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關(guān)于SF、FF、SS雙壁在役油罐修復(fù)技術(shù)方案

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2020-04-30  來(lái)源:上海富晨  瀏覽次數(shù):1988
核心提示:一、目前概況過(guò)去國(guó)內(nèi)加油站多采用鋼制單層臥式埋地油罐,對(duì)這些油罐的滲泄漏問(wèn)題沒(méi)有引起足夠重視,也缺乏系統(tǒng)性的調(diào)查。北京市
 一、目前概況
 
    過(guò)去國(guó)內(nèi)加油站多采用鋼制單層臥式埋地油罐,對(duì)這些油罐的滲泄漏問(wèn)題沒(méi)有引起足夠重視,也缺乏系統(tǒng)性的調(diào)查。北京市從上世紀(jì)80年代開(kāi)始發(fā)現(xiàn)油庫(kù)、加油站泄漏污染地下水的情況。根據(jù)國(guó)內(nèi)外調(diào)查結(jié)果顯示:使用10年以上的儲(chǔ)油罐有46%會(huì)發(fā)生滲漏,15年以上的儲(chǔ)油罐滲漏概率高達(dá)71%。
    目前我國(guó)加油站數(shù)量已經(jīng)超過(guò)10萬(wàn)座,約40多萬(wàn)個(gè)儲(chǔ)油罐。其中約有10萬(wàn)個(gè)已經(jīng)完成防滲漏改造(包括防滲池、內(nèi)襯)?,F(xiàn)在,加油站防滲泄漏治理正在全國(guó)展開(kāi)。其改造方案主要分為三種:一是現(xiàn)有單層罐直接更換為雙層罐;二是在油罐區(qū)設(shè)置防滲池;三是對(duì)原有埋地油罐進(jìn)行內(nèi)襯改造,可以選擇一種方案或幾種方案綜合利用。
    目前市場(chǎng)上雙層罐改造主要有以下兩種方式,一是原有單層油罐更新為SS/SF/FF雙層新罐,二是在原有單層油罐的基礎(chǔ)上進(jìn)行雙層內(nèi)襯改造。在 各個(gè)油品銷(xiāo)售公司,基本上以SF、FF的直接替代為主。但是在實(shí)踐操作中,原來(lái)經(jīng)雙壁改造替代或更換使用的各類(lèi)SS、SF、FF罐存在或出現(xiàn)了很多問(wèn)題,某油品銷(xiāo)售公司抽檢SF罐不合格率超過(guò)50%,一些小廠(chǎng)制作FF罐的質(zhì)量更是堪憂(yōu),如果對(duì)于一些已經(jīng)改造并投入的雙壁油罐進(jìn)行修復(fù),那之前的工作與投入將是毫無(wú)意義可言,因此建議在未改造的項(xiàng)目中注意材料工藝的選擇:
 
1、部分埋地雙層SS/SF/FF型油罐生產(chǎn)廠(chǎng)家由于工藝不成熟,導(dǎo)致產(chǎn)品不合格的原因主要是隨意減薄厚度,結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不達(dá)標(biāo),如果用于多地震地區(qū),使用情況堪憂(yōu),尤其是采用FF罐時(shí),沒(méi)有充分考慮玻璃鋼產(chǎn)品高強(qiáng)低模的特性,當(dāng)油罐基礎(chǔ)承載余度不夠或施工質(zhì)量不達(dá)標(biāo)時(shí),可能發(fā)生地基沉降、地震或承載等影響因素,導(dǎo)致FF出現(xiàn)一些不可修復(fù)性的受損或破壞。
 
2、樹(shù)脂體系沒(méi)有做過(guò)嚴(yán)格的浸泡實(shí)驗(yàn)(特別是乙醇汽油和甲醇汽油),耐油品浸泡性能結(jié)論令人不安,樹(shù)脂耐腐蝕性差,無(wú)法保證長(zhǎng)期耐油性,尤其是很難適應(yīng)國(guó)家長(zhǎng)期能源戰(zhàn)略(大量推廣使用滲透及溶脹性更強(qiáng)的甲醇汽油現(xiàn)狀或趨勢(shì))。在FF罐以及非開(kāi)挖雙壁油罐改造中,之前基本上用不飽和聚酯樹(shù)脂(UPR),在固化良好并經(jīng)后固化處理的內(nèi)層,可以耐目前的油品介質(zhì),但在工程實(shí)踐中,一些廠(chǎng)家由于條件限制不可能采用后固化處理,有的采用光固化工藝,導(dǎo)致耐蝕層防滲透及溶脹的腐蝕性能不能完全達(dá)到理想狀態(tài),最后導(dǎo)致油品膠質(zhì)超標(biāo)。
 
