伴水冷式喷砂除锈技术在油罐防腐中的应用

刘卫东 王增海

〔中国石化浙江衢州石油分公司 浙江衢州 324002〕

随着我国经济的不断发展，油库建设也获得了长足的进步，为了达到增加营运能力、消除安全隐患等目的，许多油库存在边营业边施工的情况，油库施工安全监管成为安全工作的薄弱环节。当油罐存在渗漏点、大片脱漆及锈蚀时，必须进行除锈保养。以往，油库为了确保油罐防腐除锈作业的安全，一般会在油罐清洗作业结束后进行。最近，笔者单位所属的某油库2个5 000 m3油罐、3个500 m3油罐存在不同程度的罐壁锈蚀，而距离常规油罐清洗时间还有2年多。如何在不进行油罐清洗作业的前提下，消除临时用电、温度和静电等因素的影响，顺利完成防腐除锈工作，是公司各级安全管理者面临的问题。

为此，单位安全管理部门组织基建、安全、油库、施工承包商等相关人员召开油罐防腐除锈方案研讨会，寻找能解决油罐防腐除锈作业和油罐清洗作业之间矛盾的施工工艺。

1 几种常见除锈技术的优缺点及适用范围

手工除锈、电动工具除锈、机械除锈等是常见的除锈技术。现将其优缺点及适用范围分析如下。

1.1 手工除锈技术

手工除锈技术是一种最简单的方法，主要使用锤子、錾子、铲刀、钢丝刷以及砂布、砂轮等工具，进行手工敲、铲、刮、刷等操作，达到除锈的目的。

优点是安全稳定，施工简单，针对锈蚀可以清理到死角；不需要用电，方便灵活。

缺点是施工效率低下，施工速度慢；人工成本日渐升高，成本加大。

适用于局部修补，除锈面积小；不适用大面积除锈作业。因为在不进行油罐清洗作业就手工除锈，钢丝刷与罐本体接触，会在油罐外壁摩擦产生火花。

1.2 电动工具除锈技术

主要采用风(电)动刷轮或各式除锈机，对带锈蚀的表面进行处理，达到除锈目的，又称半机械除锈。

优点是以部分机械代替人工；除锈较干净。

缺点是依赖于电动工具；除锈效率一般。

适用于小型金属零构件，小规模管道除锈和局部修补作业。因为在不进行油罐清洗作业就使用，电动工具除锈会存在漏电可能，且除锈时候摩擦产生火花较多，碰到干草和汽油，存在起火可能。

1.3 机械除锈技术

机械除锈是采用压缩空气产生高速喷射束将喷料(石榴石砂、铜矿砂、石英砂、金刚砂、铁砂)高速喷射到需要处理的工件表面，将其表面的锈蚀除去。

1.3.1 抛丸除锈技术

优点是全自动机械化除锈，流水线作业；用钢丸代替传统石英砂，重复耗材回收效率高；除锈速度快，效果好。

缺点是依赖大型机械，只能在流水线上作业；除锈地点无法移动。

适用于预制场地钢板除锈，成批管道、型钢除锈，半成品除锈。

不适用对油罐不进行清洗的情况，由于抛丸除锈时钢丸与钢板撞击，产生火花较多，碰到干草和汽油，存在起火可能。

1.3.2 喷砂除锈技术

优点是除锈速度快，效果好；利用石英砂与钢板(钢管)撞击，形成小麻面，有利于油漆吸附；除锈地点灵活，可以用于储罐外壁、罐顶、罐内除锈。

缺点是除锈时扬尘、噪声大；石英砂损耗较大。

适用于储罐除锈，管道除锈，钢板除锈，零构件除锈等。

不适用对油罐不清洗就作业；在罐区地面未做硬化处理时，砂子回收难，扬尘大；石英砂高速喷射时，罐壁温度易升高，且易产生静电。

基于上述分析，拟采用伴水冷式喷砂除锈技术，在不进行油罐清罐的条件下，完成油罐罐壁防腐除锈作业。

2 伴水冷式喷砂除锈技术

2.1 原理

以压缩空气为动力，将石英砂(或河砂)与水在枪头处混合并高速喷射于需要处理的工件表面，利用其剥离、射流冲击、剪切等复合破坏作用，清除附着在待修表面的油漆涂层或其他覆盖物。

2.2 优缺点及适用范围

优点是除锈速度快，效果好；利用砂水混合流体与钢板(钢管)撞击，形成小麻面，有利于油漆吸附；除锈地点灵活，可以用于储罐外壁、罐顶、罐内除锈；无扬尘，环保效果好；石英砂(或河砂)损耗相对较小；罐壁不易升温，且不易产生静电。

