氧化聚合包覆防腐蚀技术在京博石油化工有限公司的应用

＊王宁 马韵升 赵立秋 王青波 王静 侯保荣*

（1.中国科学院海洋研究所 海洋环境腐蚀与生物污损重点实验室 山东 266071 2.山东京博控股集团有限公司 山东 256500 3.山东石油化工有限公司 山东 256500）

金属的腐蚀现象广泛存在于各行各业中，严重的腐蚀极易引发事故，这不仅会在经济上造成较大的破坏性[1]，更有可能会危及人身安全，造成不可逆转的人员及财产损失。据调查发现，在金属腐蚀方面，石油化工行业的腐蚀损失远高于其他行业的腐蚀损失[2]。这是由于化工厂区内大气环境中腐蚀等级一般能够达到C5级别，其化工生产的产品多为易燃、易爆、有毒、有腐蚀性的物质，众多的化工设施具有高温高压的特点，厂区内的支撑架构复杂，导致化工厂区防腐管理难度较大[3]。在这些情况下，化工设备设施一旦出现腐蚀现象，可能会引发产品泄露，甚至发生爆炸的危险。因此，在化工设备的设计、使用以及维护当中，必须做好防腐问题[4]。

1.京博石化地脚螺丝及储罐边缘板腐蚀现状

山东京博石油化工有限公司位于山东省滨州市博兴县经济开发区，是一家以石油化工为主的大型民营企业。与众多的化工厂类似，京博石化众多的设备设施及钢结构件也面临着腐蚀问题。针对防腐，首先就是要了解与认识腐蚀问题，针对不同的设备和结构采取不同的防腐方式，这也是降低腐蚀成本，保障生产安全的必然要求。

根据现场观察，厂区内众多金属构件均采用涂料进行防腐，但传统防腐蚀涂料保护方法对地脚螺栓、管道阀门、储罐边缘板、法兰、管道焊缝等特殊部位无法提供足够的保护。近年来，这些特殊部位出现了不同程度的腐蚀现象，有些甚至已经对安全生产构成了威胁[5]。

(1)地脚螺丝腐蚀现状

厂区内大部分的地脚螺栓位于钢架的底部，用于钢架与钢架或钢架与混凝土的连接，材料一般为高强钢，其耐蚀性较差。如图1所示，混合化学元素的雨水极易在地脚螺栓处聚集、浓缩，形成恶劣的腐蚀环境，外加力学作用导致内部损伤，进一步诱发材料化学演变，加速金属构件的腐蚀失效。另外由于地脚螺栓连接的金属材质不同，且螺栓与螺母、螺母与构件、螺栓与构件之间存在着缝隙，将会导致电偶腐蚀和缝隙腐蚀的发生，并且腐蚀产物的迅速堆积，会进一步加快腐蚀速率，极大地降低螺栓的强度，威胁管廊整体钢结构的安全。而且关键位置上的重要地脚螺栓具有永久使用的特点，后期无法更换，一旦锈蚀，影响较大。因此，对其采用更加可靠的防腐保护方式势在必行。

图1 地脚螺栓腐蚀情况

(2)储罐边缘板腐蚀现状

在化工企业里，储罐是十分常见的设备设施，腐蚀是造成储罐失效的主要原因，严重影响储罐的服役寿命，其中边缘板是储罐最需要进行腐蚀保护的部位，如图2所示。在储罐运行及环境温度发生变化时，罐底外边缘板会产生立体移位，导致罐底板与基座之间存在缝隙，水、氧和腐蚀性介质很容易通过这个缝隙进入底板下部，使其发生缝隙腐蚀，严重情况下可能会造成罐底板腐蚀穿孔，直接影响油罐的使用安全。

图2 储罐边缘板腐蚀情况

缝隙腐蚀主要发生于金属构件结构表面不平整而产生的缝隙处，空气中的化学气体掺杂水后形成电解质液膜，在毛细作用下会进入缝隙中构成电化学腐蚀体系[6-7]，该类型腐蚀过程比较隐秘，巡检中不容易被发现，如果不采取完善的防护措施容易引发安全事故。

2.氧化聚合包覆防腐蚀技术及其特点

作为一种先进的防腐技术，氧化聚合包覆防腐蚀技术可以在特殊位置钢结构的防腐上发挥巨大优势[8]，其在研发过程中就得到了“十一五”国家科技支撑计划、“十二五”国家科技支撑计划、国家海洋局公益性项目的支持和资助。氧化聚合包覆防腐蚀技术为研发团队历经多年技术攻关研发的原创性技术，主要包括：研发了锈转化功能的防蚀膏；提高了防蚀带的位移追随性；实现外防护剂的自固化功能等。如图3所示[9]，该技术在结构上由三层保护层组成，分别为氧化聚合防蚀膏、氧化聚合防蚀带和外防护剂，此外还有用于异型部位塑型的防蚀胶泥。

图3 氧化聚合包覆防腐层结构示意图

(1)氧化聚合防蚀膏

氧化聚合防蚀膏是以高分子聚合物为主体，包含主剂、缓蚀剂、防锈剂、无机填料等，经混合、加热搅拌、冷却、分装等工艺加工制成的膏状无溶剂型防腐产品[10]。氧化聚合防蚀膏使用在三层防腐材料的最内层，也是氧化聚合包覆技术中最核心的材料，该材料含有的锈转化成分可以将金属表面未除尽的锈转化为络合物，并形成致密的保护膜附在金属上，阻止金属与氧气及电解质液膜反应，起到除锈、防锈双重作用。