3、層間泄露不保壓,檢漏系統(tǒng)虛設(shè)。
 
4、罐體內(nèi)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,改造過(guò)程中容易造成層間泄漏不保壓。
 
5、施工隊(duì)水平參差不齊,安全意識(shí)比較薄弱,已經(jīng)造成多起安全事故。
 
6、在SS、SF類(lèi)雙層罐的制作與安裝過(guò)程中,可能由于焊接等處理的差異,最后導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)部分腐蝕點(diǎn)等情況。
 
7、在之前采用非開(kāi)挖技術(shù)改造的項(xiàng)目中,一些工程公司采用不飽和聚酯樹(shù)脂以及相應(yīng)的一些施工工藝中,實(shí)施的技術(shù)不成熟或工程能力有限,造成了很多質(zhì)量隱患,或沒(méi)有考慮之后油品升級(jí)迭代要求,從而造成工程質(zhì)量安全事故不斷,質(zhì)量問(wèn)題也層出不窮,對(duì)于這種情況,有必要考慮對(duì)一些已改造項(xiàng)目進(jìn)行二次修復(fù)。
 
在未來(lái)幾年,已經(jīng)投入使用的雙層罐將會(huì)陸續(xù)暴露出各種質(zhì)量問(wèn)題:
 
1、樹(shù)脂選材不規(guī)范,造成油品膠質(zhì)含量超標(biāo),影響油品質(zhì)量。
 
2、檢漏系統(tǒng)安裝時(shí)不規(guī)范,造成檢漏系統(tǒng)失效,無(wú)法正常報(bào)警。
 
3、施工中工藝不規(guī)范,造成層間中空層泄漏,無(wú)法保壓。
 
二、各種修復(fù)方案解析
 
    上海富晨化工有限公司在多年成功進(jìn)行在役油罐改造的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上,針對(duì)原有的SF、FF、SS等雙層罐的失效情況,提供了各種類(lèi)型的修復(fù)解決方案:
2.1FRP局部修復(fù)
 
A、適用于:檢漏系統(tǒng)完好,泄漏點(diǎn)已探查,找到并標(biāo)識(shí)泄漏點(diǎn)或損傷點(diǎn)。
 
B、施工工藝:
 
1)以標(biāo)識(shí)點(diǎn)為中心,外延20-30厘米范圍內(nèi)為待修復(fù)面;
 
2)鋼基體的待修復(fù)面表面需打磨除銹清潔;FRP待修復(fù)面表面需要打磨。
 
3)建議結(jié)構(gòu):
 
a) 先鋪設(shè)1層300g短切氈+FXR-6N,比缺陷部位大10厘米
 
b) 再鋪設(shè)1層200g方格布+FXR-6N,比前一層鋪層大5厘米
 
c) 最后再涂刷1層FXR-6N樹(shù)脂,比前一層鋪層大5厘米
 
   也可根據(jù)實(shí)際情況做FRP局部補(bǔ)強(qiáng),選用FXR-6N樹(shù)脂。
2.1FRP局部修復(fù)
 
A、適用于:檢漏系統(tǒng)完好,泄漏點(diǎn)已探查,找到并標(biāo)識(shí)泄漏點(diǎn)或損傷點(diǎn)。
 
B、施工工藝:
 
1)以標(biāo)識(shí)點(diǎn)為中心,外延20-30厘米范圍內(nèi)為待修復(fù)面;
 
2)鋼基體的待修復(fù)面表面需打磨除銹清潔;FRP待修復(fù)面表面需要打磨。
 
3)建議結(jié)構(gòu):
 
a) 先鋪設(shè)1層300g短切氈+FXR-6N,比缺陷部位大10厘米
 
b) 再鋪設(shè)1層200g方格布+FXR-6N,比前一層鋪層大5厘米
 
c) 最后再涂刷1層FXR-6N樹(shù)脂,比前一層鋪層大5厘米
 
   也可根據(jù)實(shí)際情況做FRP局部補(bǔ)強(qiáng),選用FXR-6N樹(shù)脂。
2.4 XPC特種涂料整體或局部涂刷修復(fù)
 
