分析鋼質(zhì)儲(chǔ)罐使用過(guò)程中罐體的變形及其相對(duì)于混凝土基座的位移和環(huán)境變化對(duì)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(duì)儲(chǔ)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(guò)許多超過(guò)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(zhǎng)了鋼質(zhì)儲(chǔ)罐使用壽命。
罐底邊緣板的腐蝕
鋼質(zhì)儲(chǔ)罐的腐蝕主要包括罐內(nèi)和罐外腐蝕兩類(lèi)，其中罐外腐蝕以底板腐蝕為主。而在鋼質(zhì)儲(chǔ)罐底板下面的腐蝕中，罐底邊緣板腐蝕是鋼質(zhì)儲(chǔ)罐失效的一個(gè)主要原因。
因此，正確分析鋼質(zhì)儲(chǔ)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(chǔ)罐安全平穩(wěn)運(yùn)行，延長(zhǎng)鋼質(zhì)儲(chǔ)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(lái)說(shuō)帶保溫層鋼質(zhì)儲(chǔ)罐的腐蝕較常溫儲(chǔ)罐嚴(yán)重。另外，罐底邊緣板存在著細(xì)菌腐蝕。
儲(chǔ)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(yáng)極兩個(gè)類(lèi)型，對(duì)儲(chǔ)罐邊緣板腐蝕來(lái)說(shuō)，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(chǔ)罐運(yùn)行過(guò)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(huì)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(huì)引起金屬邊緣板位移。鋼質(zhì)儲(chǔ)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(chǔ)罐無(wú)載荷時(shí)，罐體的變形可以得到恢復(fù)，而邊緣板變形不會(huì)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(zhǎng)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(huì)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(chǔ)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(guó)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(lèi)(CTPU)、丙烯酸類(lèi)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(lèi)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(jiàn)圖1）。此涂層系統(tǒng)可為幾乎所有類(lèi)型的基材提供長(zhǎng)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(jiàn)表1），從而保證罐底邊緣板內(nèi)環(huán)境的干燥?？紤]到對(duì)防火有嚴(yán)格要求鋼質(zhì)儲(chǔ)罐如石油儲(chǔ)罐等，貝爾佐納高分子彈性單向膜具有防火阻燃性（見(jiàn)表1），適用于油罐等儲(chǔ)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(cè)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(cè)試
根據(jù)EN13501-1認(rèn)證 |
C s2 d0 級(jí) |
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抗紫外線性 |
ISO4892-2 |
無(wú)粉化/無(wú)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(guó)貝爾佐納高分子彈性單向膜系統(tǒng)施工工藝
對(duì)基材表面進(jìn)行有效處理，針對(duì)罐底邊緣板金屬基材的表面使用動(dòng)力工具對(duì)其進(jìn)行打磨以起到除銹的作用，對(duì)于混凝土基材可以使用鋼絲刷或動(dòng)力工具將表面的松動(dòng)處以及浮層除去。也可采用噴砂的方法對(duì)罐底邊緣板及混凝土基座（一般縱向長(zhǎng)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(guò)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(zhǎng)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(rùn)，并要保證增強(qiáng)帶面層上沒(méi)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(wú)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(lái)，有效應(yīng)對(duì)儲(chǔ)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(dòng)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(duì)鋼質(zhì)儲(chǔ)罐罐底邊緣板進(jìn)行密封防護(hù)(圖2 圖3)。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)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(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)罐外觀 (2021年)
圖5 338-S-021A儲(chǔ)罐的Belzona單向膜完好（2021年）
鋼質(zhì)儲(chǔ)罐邊緣板發(fā)生腐蝕的原因主要在于對(duì)防護(hù)材料選材不當(dāng)，未充分考慮邊緣板在儲(chǔ)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(duì)外層進(jìn)行保護(hù)，忽略對(duì)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(chǔ)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(duì)性的長(zhǎng)期有效防腐防水保護(hù)措施，以保障鋼質(zhì)儲(chǔ)罐長(zhǎng)周期的安全平穩(wěn)運(yùn)行。在對(duì)油罐等有防火要求的儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)罐罐底邊緣板提供長(zhǎng)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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