(2)氧化聚合防蚀带

氧化聚合防蚀带是以无纺布为载体，在含有防锈剂、填料等化合物中浸渍制成的一种十分柔软的带状防蚀材料，可以缠绕粘贴到各种复杂形状的结构表面。氧化聚合防蚀带同样具有良好的密闭性，其外表面可以在氧化聚合的作用下固化封闭，内部保持柔软状态，从而可以将氧气及电解质溶液阻挡在金属表面外部，达到最好的防腐性能。在其它物理性能方面，氧化聚合防蚀带还具有优秀的耐候性和阻燃性。

(3)外防护剂

外防护剂是以水性乳液为基料，添加惰性无机填料、颜料等制成的防护材料。在使用时，外防护剂涂刷在氧化聚合防蚀带表面，其表层与空气接触后，可以在20min内氧化聚合成坚韧的皮膜，内部含有的特殊成分可以有效防止紫外线照射老化和腐蚀介质进入。

3.氧化聚合包覆技术在京博石化的应用

如图4所示，氧化聚合包覆防腐蚀技术的施工主要包括表面处理、涂抹氧化聚合防蚀膏、缠绕氧化聚合防蚀带、涂刷外防护剂几个步骤[11]。

图4 储罐边缘板氧化聚合防腐施工情况

(1)表面处理

①目的：为达到最佳的保护效果，需要简单的对金属结构表面的氧化皮、杂质、异物及浮锈进行去除，保证氧化聚合防蚀膏与金属表面充分结合。②处理要求：金属结构表面无明显鼓泡和浮锈。③处理方法：用检查锤敲打鼓起处，检测在漆膜下是否有锈层；用铲刀将浮锈和鼓泡全部铲掉；用钢丝刷打磨除锈，不需要喷砂除锈。

(2)涂抹氧化聚合防蚀膏

①涂抹方法：挤出少许氧化聚合防蚀膏，使用刮板在被保护的金属表面抹平，在不方便使用刮板的地方也可以直接使用手掌进行涂抹，确保金属被保护范围内没有漏涂现象。②氧化聚合防蚀膏用量：普通表面约300～500g/m2；锈蚀特别严重处用量相应增加。

(3)粘贴氧化聚合防蚀带

①粘贴方法：进行粘贴时，需要从下往上依次粘贴氧化聚合防蚀带，层与层之间需要搭接55%的面积，施工完毕后保证每处均有2层以上氧化聚合防蚀带覆盖。②粘贴时，应稍用力将氧化聚合防蚀带铺平，将里面空气压出。③注意事项：粘贴时，应一面粘贴一面用手抚平，将内留气体完全排出，确保氧化聚合防蚀带能紧贴在结构表面。对于特别复杂的法兰等部位，一定要保证施工部位各处均有2层以上氧化聚合防蚀带覆盖。

(4)涂刷外防护剂

①外防护剂要涂刷2遍。用毛刷沾少许外防护剂，在氧化聚合防蚀带的表面进行均匀涂刷。第一层涂刷完毕后，经过大约10～20min，使用手指触摸确认干燥后，再刷第二遍。②外防护剂的用量大约为300～500g/m2。

(5)结果验证

如图5及图6所示，对应用了氧化聚合包覆防腐蚀技术一年多的储料罐边缘板和地脚螺栓进行现场拆检，剖开防护层发现内部油脂依然十分丰富，积极发挥着保护作用，擦拭掉腐蚀膏，发现边缘板和地脚螺栓表面完好，内部无腐蚀痕迹。

图5 储罐边缘板氧化聚合防腐检查

图6 地脚螺栓氧化聚合防腐检查

事实证明，氧化聚合包覆防腐蚀技术不仅摒弃了传统的涂刷防护漆的防腐方式，更是有效解决了存在反复位移与缝隙的储罐边缘板和具有较大内应力的地脚螺栓反复锈蚀的防腐难题，防腐效果达到了国际先进水平。

除储罐边缘板及地脚螺栓外，氧化聚合包覆防腐蚀技术在其它部件上的防腐同样具有良好的推广价值。比如，桥梁缆索和吊杆、焊接件、螺栓和螺母、球形接头、法兰和其他异形零件。特别是桥梁的电缆和吊杆，在荷载作用下容易产生较大的挠度和振动，在腐蚀因子、温度、紫外线和大气载荷的协同作用下特别容易腐蚀，氧化聚合防腐技术均可很好地解决上述问题。

4.结语

氧化聚合包覆防腐蚀技术在京博石化有限公司的应用，为地脚螺栓和储罐边缘板提供了长效可靠保护，解决了地脚螺栓和储罐边缘板腐蚀防护的短板问题，具有重要的实用价值。

氧化聚合包覆防腐蚀技术在京博石化的落地实现了“以研带产”的技术推广，响应了“防风险、除隐患、遏事故”的安全生产主题，是针对工业大气区异型钢构件防腐难题提出的最优腐蚀防护决策。