A、適用于:檢漏系統(tǒng)完好,適用各種基礎(chǔ),包括金屬內(nèi)壁(包括不銹鋼基礎(chǔ))有腐蝕點(diǎn),也可適用于FRP層整體或局部修復(fù)。
 
B、施工工藝:
 
1) 金屬內(nèi)壁需整體打磨除銹清潔;
 
2) 整體或局部涂刷1層X(jué)PC特種涂料;
 
3)具體工藝見(jiàn)XPC施工手冊(cè)。
 
2.5 IXR修復(fù)體系
 
A、IXR材料是一種低粘度、低VOC的特種無(wú)溶劑聚合物體系,通過(guò)多組分聚合物與催化劑協(xié)同作用,可自由調(diào)整固化時(shí)間,性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于水泥體系。體系均不含任何顆粒物質(zhì),不溶于水、不溶于油,不受地層水礦化度影響,該材料可以在含水、含油的惡劣復(fù)雜環(huán)境中固化,并具有優(yōu)良的力學(xué)性能和耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕。
 
B、施工工藝
 
1)從樹(shù)脂桶中倒入計(jì)算所需體積到方便和安全的配液容器中。
 
2)添加固化劑后,高轉(zhuǎn)速下攪動(dòng)/循環(huán)5-10分鐘;
 
3)將全部材料放置到輸送罐中,然后連接管線(xiàn)準(zhǔn)備泵入待修復(fù)區(qū)域。
 
三、 有關(guān)技術(shù)資料
 
3.1 由于第1、2、3中方案中均涉及到玻璃鋼層的制作,也是采用優(yōu)得堡(Ultradepot)體系中的環(huán)氧樹(shù)脂。下面就優(yōu)得堡(Ultradepot)環(huán)氧樹(shù)脂內(nèi)襯系統(tǒng)及相關(guān)材料作一簡(jiǎn)單的介紹,優(yōu)得堡體系有以下特點(diǎn):
 
1) 節(jié)省工期,工程量小。油站無(wú)需大型土建施工,對(duì)現(xiàn)有儲(chǔ)罐進(jìn)行改造。尤其適合罩棚下油罐,油罐更換改造難度大的油罐。
 
2) 采用特殊的過(guò)橋貫通方式,不破壞原有的環(huán)向加強(qiáng)筋和三角支撐。
 
3) 內(nèi)罐結(jié)構(gòu)中的樹(shù)脂采用國(guó)際上眾多系統(tǒng)采用的環(huán)氧樹(shù)脂系統(tǒng),具有機(jī)械強(qiáng)度高、致密性好、延展度大、優(yōu)良的耐腐蝕性和電蝕性的優(yōu)點(diǎn)。研發(fā)的無(wú)溶劑環(huán)氧樹(shù)脂,施工過(guò)程無(wú)揮發(fā)高環(huán)保安全,力學(xué)性能優(yōu)異,超低收縮;同時(shí)針對(duì)國(guó)內(nèi)生物汽油(甲醇汽油、乙醇汽油)的推廣,還特別研發(fā)了特種耐腐蝕無(wú)溶劑環(huán)氧樹(shù)脂。設(shè)計(jì)壽命30年以上,原材料的質(zhì)量有保證,耐所有的油品(包括:汽油,柴油,乙醇汽油,生物柴油,AD-Blue,原油,航空燃油,甲醇汽油等)的腐蝕要求,并對(duì)油品無(wú)污染。
 
4) 可根據(jù)鋼罐原壁厚設(shè)計(jì)不同的內(nèi)罐內(nèi)外壁玻璃鋼厚度,保證強(qiáng)度和耐腐蝕性,同時(shí)據(jù)實(shí)際工況,通過(guò)厚度的設(shè)計(jì)和計(jì)算可達(dá)到自結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn),極大地提高作業(yè)效率和防腐蝕效果。
 
5) 由于環(huán)氧樹(shù)脂的力學(xué)性能和耐腐蝕特性更優(yōu)于一般的通用樹(shù)脂,在施工改造完畢后,可以減薄結(jié)構(gòu)厚度,罐總?cè)莘e減少不大于1%,對(duì)油罐容積影響較少。
 
