氧化聚合包覆防腐蝕技術在京博石油化工有限公司的應用

＊王寧 馬韻升 趙立秋 王青波 王靜 侯保榮*

（1.中國科學院海洋研究所 海洋環境腐蝕與生物污損重點實驗室 山東 266071 2.山東京博控股集團有限公司 山東 256500 3.山東石油化工有限公司 山東 256500）

金屬的腐蝕現象廣泛存在于各行各業中，嚴重的腐蝕極易引發事故，這不僅會在經濟上造成較大的破壞性[1]，更有可能會危及人身安全，造成不可逆轉的人員及財產損失。據調查發現，在金屬腐蝕方面，石油化工行業的腐蝕損失遠高于其他行業的腐蝕損失[2]。這是由于化工廠區內大氣環境中腐蝕等級一般能夠達到C5級別，其化工生產的產品多為易燃、易爆、有毒、有腐蝕性的物質，眾多的化工設施具有高溫高壓的特點，廠區內的支撐架構復雜，導致化工廠區防腐管理難度較大[3]。在這些情況下，化工設備設施一旦出現腐蝕現象，可能會引發產品泄露，甚至發生爆炸的危險。因此，在化工設備的設計、使用以及維護當中，必須做好防腐問題[4]。

1.京博石化地腳螺絲及儲罐邊緣板腐蝕現狀

山東京博石油化工有限公司位于山東省濱州市博興縣經濟開發區，是一家以石油化工為主的大型民營企業。與眾多的化工廠類似，京博石化眾多的設備設施及鋼結構件也面臨著腐蝕問題。針對防腐，首先就是要了解與認識腐蝕問題，針對不同的設備和結構采取不同的防腐方式，這也是降低腐蝕成本，保障生產安全的必然要求。

根據現場觀察，廠區內眾多金屬構件均采用涂料進行防腐，但傳統防腐蝕涂料保護方法對地腳螺栓、管道閥門、儲罐邊緣板、法蘭、管道焊縫等特殊部位無法提供足夠的保護。近年來，這些特殊部位出現了不同程度的腐蝕現象，有些甚至已經對安全生產構成了威脅[5]。

(1)地腳螺絲腐蝕現狀

廠區內大部分的地腳螺栓位于鋼架的底部，用于鋼架與鋼架或鋼架與混凝土的連接，材料一般為高強鋼，其耐蝕性較差。如圖1所示，混合化學元素的雨水極易在地腳螺栓處聚集、濃縮，形成惡劣的腐蝕環境，外加力學作用導致內部損傷，進一步誘發材料化學演變，加速金屬構件的腐蝕失效。另外由于地腳螺栓連接的金屬材質不同，且螺栓與螺母、螺母與構件、螺栓與構件之間存在著縫隙，將會導致電偶腐蝕和縫隙腐蝕的發生，并且腐蝕產物的迅速堆積，會進一步加快腐蝕速率，極大地降低螺栓的強度，威脅管廊整體鋼結構的安全。而且關鍵位置上的重要地腳螺栓具有永久使用的特點，后期無法更換，一旦銹蝕，影響較大。因此，對其采用更加可靠的防腐保護方式勢在必行。

圖1 地腳螺栓腐蝕情況

(2)儲罐邊緣板腐蝕現狀

在化工企業里，儲罐是十分常見的設備設施，腐蝕是造成儲罐失效的主要原因，嚴重影響儲罐的服役壽命，其中邊緣板是儲罐最需要進行腐蝕保護的部位，如圖2所示。在儲罐運行及環境溫度發生變化時，罐底外邊緣板會產生立體移位，導致罐底板與基座之間存在縫隙，水、氧和腐蝕性介質很容易通過這個縫隙進入底板下部，使其發生縫隙腐蝕，嚴重情況下可能會造成罐底板腐蝕穿孔，直接影響油罐的使用安全。

圖2 儲罐邊緣板腐蝕情況

縫隙腐蝕主要發生于金屬構件結構表面不平整而產生的縫隙處，空氣中的化學氣體摻雜水后形成電解質液膜，在毛細作用下會進入縫隙中構成電化學腐蝕體系[6-7]，該類型腐蝕過程比較隱秘，巡檢中不容易被發現，如果不采取完善的防護措施容易引發安全事故。

2.氧化聚合包覆防腐蝕技術及其特點

作為一種先進的防腐技術，氧化聚合包覆防腐蝕技術可以在特殊位置鋼結構的防腐上發揮巨大優勢[8]，其在研發過程中就得到了“十一五”國家科技支撐計劃、“十二五”國家科技支撐計劃、國家海洋局公益性項目的支持和資助。氧化聚合包覆防腐蝕技術為研發團隊歷經多年技術攻關研發的原創性技術，主要包括：研發了銹轉化功能的防蝕膏；提高了防蝕帶的位移追隨性；實現外防護劑的自固化功能等。如圖3所示[9]，該技術在結構上由三層保護層組成，分別為氧化聚合防蝕膏、氧化聚合防蝕帶和外防護劑，此外還有用于異型部位塑型的防蝕膠泥。

圖3 氧化聚合包覆防腐層結構示意圖

(1)氧化聚合防蝕膏

氧化聚合防蝕膏是以高分子聚合物為主體，包含主劑、緩蝕劑、防銹劑、無機填料等，經混合、加熱攪拌、冷卻、分裝等工藝加工制成的膏狀無溶劑型防腐產品[10]。氧化聚合防蝕膏使用在三層防腐材料的最內層，也是氧化聚合包覆技術中最核心的材料，該材料含有的銹轉化成分可以將金屬表面未除盡的銹轉化為絡合物，并形成致密的保護膜附在金屬上，阻止金屬與氧氣及電解質液膜反應，起到除銹、防銹雙重作用。

