大连长兴岛原油储罐防腐涂装设计及导静电涂料相关标准解析

杨振波 *，师华，单明正

（1.北京科技大学，北京 100083；2.中航百慕新材料技术工程股份有限公司，北京 100095）

大连长兴岛原油储罐防腐涂装设计及导静电涂料相关标准解析

杨振波1,*，师华2，单明正2

（1.北京科技大学，北京 100083；2.中航百慕新材料技术工程股份有限公司，北京 100095）

根据大连长兴岛一期120万m3原油储罐所处的腐蚀环境及其要求，对其进行了防腐涂装体系设计，介绍了相关材料的主要技术指标和要求，并对GB 50393-2008《钢质石油储罐防腐蚀工程技术规范》规定的导静电涂料的面电阻率为108～1011Ω提出了质疑。以国外相关标准为依据，认为导静电涂料的面电阻率为105～109Ω更符合油品安全要求。

原油储罐；防腐涂装；导静电涂料；表面电阻率；国家标准

作为继美国之后的全球第二大石油消费国，中国超过 50%的原油需依赖进口，而建立原油储备体系已成为支撑中国未来发展的重中之重。在这样的大背景下，一座座石油储备库建设工程相继启动，国家级开发区——大连长兴岛港口原油库区一期工程120万m3原油储罐建设工程正是其中之一。

长兴岛油库原油是以委内瑞拉Merey 16原油为代表的低凝、高黏原油，含硫量超过2.5%，是一种高腐蚀性的油类，这些原油导电性能差，所含有的沉积物组成如硫化氢、溶解氧、氯盐等具有很强的腐蚀性，所以原油罐内壁防止静电积聚、预防各类化学介质腐蚀等性能要求已成为原油储罐涂装体系必须解决的首要问题。原油储罐积聚的静电能产生火花，使原油储罐发生爆炸；储罐腐蚀穿孔会引起原油泄漏，造成重大的财产损失和环境污染事故。所以需要根据原油储罐内部各部位所接触介质的不同，设计内壁涂料类型与厚度，此外，还应针对原油罐所处的大气腐蚀环境进行储罐外壁配套涂层体系的设计。

1 防腐涂层配套体系设计

1.1 长兴岛大气腐蚀环境

长兴岛为海洋性气候，四季分明，气候温和，空气湿润，季风明显，港区海域不淤不冻，自然条件优越，但受当地海洋性气候的影响，空气湿润且含有一定盐分，大气及土壤具有腐蚀性。根据ISO 12944-2:1998《色漆和清漆 防护涂料体系对钢结构的防腐蚀保护第2部分：环境分类》(见表1)，确定长兴岛的腐蚀环境为C4。

1.2 防腐涂层配套体系设计

(1)油罐底板内表面及罐内壁下部沉积水部位(罐底以上2 m范围内)所接触环境为原油中的油水混合物，其中含有大量的腐蚀性介质[1]，如水、氯化物、硫酸盐乃至酸类等混合物，所以该区域的腐蚀最为严重。根据 GB 50393-2008《钢质石油储罐防腐蚀工程技术规范》，该部位设计体系应采用绝缘型防腐涂料，表面电阻率不低于1013Ω，总厚度不应低于300 μm。

表1 大气腐蚀等级和典型环境示例Table 1 Atmosphere corrosion grades and demonstration of typical environments

(2)罐内壁下部沉积水部位以上到距罐顶2 m以下范围内的罐内壁、浮顶底板下表面及浮顶外边缘板外表面，所接触环境为原油部分。原油含有很强的腐蚀性成分，特别是油品在流动、飞溅、冲刷等过程中易产生静电荷，携带静电荷的油品进入储罐后发生静电积聚，引起电位升高放电，从而引燃油品，发生火灾、爆炸等事故，所以要求涂层除具有很强的耐腐蚀性、耐油性、耐湿热性外，还应具有导电性。GB 50393-2008规定该部位涂层的表面电阻率应为108～1011Ω(该指标在业界存在争议)，其总厚度不应低于200 μm。

