摘要：分析了低壓螺旋導軌式濕式儲氣罐腐蝕漏氣情況及其原因，論述了對濕式儲氣罐漏氣部位實施的帶氣冷補技術。 
    關鍵詞：濕式儲氣罐；帶氣修補；冷補
Corrosion Cause of Water-sealed Gasholder and 0nline Cold Repair Technology
ZHOU Xiao-jun，WANG Tao
(Baiyin Natural Gas Co.，Ltd.，Baiyin 730900，China)
Abstract：Gas leakage situation and cause of 1ow-pressure spirally-guided water-sealed gasholder due to corrosion are analyzed，and the online cold repair technology performed on the gas leakage position of the water-sealed gasholder is described.
Key words：water-sealed gasholder；online repair；cold repair
    白銀市天然氣有限責任公司3×104m3螺旋導軌式濕式儲氣罐于1995年8月建成投產(chǎn)。由于儲氣罐長期處于腐蝕性環(huán)境中和頻繁升降產(chǎn)生交變應力以及內應力的作用，儲氣罐壁板出現(xiàn)點、線等不規(guī)則的漏氣現(xiàn)象。截至2006年底，整個儲氣罐腐蝕穿孔和裂縫已超過30處，儲氣罐的安全運行受到嚴重威脅。
    1 儲氣罐腐蝕情況及原因分析
    ① 儲氣罐結構
    我公司3×104m3儲氣罐為濕式多節(jié)鐘罩式結構，由水槽、3個塔節(jié)和鐘罩等部分組成，節(jié)間靠水封密封，塔節(jié)和鐘罩壁厚為3mm，水槽壁板由6～16mm鋼板拼接而成，材質為Q235-A鋼。罐內骨架立柱角鋼、工字鋼和罐外骨架導軌全部與罐壁焊接，防腐層為氯磺化聚乙烯涂料，儲氣罐內壁及底板涂6道，外壁及鋼結構涂5道。
    ② 運行工況及腐蝕情況
    儲氣罐儲氣介質為兩段爐水煤氣，運行溫度為常溫，設計壓力為1200～2300Pa。煤氣中的主要腐蝕性氣體為H2S、CO2等。儲氣罐運行11年未進行大修，只在1998年對儲氣罐進行了一次不停氣外防腐(據(jù)資料介紹，濕式儲氣罐使用壽命一般為30年左右，投產(chǎn)3～5年即需定期防腐1次)。儲氣罐高度調節(jié)每天在10～21m范圍內升降，二塔經(jīng)常處于氣水交界位置。儲氣罐腐蝕集中在二塔14.0～15.2m處，以點蝕穿孔及應力腐蝕裂紋為主。
    儲氣罐升起至14.5m處，3mm壁板與導軌加強鋼板的對接焊縫處有約500mm長的傾斜裂縫。儲氣罐升起至15.1m處，3mm壁板與下掛圈8mm鋼板搭接部分腐蝕最為嚴重，形成許多已腐蝕成鍋底狀的深坑和圓洞，由于腐蝕點太多，此處約50～100mm寬的壁板已不能再使用。由于儲氣罐二塔腐蝕嚴重，壁板減薄量不均勻，二塔圓周表面凹凸不平，變形較嚴重。當儲氣罐升至17m左右時，二塔水封杯圈內水深差較大，當3個塔節(jié)均升起時，二塔水封杯圈內水位西南較東北低100mm，塔體略向東北方向傾斜，水槽導輪與一塔導軌有西南方向拉得   過緊或東北方向擠得過死的現(xiàn)象。
    ③ 腐蝕原因
    2006年1月5日，我們對儲氣罐的腐蝕情況進行了技術鑒定。1995年進行升降試驗時，儲氣罐掛起3個塔節(jié)升至21m處，實測運行壓力為2227Pa。目前相同條件下，實際運行壓力為2139Pa。經(jīng)計算，罐體鋼板減薄量達1.0mm左右，平均腐蝕速度為0.1mm/a左右。
    a. 儲氣罐內腐蝕。煤氣中含有H2S、CO2等氣體，它們與水發(fā)生反應形成酸性溶液，對設備造成的腐蝕相當嚴重。腐蝕主要集中在搭接鋼板夾層縫隙處和雜物附著處，形成水膜，產(chǎn)生較強腐蝕。此類腐蝕為化學腐蝕，腐蝕原理為H2S、CO2在含有水的介質中，逐步電離而具有酸性[1]。
    從儲氣罐升起至15.1m處3mm鋼板與下掛圈8mm壁板搭接部分腐蝕情況看，是典型的酸性氣體在焊縫處腐蝕不斷進行而引起的點蝕穿孔。
    b. 儲氣罐制作焊接過程中的起弧、收弧等處，焊縫中夾渣、氣泡等缺陷都很容易成為點腐蝕源，特別是壁板3mm厚的鋼板與導軌加強鋼板的搭接焊縫處，由于金屬咬邊，熱應力變形系數(shù)不一，焊縫外積水，腐蝕特別嚴重。由于焊縫部位為殘余應力的集中區(qū)，防腐層起不到應有的作用，腐蝕介質直接與金屬表面接觸，因此焊縫處腐蝕最嚴重。此類腐蝕為應力腐蝕，腐蝕原理為當腐蝕發(fā)生在應力集中區(qū)域時，儲氣罐升降自身產(chǎn)生交變應力集中在易破壞區(qū)，在各種荷載作用下稍微產(chǎn)生振動或扭曲，腐蝕點就會開裂，嚴重時將擴展成裂紋[2]。從儲氣罐升起至14.5m處產(chǎn)生的裂紋看，裂紋的方向都是傾斜的，同理論分析相吻合。應力腐蝕嚴重部位見圖1。 
  

