分析鋼質(zhì)儲罐使用過程中罐體的變形及其相對于混凝土基座的位移和環(huán)境變化對罐底邊緣板腐蝕的影響。闡述了貝爾佐納高分子彈性單向膜對儲罐罐底板邊緣防腐及密封防水的機(jī)理。介紹了貝爾佐納高分子彈性單向膜保護(hù)系統(tǒng)的施工工藝及工程應(yīng)用效果。經(jīng)過許多超過十五年的實(shí)際運(yùn)行應(yīng)用案例，證明該技術(shù)具有可靠的底板邊緣防腐及防水作用，延長了鋼質(zhì)儲罐使用壽命。
罐底邊緣板的腐蝕
鋼質(zhì)儲罐的腐蝕主要包括罐內(nèi)和罐外腐蝕兩類，其中罐外腐蝕以底板腐蝕為主。而在鋼質(zhì)儲罐底板下面的腐蝕中，罐底邊緣板腐蝕是鋼質(zhì)儲罐失效的一個(gè)主要原因。
因此，正確分析鋼質(zhì)儲罐罐底邊緣板的腐蝕機(jī)理，采取有效的防范措施是實(shí)現(xiàn)鋼質(zhì)儲罐安全平穩(wěn)運(yùn)行，延長鋼質(zhì)儲罐大修周期的重要保障。
罐底邊緣板外側(cè)的腐蝕, 從邊緣板外周邊沿著半徑方向向內(nèi)依次為均勻腐蝕及點(diǎn)蝕，另外邊緣板與最下層圈板的角焊縫及熱影響區(qū)也存在一定程度的局部腐蝕。通常來說帶保溫層鋼質(zhì)儲罐的腐蝕較常溫儲罐嚴(yán)重。另外，罐底邊緣板存在著細(xì)菌腐蝕。
儲罐邊緣板發(fā)生腐蝕的主要原因在于電化學(xué)腐蝕。其電池反應(yīng)可以分為陰極和陽極兩個(gè)類型，對儲罐邊緣板腐蝕來說，其主要由陰極腐蝕所引起，并且導(dǎo)致邊緣板發(fā)生腐蝕的主要原因在于金屬及混凝土表面的水膜層，若雨水為酸性，其能夠?qū)炷恋幕鶎颖砻嬖斐刹煌潭鹊母g，進(jìn)一步導(dǎo)致間隙縫擴(kuò)大，也就導(dǎo)致金屬邊緣板發(fā)生腐蝕速率增加。
在鋼質(zhì)儲罐運(yùn)行過程中，或是其環(huán)境溫度發(fā)生大幅度變化時(shí)，其金屬邊緣板會出現(xiàn)立體移位的情況，導(dǎo)致罐底板與混凝土之間出現(xiàn)裂縫，并且鋼基與混凝土基的導(dǎo)熱系數(shù)差異性較大，也會引起金屬邊緣板位移。鋼質(zhì)儲罐進(jìn)行負(fù)載時(shí)，靜液壓能夠促使罐體沿水平方向向外部進(jìn)行擴(kuò)張，同時(shí)引起邊緣板的塑性變形。當(dāng)儲罐無載荷時(shí)，罐體的變形可以得到恢復(fù)，而邊緣板變形不會得到恢復(fù)而向上翹曲，導(dǎo)致與基座之間的縫隙擴(kuò)大。
這些縫隙為外界的一些腐蝕介質(zhì)如雨水、露水等入侵提供了一條通道。由于腐蝕發(fā)生在罐底與基座之間，不易觀察，因而很容易被忽視。因此，采取可靠性并具有長生命周期的防護(hù)措施。
罐底邊緣板的防護(hù)措施
根據(jù)上述罐底板邊緣的腐蝕機(jī)理分析可知，罐底板邊緣易受腐蝕主要是由于載荷和溫度的周期性變化使其產(chǎn)生變形從而造成防護(hù)層被破壞。所以邊緣板防護(hù)要采用的材料應(yīng)具有防水性、防腐性、耐候性、較強(qiáng)的附著力和較高的彈性。即：防護(hù)系統(tǒng)不僅具有防腐性，還要求防護(hù)層是完整連續(xù)的整體，能真正隔離外面水、大氣等的入侵；要求防護(hù)材料耐大氣腐蝕、耐紫外線照射，不會產(chǎn)生影響防水性能的龜裂，耐高低溫并且耐凍融性：要求材料能適應(yīng)因儲罐運(yùn)行或載荷變化引起的底板變形，同時(shí)具有適當(dāng)?shù)哪瘡?qiáng)度，施工后完全固化的時(shí)間短，固化后收縮或膨脹小。目前國內(nèi)外已廣泛使用具有封閉性能的異氰酸鹽基聚合物、彈性聚氨酯類(CTPU)、丙烯酸類等高性能的防護(hù)材料。
貝爾佐納高分子彈性單向膜特性及性能。貝爾佐納高分子彈性單向膜是改性丙烯酸類的彈性防水涂層系統(tǒng)。該系統(tǒng)由貝爾佐納高分子彈性單向膜，底膠和增強(qiáng)帶組成。這種改性高分子丙烯酸涂層與增強(qiáng)帶結(jié)合后形成一層堅(jiān)韌、可塑的高分子彈性單向膜，它能緊密地貼合各種復(fù)雜形狀的金屬和混凝土表面（見圖1）。此涂層系統(tǒng)可為幾乎所有類型的基材提供長期并耐各種惡劣氣候的保護(hù)，還可防止紅外線和紫外線輻射，防止自然和工業(yè)污染。
圖1 Belzona高分子彈性單向膜系統(tǒng)
貝爾佐納改性丙烯酸的防水透汽單向膜特性（見表1），從而保證罐底邊緣板內(nèi)環(huán)境的干燥。考慮到對防火有嚴(yán)格要求鋼質(zhì)儲罐如石油儲罐等，貝爾佐納高分子彈性單向膜具有防火阻燃性（見表1），適用于油罐等儲罐的罐底板邊緣防護(hù)。
表1 貝爾佐納高分子彈性單向膜的主要技術(shù)指標(biāo)
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項(xiàng)目 |
測試標(biāo)準(zhǔn) |
典型值 |
