，回收利用率低。
如选粒径过大，容易卡住喷嘴，降低工效、河砂不宜用于罐内喷砂除锈。与石英砂相比，其性脆易碎，含杂质多，除湿不容易彻底，砂粒回收率低，罐内施工时粉尘浓度较大，因此最好不用。而有一些防腐施工队为降低成本，坚持以河砂为磨料，这也会给后续工序的清理工作带来麻烦。另外，附着在罐壁或析架上的大量灰尘还会污染固化期间的表面封闭剂涂料，影响涂层整体施工质量。
(3)注意施工季节与天气、各工序接序时间对金属热喷涂层质量的影响。
气候与天气等周围环境因素与热喷涂效果之间的关系非常密切。原则上，当环境温度<6℃，或大气相对湿度>90%时，必须调整施工时间，禁止施工。在大气的相对湿度中，能引起金属快速生锈的相对湿度段为临界湿度，一般为65%-70%，因此热喷涂最佳的环境大气湿度应在65%以下。在工期安排上，一定要避免在北方冬季与南方梅雨季节施工。平时还应注意严格按国家标准要求，被处理的油罐钢板温度要高于露点温度至少3℃;否则要采取特殊措施和办法。另外，施工需用压缩空气的时候必须先进行脱油、脱水除湿工作。
影响涂层质量的另一个因素就是各工序接序时间问题。喷砂后的金属表面应防止新生锈的出现，缩短接续工序的时间是必要的。标准要求，喷砂后接序喷涂的时间，晴天不多于12h，潮湿天气不多于2h，这一要求不是每个施工单位都能严格遵守的。
(4)认真做好施工中的安全防范与劳动保护工作。
油库是易燃、易爆、易中毒的高危险单位，特别在闪点较低的轻油罐区，各类事故通常发生在疏忽大意、习以为常的时候。在油库安全施工方面一些规定容易被忽视，例如:①初始阶段施工间隔大于Zh时，需用测爆仪重新测爆;②油罐内照明线路与灯具需整体防爆，进罐照明电压共24V，一次变压器的初级接地要良好可靠。为赶进度，有的施工队在晚间加班时，直接将220V照明线路引进罐内，使用碘钨灯照明，采用短路保护，这是人身安全上的重大隐患，一旦触电，人体就成了导电通路;③加强通风作用的轴流风机的发动机必须是防爆型的;④在施工现场的适当位置应摆设若干小型灭火机;⑤距施工油罐35m以内如有轻油储罐或铁路专用线、轻油输油管线者，需加隔离防护;⑥施工用电应从指定电源开始，穿管(或地缆)埋设至配电盘;⑦断开施工油罐与周围输油设备的一切管线和导线的连接，进出油管断开后最好加设盲板。
如罐内需要喷锌时，应重视喷涂人员的有效防毒措施。锌中毒对人员的负面影响是相当大的，常令人头昏、呕吐、腹泻、食欲不振、伤口不易愈合，甚至血压升高、早衰等现象。同时，电弧温度高令喷涂人员眼睛发红并感不适，有的人员两腿还出现浮肿;空气中的锌粉末较细且轻，容易被施工人员吸人。应强调着装与防毒面具、佩戴耳塞和黄色镜片的眼镜、输送鲜空气、缩短交替作业时间等防护措施是相当有必要的。
(5)应重视砂尘、锌粉及铝絮的排放与收集工作。
由于涂层质量原因导致工程返工的很大一部分原因在于涂层间夹杂着粉尘和铝絮。根据铝絮和灰尘质量较轻的特点，合理确定风机的安装位置，使气流由上而下全方位行走，有利杂质被排出罐外。为了减少罐区环境污染，粉尘和铝絮必须输送到罐区外的指定地点收集排放。特别值得注意的是，应保持没有封闭的喷涂金属表面的洁净，防止尘土和纤维掉落在上面。有效办法就是利用高压风吹扫及使用试剂简单擦除。
(6)做好锌铝涂层厚度检测和喷涂质量把关工作。热喷涂金属层并不是一次性喷得越厚越好。过厚的金属层不但浪费材料，而且会使覆盖层本身与钢板之间的附着力降低，影响使用寿命。金属喷涂层的厚度应根据要求的保护年限和现实条件来计算确定。涂层应厚度均匀，表面无各种病态，如漏喷、鼓泡、大熔滴、裂纹、起皮等缺陷。
3几点建议
(l)优先考虑喷丸除锈法代替现有的喷砂除锈方法。施工队有条件的应首选喷丸或限制性抛丸的除锈方法。这样既可避免喷砂除锈时因砂料的粉碎带来的粉尘，又因丸粒可重复利用而降低了生产成本。丸粒可选择钢珠、铸铁珠或直接用细钢丝切粒等，粒径为0.18一2.0~，硬度大于RC45。考虑到除锈效率、复用率以及金属表面实际情况，一般选用O、2一1.2~粒径的铸铁磨料，有棱角的更好，其效率更高。对要求有一定的表面粗糙度和致密性的，可通过粒径与压力来调节。
(2)优先考虑使用电弧热喷涂技术。火焰喷涂和电弧喷涂是金属热喷涂技术的2个重要组成部分。其中火焰热喷涂技术成形较早，施工时受复杂喷涂环境的影响较小，非常适合于带加热盘管等面积较大、距底板较近的多附件油罐的内防腐作业;而电弧喷涂技术虽发展较晚，但其许多性能要优于传统的火焰热喷涂，如涂层与钢板结合力、涂层的孔隙率、喷涂施工效率等。但电弧喷涂工艺要求金属丝的盘架和输送设备必须绝缘，2根金属丝不能发生短接，因此电弧喷涂法更多地适合在底板附近附件较少的油罐内施工。
(3)根据所储油品的特点，选用最合适的表面封闭剂。封闭层的主要作用是密实热喷涂金属涂层自身孔隙。理论上，金属涂层喷到一定厚度(有资料表明为0.2~)后，其孔隙率可降到0，此时的金属覆盖层无需封闭。但经验告诉我们，选1种合适的表面封闭剂可起到强化作用，防腐效果也事半功倍。试验证明，经封闭后的复合涂层对钢基体的有效防腐期超过单纯金属热喷涂与封闭剂的防护期限的总和。表面封闭剂的选择在油罐热喷涂防腐技术中自成1个体系，各地施工队所用的封闭涂层也大不相同，其效果众说纷纭。但总的原则是，根据油罐所储油品的特点，特别是油品中所携带的能够引起钢板基体腐蚀的杂质成分，确定应选用的封闭剂类型。对封闭剂性能的基本要求是，可与钢板同步热胀冷缩、耐水、耐油、耐酸碱、耐候、耐一般性机械冲击磨损等。
参考文献
1马章林，吕传富等.热喷涂铝覆盖层在防腐中的应用.油气储运，1996，15:(6)22~24.
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