2 帶氣冷補技術
    1999年，我們采用焊接補漏技術對3×104m3儲氣罐腐蝕泄漏部位成功地進行了不停氣修補。2006年1月8日，我公司再次采用“打補丁”的焊接補漏方法對漏氣處進行動火焊接，由于焊板周邊的儲氣罐壁板被腐蝕得只剩0.5mm厚，最終焊接補漏方案未取得成功。后經(jīng)多方咨詢，我們選用貝爾左納(Belzona)泥狀修復材料對儲氣罐腐蝕泄漏進行冷補修復(冷補是在不動火的情況下進行補漏的方法)。
    ① 貝爾左納泥狀修復材料
    Belzona1211泥狀修復材料是一種雙組分(基料和固化劑)、可機加工泥狀材料，由硅鋼合金與高分子活性重聚合物及低聚合物混合而成(相關參數(shù)見表1、2)。該材料專門為金屬的修復而設計，具有高效的抗腐蝕和抗磨蝕性能。Belzona2311是一種流體狀橡膠材料(相關參數(shù)見表3、4)，固化后形成堅實而柔軟的橡膠材料，和金屬具有高效的粘接性和防腐蝕性，防止金屬因熱脹冷縮發(fā)生腐蝕開裂泄漏。其優(yōu)勢是材料的外體橡膠保護層大大延長因熱脹冷縮引起的腐蝕開裂時問，延長設備的使用年限。
表1 貝爾左納1211性能指標
Tabb.1 Performance indexes of Bdzonal21l
項目  指標  測試標準 
粘合力(拉伸剪切，對低碳鋼打磨處理，粗糙度為75～100μm)  17.6MPa  ASTM D1002 
防化學腐蝕  在25℃時固化7d后，對酸、堿、碳氫化合物、石油、無機鹽等 有優(yōu)良的抗腐蝕性。  — 
抗壓強度  57.7MPa  ASTM D695 
抗擾強度  57.7MPa  ASTM D790 
熱變形溫度  43℃  ASTM D648 
注：ASTM為美國試驗與材料協(xié)會標準。 

表2 爾左納1211操作及固化時間
Tab.2 Operation and hardening time of Belzona1211
                            min
項目  溫度/℃ 
5  10  15  20  25  30 
操作時限  9  —  6  —  4  — 
運行或使用中(無負荷無浸泡)固化時間  25  20  15  10  7  5 
機加工或輕負荷固化時間  45  30  25  20  15  10 
滿機械負荷或熱負荷固化時間  60  40  35  30  25  20 
浸泡在化學物質中固化時間  48  36  30  24  20  16 