缺点是新工艺，未推广使用，缺少实际应用的考察。

适用于储罐除锈，管道除锈，钢板除锈，零构件除锈等。

3 伴水冷式喷砂除锈技术试用

伴水冷式喷砂除锈技术是浙江省中石化销售系统油库首次采用的新技术，通过在试用过程中不断总结经验教训和优化改进，使该新技术最终取得成功。

3.1 优化改进前的工艺

3.1.1 主要设备及规格

(1)空压机，使用时压力约为0.8 MPa；

(2)气罐，出气压力约为0.6～0.8 MPa；

(3)砂水混合罐，用于石英砂(或河砂)与水混合，石英砂(或河砂)大小规格为70～80目；

(4)耐压胶管，φ40 mm；

(5)枪头。

3.1.2 工艺流程

改进前工艺流程如图1所示。

图1改进前工艺流程图

3.1.3 试用效果

经过试用发现，该工艺存在砂水混合不均匀，混合罐中带出的砂量较少，除锈效果不好且除锈速度较慢等问题。

3.2 优化改进后的工艺

3.2.1 主要设备及规格

(1)空压机，使用时压力约为0.8 MPa，主要功能是提供动力；

(2)气罐：出气压力约为0.6～0.8 MPa，主要功能是确保出气动力稳定，并与砂罐、水罐连接；

(3)砂罐：用于装石英砂(或河砂)，用φ40 mm耐压胶管分别与储气罐、枪头连接，石英砂(或河砂)大小为70～80目；

(4)水罐，用于装清水，用φ10～15 mm耐压胶管分别与储气罐、枪头连接；

(5)耐压胶管，φ40 mm与φ10～15 mm；

(6)枪头，进口处与φ40 mm耐压胶管连接，侧面开一个10～15 mm孔洞用φ10～15 mm耐压胶管与水罐连接。

3.2.2 工艺流程

图2为改进后工艺流程。在水罐出口处设置控制阀门，控制水流大小；砂水混合比例按除锈效果测试，砂、水比为3∶1或4∶1为宜，一般以不产生扬尘、罐体不发热为准。

图2 改进后工艺流程图

3.2.3 试用效果

经过优化改进后，砂水混合均匀且比例可调，除锈效果更好，除锈速度可达0.5m2/min，大大节约了防腐除锈时间和人工成本。

3.3 除锈作业的相关作业

(1)除锈作业。砂水混合流体与钢板接触，相对安全，无起火可能性，且可以有效控制扬尘。

(2)吊笼升降作业。油库立式油罐高度一般超5 m，防火堤内临时用电按一级动火作业办理许可。使用机械式吊笼升降作业代替电动吊笼升降可避免因临时用电产生的风险。目前，机械式吊笼升降作业速度虽慢但安全性高，并增设生命绳，稳固可靠，能做到双重保险。

(3)油漆作业。采用原油罐建设设计的油漆方案进行油漆作业。

3.4 试用总结

根据在试用的过程中遇到的砂水混合不均匀，混合罐中带出的砂量较少，除锈效果不好且除锈速度较慢等问题，对伴水冷式喷砂除锈技术进行了优化改进，解决了以上问题，该技术试用取得了成功，有效解决油罐防腐除锈作业与油罐清洗作业的矛盾，主要表现为：

一是防腐除锈作业时，与现有油罐直接接触点为高压的砂水混合流体，罐壁温度为常规水温，用红外测温仪检测为13 ℃，且不会产生火花或者静电；

二是用电设备只有空压机，可以离油罐较远位置提供动力；

三是手持喷砂机械为耐压胶管与枪头，相对手持电动工具而言，能减少触电危险。

3.5 需要注意的问题及解决方法

石油储罐伴水冷式喷砂除锈技术，因为是带水作业，所以返锈速度较快。为解决此问题，可根据天气干燥情况采取自然晒干或风机吹干等措施，但要确保在除锈后4 h内完成罐体表面除尘、干燥、上底漆工作。

4 结语

利用伴水冷式喷砂新技术，可以在不进行油罐清洗作业的前提下，开展油罐罐壁防腐除锈作业，比手工除锈、电动工具除锈、喷砂除锈等技术有很多优势，安全性有很大提高，控制扬尘的环保效果明显。某油库作为中石化浙江分公司系统内的试点油库，利用伴水冷式喷砂技术缩短了油罐防腐施工工期数月，节约了成本数百万元。该技术已试用成功，可在石油库油罐防腐除锈工作中全面推广。