油罐内壁导静电防腐层可靠性设计方案的理论模型

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一、油罐内壁导静电防腐涂层中的现存问题 １．导静电涂料涂层的“导电不防腐”问题的提出
　　最近，导静电涂料在油罐中使用频频出现问题，问题主要集中在储油罐底部。即在导静电涂层使用几年后，开罐检查发现罐底部穿孔严重，罐壁离罐底高２００毫米范围内，点腐蚀严重，罐底及罐壁３００毫米高以下的涂层破坏严重，且涂层破坏点集中的点蚀坑处，未发生点蚀处的涂层基本上完好。由此可见，导静电防腐涂料“导电不防腐”了。
　　我国自１９９５年开始，在原油及成品油储罐上强令实行“储油罐内壁涂刷导静电防腐涂料”的文件，并明确规定导静电防腐涂层的面电阻要小于１０８Ω，体电阻小于１０９Ω。为此，导静电防腐涂料开始成为涂料领域中开发的热门课题，并相继开发出了添加型导静电防腐涂料及聚合物型导静电防腐涂料。由于聚合物型导静电防腐涂料开发较晚（国内还没有生产），加之价格昂贵，所以在油罐导静电防腐领域中很少使用。目前，油罐内壁导静电防腐涂料基本上全是添加型导静电防腐涂料。各生产厂家除在造漆工艺上小有差别外，主要的不同点是在导静电填料的选择和使用上。
　　导静电填料是导静电防腐涂料的关键成分。过去人们愿意使用锌粉及炭黑，原因是他们都比较便宜。锌粉的优、缺点是：电位较低，有阴极保护作用，生产成本较低，但易氧化而丧失导电性；炭黑有导电炭黑和不导电炭黑之分，导电涂料用导电炭黑，其优、缺点是：电位较高，无阴极保护作用，粉粒较细导电性能好，价格便宜，但易从涂层中脱离而污染油品。
　　最新开发的添加型导静电防腐涂料主要有导静电专用铝粉浆及导电云母组成。其特点是：色浅不易污染油品，电位接近或低于铁的电位有阴保作用，导电填料均是鳞片型的，可提高涂层的抗渗防腐性能，但价格较高。算起来，导静电涂料的应用已有７年历史，现在该是问题暴露的时候。尽管新开发的导静电防腐涂料在涂料的配方设计上已较传统先进了许多。但对上述的问题如未给予足够重视，并在理论上给予明确解释的话，导静电防腐涂料的“导电不防腐”依然会成为我们未来的忧患。在此方面，笔者从电化学腐蚀方面对该问题进行了理论研究，提出了一套有针对性的理论模型，并进一步打算与有关单位联合，深入研究。
　　２．对问题的理论解释
　　油罐，尤其是原油储罐，原油中的水经过一定时间的沉淀之后，沉于罐底，使罐底部大量含水（高达９８％），且偏酸性。腐蚀集中在罐底，正说明该腐蚀是酸性水系统中的电化学腐蚀。
　　对上述的导静电防腐涂料“导电不防腐”的问题，我们认为应主要在油罐内壁导静电防腐涂层的结构设计上找原因。而在导电涂料的选择上，应尽可能考虑使用与铁的电位接近或低于铁的电位的添加型导电防腐涂料。
　　我们假设，在导静电涂层中存在着孔隙。这一假设在实际中是必然存在的，尤其是对导静电涂料。因为在现行的国家颁布的有机防腐层的检漏标准中，未规定适合于导静电涂层的检漏方法，而规定的方法对导静电涂层不适用，为此目前的油罐内壁导静电防腐工程中，不存在有效的漏点检测方法。虽然有些厂家根据电阻法原理提出并使用了一些自研的检漏方法，但谁又能保证这些方法的有效性？
　　而根据复合材料理论（导电涂料属于一种复合材料），复合材料的某项性能指标等于其各组成相该项性能指标的加权平均值。
　　在电化学腐蚀中，我们要考虑的是电极电位。电极电位就是体系中电极材料的离子化程度。离子化程度高，电极电位低；离子化程度低，电极电位高。电极材料的电极电位与其各组成物质的电极电位有关，符合上述的复合材料理论，并与腐蚀体系有关。我们根据复合材料理论可以定性地判断某一导静电涂料在酸性水中的初始电极电位值。而导静电涂料的初始电极电位值与铁在酸性水体系中的初始电极电位值的差，就是导静电涂料中孔隙所发生的电化学腐蚀的原动力。显然，电位差越大，腐蚀得就越快，导静电涂料中的导电填料的电极电位越高，且其含量越大，则电位差就越大，电化学腐蚀的原动力就越大，腐蚀就越快。
　　现在另一个更为重要的问题是：由于导静电防腐涂料本身是一个导体，所以就能够与孔隙中暴露于酸性水中的基底金属构成腐蚀电池，且严重的是：在这个腐蚀电池中，如果导静电涂料是阴极的话（事实也就如此，现在的所有添加型导静电防腐涂料的电极电位都高与铁的，只是高的程度有差别），那么阴极的面积远远大于阳极的面积，构成大阴极小阳极的局面，使阳极的腐蚀明显地加速，点蚀和穿孔就是这么产生的。