(3)非保温部位和金属结构外表面：包括罐外壁非保温部分、加强圈和抗风圈、浮顶底板上表面及上部构件等。由于该部位除了接触原油中挥发性的酸性气体外，直接受户外紫外线照射，所以需要采用耐候性好、耐介质性能好的涂层体系。GB 50393-2008规定，需采用氟碳面漆或聚氨酯面漆，且涂层体系厚度不应低于200 μm。

(4)油罐底部外表面长期处于土壤腐蚀环境，环境相对潮湿，除会产生原电池腐蚀(即电化学腐蚀)外，还会产生由硫酸盐还原菌及其他细菌微生物所引起的腐蚀，因此一般设计采用环氧煤沥青漆作为防腐涂层。

根据上述腐蚀要求，依据 GB 50393-2008，大连长兴岛原油储罐防腐涂层配套体系设计见表2。

表2 原油储罐防腐涂层配套体系设计Table 2 Design of corrosion protective coating system for crude oil tanks

1.3 材料技术指标要求

方案中部分材料的详细技术指标见表3～6。

表3 中间漆除外的储罐防腐涂料的主要物理机械性能指标Table 3 Main physicomechanical performance indexes of corrosion protective coatings except mid-coating for oil tanks

表4 绝缘型和有机硅类防腐涂料的主要技术指标Table 4 Main technical indexes for insulation-type and organic silicon corrosion protective coatings

表5 导静电型防腐涂料的主要技术指标Table 5 Main technical indexes for antistatic conductive anti-corrosive coatings

表6 富锌类防腐涂料的主要技术指标Table 6 Main technical indexes for zinc-rich corrosion protective coatings

(1)储罐防腐涂料(中间漆除外)的主要物理机械性能指标应符合表3要求。

(2)绝缘型和有机硅类防腐涂料的主要技术指标应符合表4要求。

(3)导静电型防腐涂料的主要技术指标应符合表5要求。

(4)富锌类防腐涂料的主要技术指标应符合表 6要求。

(5)有机硅耐热防腐涂料应能满足185 ℃的使用温度要求。

2 导静电涂料标准及指标解析

目前，石油储罐导静电涂料的技术指标数据在业界存在着争议，大连长兴岛原油储罐项目在该技术指标上还是严格执行了国家强制标准 GB 50393-2008。在该标准中明确规定该部位涂层的表面电阻率应为108～1011Ω。而对此技术指标，宋广成[2]等专家有不同的意见，他们认为导静电涂料的面电阻率为105～109Ω更加符合油品安全要求。

原GB 13348-1992《液体石油产品静电安全规程》规定“导静电涂料的面电阻率应小于 109Ω”，DOD-HDBK-263B、MIL-STD-883B等国外标准则均规定导静电涂料的面电阻率为105～109Ω。这些都低于GB 50393-2008规定面电阻率为108～1011Ω的要求。

目前，对于导静电涂料的面电阻率国内外标准通常有一个规定的范围，即有一个下限值与一个上限值，对上限值的规定(如109Ω或1011Ω)是导静电涂料的命名原则所在，低于该值，可以防止由于静电的累积而造成的爆炸危险。但之所以规定一个下限值(如 105Ω或108Ω)，是因为常温下钢铁的最终腐蚀为电化学腐蚀，也就是Fe失去2个电子，成为Fe2+，当腐蚀性介质逐渐渗透到涂层下表面，接触到钢基材时，该部位的电化学电位较负，为受腐蚀的阳极点蚀坑；而没有腐蚀性介质渗入的基材部位电位较正，为大阴极区域。若保护涂层的面电阻率较低，会形成一个大阴极小阳极的导通电化学腐蚀回路(见图 1)。在由大阴极与小阳极组成的腐蚀电池对体系中，电子会从阳极点蚀坑处基材流向阴极区，阳极点蚀坑的腐蚀会大大加速。而若涂层的面电阻率维持在一定值(如105Ω)以上，则不容易形成电化学导通回路，也就是加速点蚀坑的电化学腐蚀不易产生。

图1 涂层面电阻率过低时大阴极小阳极腐蚀电池示意图Figure 1 Schematic diagram for the corrosion cell composed of large cathode and small anode at low surface resistivity of coating