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水蒸汽滲透性 |
ASTM E-96 |
125.3g/m2(24小時(shí)) |
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防火阻燃性 |
根據(jù)ISO11925-2測試
根據(jù)EN13501-1認(rèn)證 |
C s2 d0 級 |
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抗紫外線性 |
ISO4892-2 |
無粉化/無變色
(照射8500小時(shí)以上) |
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抗撕裂強(qiáng)度 |
ASTM D624 |
增強(qiáng)橫向 57 N/mm |
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增強(qiáng)縱向 53 N/mm |
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拉伸強(qiáng)度 |
ASTM D412 |
增強(qiáng)橫向 5275 psi |
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增強(qiáng)縱向 3900 psi |
英國貝爾佐納高分子彈性單向膜系統(tǒng)施工工藝
對基材表面進(jìn)行有效處理，針對罐底邊緣板金屬基材的表面使用動力工具對其進(jìn)行打磨以起到除銹的作用，對于混凝土基材可以使用鋼絲刷或動力工具將表面的松動處以及浮層除去。也可采用噴砂的方法對罐底邊緣板及混凝土基座（一般縱向長度為50cm左右進(jìn)行表面處理，徹底除銹和粘附在表面的雜質(zhì)礦物等。
罐底邊緣板與混凝土基座間的縫隙用聚氨酯發(fā)泡劑填充并采用切削方式平整，然后再用 5cm寬的布基膠帶粘附在發(fā)泡填充物表面上，便之過渡順暢平滑。在罐底邊緣板與混凝土基座上刷涂底膠的縱向長度一般為50cm左右。刷涂完底膠4小時(shí)后，即可在涂好底膠的罐底邊緣板與混凝土基座上放好適當(dāng)寬度的增強(qiáng)帶并涂刷貝爾佐納高分子彈性單向膜涂層。用刷子便整個(gè)涂層濕潤，并要保證增強(qiáng)帶面層上沒有緊繃或起皺現(xiàn)象，按照規(guī)定的覆蓋率進(jìn)行涂層涂裝。待其 2～4小時(shí)后，即可進(jìn)行第二層彈性單向膜涂層涂裝施工，表面應(yīng)平整光滑，無任何針孔。貝爾佐納高分子彈性單向膜系統(tǒng)粘合金屬和混凝土表面，使罐底邊緣板與混凝土基座形成一個(gè)整體，完全密封起來，有效應(yīng)對儲罐的載荷變化使罐底邊緣板與混凝土基座立體位移的運(yùn)動形態(tài)和環(huán)境變化的影響。
應(yīng)用實(shí)例
在2005年某煉油廠采用Belzona高分子彈性單向膜技術(shù)對鋼質(zhì)儲罐罐底邊緣板進(jìn)行密封防護(hù)(圖2 圖3)。經(jīng)過長達(dá)15年的考驗(yàn)（圖4 圖5），Belzona高分子彈性單向膜系統(tǒng)與基面附著力依然表現(xiàn)良好，能很好地適應(yīng)儲罐的變形，具有良好的彈性、密封性和耐老化性能。
圖2 煉油廠338-S-021A儲罐外觀(2005年)
圖3 正在涂裝Belzona單向膜的338-S-021A罐底邊緣板(2005年)
圖4 煉油廠338-S-021A儲罐外觀 (2021年)
圖5 338-S-021A儲罐的Belzona單向膜完好（2021年）
鋼質(zhì)儲罐邊緣板發(fā)生腐蝕的原因主要在于對防護(hù)材料選材不當(dāng)，未充分考慮邊緣板在儲罐運(yùn)行和環(huán)境溫度變化中發(fā)生立體位移現(xiàn)象，防腐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)僅對外層進(jìn)行保護(hù)，忽略對相應(yīng)的縫隙處進(jìn)行有效的防腐密封處理，因此建議在實(shí)際鋼質(zhì)儲罐邊緣板防護(hù)設(shè)計(jì)中，需要根據(jù)腐蝕機(jī)理采取針對性的長期有效防腐防水保護(hù)措施，以保障鋼質(zhì)儲罐長周期的安全平穩(wěn)運(yùn)行。在對油罐等有防火要求的儲罐，建議選用具有防火阻燃性能的防護(hù)材料。
貝爾佐納高分子彈性單向膜系統(tǒng)使儲罐底邊緣板與混凝土基座形成一個(gè)有機(jī)整體，且粘合力極強(qiáng)，具有透汽不透水的單向性并有良好的彈性、防火助燃性、密封性和耐老化性能，可為鋼質(zhì)儲罐罐底邊緣板提供長期的有效保護(hù)。
（作者：陸坤宏/ 貝爾佐納高分子有限公司）
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