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二、对油罐内壁导静电防腐涂层现存问题的解决方案
　显然，出现点蚀及穿孔是由于导静电防腐涂料本身是一个可传递电子的导体，以及导静电涂层中有孔隙引起的。如果涂层不导电而有孔隙，那么也不会构成大阴极小阳极的有利于快速穿孔的局面；如果涂层导电但无孔，那么上述的腐蚀就不会发生。而实际工程中，涂层无孔是不可能的，尤其是对当前缺少有效检漏手段的导静电防腐涂料，就更是不可能了。
　　通过上述的分析可以看出：无论是在导静电防腐涂料的配方设计上做得多么完善，对于底部有积水的原油储罐来说，也只能是延长穿孔时间而已，彻底地解决罐底部的点蚀及穿孔的问题依然不可能。要想彻底地解决罐底部的点蚀及穿孔的问题必须从储油罐内壁导静电防腐涂层结构的设计上想办法，并在该设计中，把当代较为先进的材料开发技术结合进去。笔者结合上述的分析及对现场问题的深入调查，提出了一套“储油罐内壁导静电防腐涂层可靠性设计模型”，可彻底且较为实际地解决这一问题。

　　三、油罐内壁带静电防腐可靠性设计理论模型

　　１、罐底部导静电防腐涂层设计模型

　　导电涂层中有孔而绝缘底涂层中无孔（实际中较为可能出现的一种情况），导电涂层中有孔而绝缘底涂层中也有孔（实际中较难出现的另一种情况），这是两种可能情况下的储油罐底部的腐蚀模型。

　　在导电涂层中有孔而绝缘底涂层中无孔时储油罐底部的腐蚀模型下，导静电涂层表面上的腐蚀阴极反应由于无法获得电子而被迫停止，只要绝缘底涂层不坏，罐底的腐蚀将不会发生。

　　在导电涂层中有孔而绝缘底涂层也有孔时储油罐底部的腐蚀模型中，导静电涂料的导体作用已不再发挥作用，腐蚀内电路仅限于金属基底中，腐蚀电池的阴、阳极仅局限于孔隙内，阴、阳极面积要小得多，不会出现大阴极小阳极的局面，孔隙中的腐蚀速率应与罐底金属的全面腐蚀速率相同，即与实际设计寿命基本相同，局部穿孔将不再可能。

　　这样设计的另一个好处是：罐底的绝缘底涂层我们可以做得尽可能地好，因为我们现有的检测方法可以保证该涂层无孔。

　　２、罐壁部导静电防腐涂层设计模型

　　这里所说的罐壁导电防腐涂层的设计指的是：其下不再做绝缘底涂层而直接做在罐壁金属上的那部分导电涂层的防腐设计。

　　罐壁导电涂层结构的防腐设计在导电涂层的上面又加了一层对负离子具有强烈吸收作用的“Ｄ９００负离子吸收型导电面漆”。这种面漆也是导电的，是由一种负离子吸收型导电聚合物组成。它不但导电，而且还吸收负离子，从而使其表面上积聚了大量的负离子，使表面上的电极电位大大地下降，达到与孔隙中的被溶解的金属阳极相同电位，从而失去了腐蚀电池的原动力，使腐蚀停止。

　　这种负离子吸收型导电聚合物经英国海军十年的海上实验证明，它是目前世界上抗蚀能力最强的少数几种材料之一。就是价格昂贵，但按本设计使用，用量很小，不会引起负担性的成本增加。

　　３、油罐导静电防腐涂层总体设计模型

　　油罐导静电防腐涂层可靠性设计总体模型设计的思路是，在腐蚀严重的罐底及罐壁处，用完全绝缘且耐蚀性优异的Ｈ２００无溶剂强抗渗环氧涂料先做绝缘底涂层，并做到完全无孔的程度，即实现防腐可靠性设计。然后，再用Ｄ９００高耐蚀鳞片导静电漆涂于其上，并一直延续到防腐的设计壁高。使底面做有Ｈ２００无溶剂强抗渗环氧涂料绝缘底涂层的罐底及罐壁上产生的电荷，通过这层Ｄ９００高耐蚀鳞片导静电漆传导到未做绝缘底涂层的那部分Ｄ９００高耐蚀鳞片导静电漆上，并从这里导出罐外。而对于没有做Ｈ２００无溶剂强抗渗环氧涂料绝缘底涂层的Ｄ９００高耐蚀鳞片导静电漆部分，为防止其出现点腐蚀问题，在其上面涂上一层Ｄ９００负离子吸收型导电面漆，这样不会影响这部分的电荷导出，又可实现可靠性防腐设计。

　　四、结论

　　通过上面的分析及讨论，得到下述结论：

　　（１）单独使用现行的导静电防腐涂料对底部积有酸性水的原油储罐进行防腐，确实存在“导电不防腐”之忧患，这一点在理论上可以得到明确的解释；

　　（２）采用本文所述的新设计方案，对底部积有酸性水的原油储罐可以彻底地解决导静电防腐涂料这种“导电不防腐”之忧患，并不会引起成本的增加，这一点在理论上也可得到明确的解释。

力龙涂料

油罐底部是采用绝缘型底漆加外加电流保护结合起来，这是新标准上规定的。

大拿

这个帖子这么多年了 怎么没人看呢 楼主对电化学的了解还是比较深刻的 你说的这种对离子有强烈吸附的聚合物是什么聚合物 方便说么

大拿

楼主从08年到现在泡论坛快4000小时 佩服