此外，在上述规范中还规定罐内壁下部沉积水部位必须采用绝缘涂料，除了降低电化学腐蚀的可能性以外，还可降低在油罐下部阴极保护用阳极块的消耗。但GB 50393-1992中认为，绝缘型防腐涂料表面电阻率应不低于 1013Ω；而在 CNCIA-HG/T 0001-2006《石油贮罐导静电防腐涂料涂装与验收规范》中则规定绝缘涂料的绝缘性不低于109Ω，这也间接造成了导静电涂料的面电阻率的差异。通常石油储罐的设计寿命为10～15 a，而有历史数据表明，在原油介质的长期浸泡下，导静电涂料经5～10 a的使用后，虽涂层完好有效，但其面电阻率会不同程度上升，一般会上升 2个数量级。也就是说，原来面电阻率为1010Ω的导静电涂层，使用 5～10 a后，面电阻率上升到1012Ω，造成导静电效用的丧失，在剩下的服役期可能会产生危险。因此，导静电涂料的面电阻率规定为105～109Ω更为合理、可靠。

由于 GB 50393-2008《钢质石油储罐防腐蚀工程技术规范》为强制性国家标准，其实质为一个重点强调施工质量控制的标准，标准内容涉及阴极保护、防腐涂料、磨料与表面处理设备、施工方法等，起草单位主要为中石化相关单位，起草人员中从事涂料研究的专家较少，这可能是导致导静电涂料的表面电阻率偏高的原因之一。然而由于GB 50393-2008为强制性国标，因此虽然该项数据与国内外其他标准有冲突，但大连长兴岛等近年来许多国家重点工程仍采用了该项指标。

特别是在新起草的化工行业标准《石油产品储运设备用抗静电涂料》的编制过程中，专家对如何制定导静电涂料的该项指标也产生了分歧。因此，建议国内相关部门集合行业内专家，尽早对该标准进行修订。

3 结论

(1)大连长兴岛一期120万m3原油储罐防腐涂装设计主要参照了 GB 50393-2008《钢质石油储罐防腐蚀工程技术规范》进行防腐涂层体系的设计，能有效保障原油储罐的安全运行。

(2)虽然GB 50393-2008在导静电涂料的面电阻率技术指标上与国内外的一些标准有明显的差异，但涂装行业仍然需要遵循强制性的国家标准。

(3)GB 50393-2008标准中导静电涂料的面电阻率技术指标存在一定的安全隐患，希望业内能尽快达成共识，形成影响，对GB 50393相关内容进行修订，避免该隐患对国家财产造成损失。

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[1]郑时铁, 贾旭峰, 曲刚.新建原油储罐防腐蚀涂料体系选择及涂装要求[J].现代涂料与涂装, 2010, 13 (5): 16-18.

[2]宋广成.执行《钢质石油储罐防腐蚀工程技术规范》标准应注意的问题[J].电镀与涂饰, 2010, 29 (8): 72-73.

Design of corrosion protective coating for Dalian Changxing Island oil storage tanks and discussion on correlative standards of antistatic conductive coatings

YANG Zhen-bo*, SHI Hua, SHAN Ming-zheng

The design of corrosion protective coating system for the first phase of 1.2 million m3oil storage tanks in Changxing Island, Dalian, was carried out based on the corrosion environment and the coating requirement.The main technical parameters and requirements of correlative materials were introduced.The value of surface resistivity in range of 108-1011Ω for an antistatic coating which was stipulated by GB 50393-2008Technical Code for Anticorrosive Engineering of the SteelPetroleum Tankwas oppugned.It is considered based on the correlative standards of foreign countries that the surface resistivity of antistatic conductive coatings in range of 105-109Ω may be more desirable to meet the requirement of oil products safety.

oil storage tank; corrosion protective coating;antistatic coating; surface resistivity; national standard

University of Science and Technology Beijing, Beijing 100095, China

TQ630.71

A

1004-227X (2013)12-0077-04

2013-06-10

杨振波（1978-），四川广元人，高级工程师、一级建造师和注册造价师，环保型防护技术功能涂料北京市工程实验室主任，研究方向为防腐涂料与涂装。

(E-mail)yangzhenbo@sina.com。

韦凤仙]