(2)氧化聚合防蝕帶

氧化聚合防蝕帶是以無紡布為載體，在含有防銹劑、填料等化合物中浸漬制成的一種十分柔軟的帶狀防蝕材料，可以纏繞粘貼到各種復雜形狀的結構表面。氧化聚合防蝕帶同樣具有良好的密閉性，其外表面可以在氧化聚合的作用下固化封閉，內部保持柔軟狀態，從而可以將氧氣及電解質溶液阻擋在金屬表面外部，達到最好的防腐性能。在其它物理性能方面，氧化聚合防蝕帶還具有優秀的耐候性和阻燃性。

(3)外防護劑

外防護劑是以水性乳液為基料，添加惰性無機填料、顏料等制成的防護材料。在使用時，外防護劑涂刷在氧化聚合防蝕帶表面，其表層與空氣接觸后，可以在20min內氧化聚合成堅韌的皮膜，內部含有的特殊成分可以有效防止紫外線照射老化和腐蝕介質進入。

3.氧化聚合包覆技術在京博石化的應用

如圖4所示，氧化聚合包覆防腐蝕技術的施工主要包括表面處理、涂抹氧化聚合防蝕膏、纏繞氧化聚合防蝕帶、涂刷外防護劑幾個步驟[11]。

圖4 儲罐邊緣板氧化聚合防腐施工情況

(1)表面處理

①目的：為達到最佳的保護效果，需要簡單的對金屬結構表面的氧化皮、雜質、異物及浮銹進行去除，保證氧化聚合防蝕膏與金屬表面充分結合。②處理要求：金屬結構表面無明顯鼓泡和浮銹。③處理方法：用檢查錘敲打鼓起處，檢測在漆膜下是否有銹層；用鏟刀將浮銹和鼓泡全部鏟掉；用鋼絲刷打磨除銹，不需要噴砂除銹。

(2)涂抹氧化聚合防蝕膏

①涂抹方法：擠出少許氧化聚合防蝕膏，使用刮板在被保護的金屬表面抹平，在不方便使用刮板的地方也可以直接使用手掌進行涂抹，確保金屬被保護范圍內沒有漏涂現象。②氧化聚合防蝕膏用量：普通表面約300～500g/m2；銹蝕特別嚴重處用量相應增加。

(3)粘貼氧化聚合防蝕帶

①粘貼方法：進行粘貼時，需要從下往上依次粘貼氧化聚合防蝕帶，層與層之間需要搭接55%的面積，施工完畢后保證每處均有2層以上氧化聚合防蝕帶覆蓋。②粘貼時，應稍用力將氧化聚合防蝕帶鋪平，將里面空氣壓出。③注意事項：粘貼時，應一面粘貼一面用手撫平，將內留氣體完全排出，確保氧化聚合防蝕帶能緊貼在結構表面。對于特別復雜的法蘭等部位，一定要保證施工部位各處均有2層以上氧化聚合防蝕帶覆蓋。

(4)涂刷外防護劑

①外防護劑要涂刷2遍。用毛刷沾少許外防護劑，在氧化聚合防蝕帶的表面進行均勻涂刷。第一層涂刷完畢后，經過大約10～20min，使用手指觸摸確認干燥后，再刷第二遍。②外防護劑的用量大約為300～500g/m2。

(5)結果驗證

如圖5及圖6所示，對應用了氧化聚合包覆防腐蝕技術一年多的儲料罐邊緣板和地腳螺栓進行現場拆檢，剖開防護層發現內部油脂依然十分豐富，積極發揮著保護作用，擦拭掉腐蝕膏，發現邊緣板和地腳螺栓表面完好，內部無腐蝕痕跡。

圖5 儲罐邊緣板氧化聚合防腐檢查

圖6 地腳螺栓氧化聚合防腐檢查

事實證明，氧化聚合包覆防腐蝕技術不僅摒棄了傳統的涂刷防護漆的防腐方式，更是有效解決了存在反復位移與縫隙的儲罐邊緣板和具有較大內應力的地腳螺栓反復銹蝕的防腐難題，防腐效果達到了國際先進水平。

除儲罐邊緣板及地腳螺栓外，氧化聚合包覆防腐蝕技術在其它部件上的防腐同樣具有良好的推廣價值。比如，橋梁纜索和吊桿、焊接件、螺栓和螺母、球形接頭、法蘭和其他異形零件。特別是橋梁的電纜和吊桿，在荷載作用下容易產生較大的撓度和振動，在腐蝕因子、溫度、紫外線和大氣載荷的協同作用下特別容易腐蝕，氧化聚合防腐技術均可很好地解決上述問題。

4.結語

氧化聚合包覆防腐蝕技術在京博石化有限公司的應用，為地腳螺栓和儲罐邊緣板提供了長效可靠保護，解決了地腳螺栓和儲罐邊緣板腐蝕防護的短板問題，具有重要的實用價值。

氧化聚合包覆防腐蝕技術在京博石化的落地實現了“以研帶產”的技術推廣，響應了“防風險、除隱患、遏事故”的安全生產主題，是針對工業大氣區異型鋼構件防腐難題提出的最優腐蝕防護決策。