表3 貝爾左納2311性能指標
Tab.3 Performance indexes of Belzona2311
項目  指標  測試標準 
粘接力(對低碳鋼)  20.8kN/m  ASTM D429 
防化學腐蝕  完全固化后對化學物質具有極好的抗腐蝕性  — 
撕裂強度  45.5kN/m  ASTM D624 
抗拉伸強度  9.8MPa  ASTM D412 
耐熱性  -40～65℃  — 

表4 貝爾左納2311操作及固化時間
Tab.4 Operation and hardening time of Belzona2311
項目  溫度/℃ 
5  10  15  20  25  30 
操作時限/min  6  —  4  —  2  — 
運行或使用中(無負荷無浸泡)固化時間/min  60  40  30  25  20  15 
滿機械負荷或熱負荷固化時間/min  240  120  90  60  50  40 
浸泡在化學物質中固化時間/h  48  36  24  18  15  12 

    ② 施工步驟
    a. 準備材料：Belzonal211、Belzona2311、Belzona2911底膠、Belzona9431增強帶、鋸條、粗砂紙、鋼絲刷、磨光機等。
    b. 儲氣罐高度由調度員調節(jié)好，使腐蝕漏氣部位在高于操作平臺1200～1500mm處。所用工具、材料、滅火器、煤氣檢測儀以及空氣呼吸器等放置在相應位置。
    c. 2名操作員佩戴空氣呼吸器對漏氣點進行表面處理(表面處理應遵循4個原則：清潔、堅固、干燥、粗糙)，使用鋸條清除腐蝕點表面油漆、鐵銹等污垢，用粗砂紙小心打磨腐蝕區(qū)域，直至露出金屬基體，然后用丙酮進行清洗，使用鋁箔將漏點臨時粘住。應注意表面處理過程中要嚴防明火引燃泄漏的煤氣。
    d. 使用磨光機將上述漏氣部位周圍5cm左右范圍的鋼板進行人工打磨至露出金屬光澤，呈現(xiàn)粘合面，使表面變得粗糙，表面打磨深度可達75～100μm。
    e. 將Belzonal211基料和固化劑充分混合，使用施工板或料刀將Belzonal21 1置于處理后的漏點及周圍區(qū)域，用力下壓，使其填滿漏點，排出內部空氣，以保證物料與表面最大限度接觸。
    f. 根據(jù)修復部位的長度裁剪適當?shù)腂elzona9341增強帶，貼敷到Belzona1211上，均勻用力拍實，然后在增強帶上在涂敷一層Belzona1211材料，均勻覆蓋住增強帶。
    g. 在Belzona1211表面固化后接著涂刷Belzona2911底膠，要用刷子用力涂刷。
    h. 當Belzona291 1底膠用手觸摸干燥后，將Belzona2311基料和固化劑充分混合，使用施工板或料刀將Belzona2311均勻涂敷在Belzona2911底膠上。上述Belzona2911底膠和Belzona2311的操作如果在Belzonal21 1操作4h之內進行，不需要再對表面進行處理，只要除去表面的油污，如果超過4h，則需要對表面進行打磨處理。
    i. 用小刮板平整Belzona2311，保證完全覆蓋Belzonal211底層即可。
    3 結語
    2006年5月—10月間，我公司采用冷補修復方案先后對3×104m3儲氣罐逾30處腐蝕泄漏部位進行了補漏，補漏部位至今未出現(xiàn)泄漏，儲氣罐運行良好。
參考文獻：
[1] 侯永志，靳九讓，邢小旗，等.濕式儲氣罐裂縫原因及帶氣補漏技術[J].煤氣與熱力，2003，23(3)：171-173.
[2] 彭榮華，彭華.濕式儲氣罐的腐蝕及涂層防護[J].煤氣與熱力，2003，23(10)：600-602.