6)在工藝選擇中,可以有充分的自由選擇3D纖維織物或鋁箔方式進(jìn)行貫通檢測(cè),同時(shí)也降低了改造成本。
 
7) 由于采用無(wú)溶劑的環(huán)氧樹(shù)脂施工,低VOC揮發(fā),在施工作業(yè)過(guò)程中,沒(méi)有如不飽和聚酯樹(shù)脂(如對(duì)苯型UPR)的苯乙烯溶劑等揮發(fā)因素,極大提高了作業(yè)的安全性和作業(yè)效率,避免出現(xiàn)爆炸、死亡等安全事故。
 
8) 油罐內(nèi)壁可采用涂刷導(dǎo)靜電層或與導(dǎo)電沖擊板組成雙重防靜電措施。
 
9)  檢漏設(shè)備為符合國(guó)標(biāo)最高滲漏檢測(cè)等級(jí)I級(jí)的真空式測(cè)漏系統(tǒng),是一套綜合的測(cè)漏系統(tǒng),能主動(dòng)檢漏,中文語(yǔ)音報(bào)警。
 
10) 施工方案經(jīng)過(guò)40多個(gè)站點(diǎn)的驗(yàn)證和優(yōu)化,可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)定量化、流水作業(yè)、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化管理,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量全程控制。
 
11) 施工驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)完全按照國(guó)標(biāo)的驗(yàn)收項(xiàng)目設(shè)定,部分項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)甚至高于國(guó)標(biāo)。
 
另外,目前國(guó)內(nèi)工程公司的選材依據(jù)均源自國(guó)外工程公司的成熟經(jīng)驗(yàn),基本上是選用剛性材料并采用玻璃鋼(FRP)內(nèi)襯方式解決,材料主要是環(huán)氧樹(shù)脂或者是特種不飽和聚酯樹(shù)脂(UPR)和乙烯基酯樹(shù)脂(VER),之所以采用不飽和樹(shù)脂主要是依據(jù)國(guó)內(nèi)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和UL檢測(cè)的評(píng)定習(xí)慣。
 
針對(duì)目前市場(chǎng)上主流采用的對(duì)苯不飽和聚酯樹(shù)脂和環(huán)氧樹(shù)脂,我們可以從性能及工藝上分析評(píng)估各自的特性,及此可以選擇合適的內(nèi)襯材料。
 
首先是材料的安全性,苯乙烯在UPR產(chǎn)業(yè)中是一個(gè)重要的原材料,由于有著稀釋和交聯(lián)的雙重作用,苯乙烯目前仍是對(duì)苯UPR樹(shù)脂中用量最大的活性單體,通常占樹(shù)脂質(zhì)量的30%~50%。然而苯乙烯的常溫蒸氣壓較高,易揮發(fā)。在玻璃鋼成型過(guò)程中,特別是在手糊成型或噴射成型等開(kāi)模成型工藝,苯乙烯因大量揮發(fā),對(duì)環(huán)境造成污染,并對(duì)操作者的身體健康造成影響(見(jiàn)表1 ),為此歐美各國(guó)出臺(tái)了相關(guān)法規(guī)以限制生產(chǎn)和使用中苯乙烯的揮發(fā)量。因此如何有效降低不飽和聚酯樹(shù)脂體系中苯乙烯揮發(fā)量已引起了政府和社會(huì)公眾的普遍關(guān)注。據(jù)資料顯示在敞開(kāi)作業(yè)環(huán)境中,有60m3/min的蛇形軟管排風(fēng)情況下,苯乙烯的會(huì)超過(guò)130ppm,所以在內(nèi)襯改造過(guò)程中,在狹小封閉空間中會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)這個(gè)濃度。
表1  Threshold Toxicity Values 毒性閥值
    一些廠(chǎng)家通過(guò)采用低苯乙烯揮發(fā)劑來(lái)降低苯乙烯的揮發(fā),以達(dá)到LSE(Low Styrene Emission)的目的,但是存在一個(gè)風(fēng)險(xiǎn),由于這些助劑是通過(guò)表面的蠟封來(lái)達(dá)到物理的降低苯乙烯的揮發(fā),但是可能會(huì)導(dǎo)致層間的剝離強(qiáng)度的差別,最后可能導(dǎo)致力學(xué)性能的下降。
 
    同時(shí),由于苯乙烯的揮發(fā)的因素極大地增加在封閉空間的爆炸等風(fēng)險(xiǎn),國(guó)內(nèi)已發(fā)生類(lèi)似的事件,包括運(yùn)輸?shù)劝慈?lèi)危險(xiǎn)品歸類(lèi)。
 
    另外,配套使用的過(guò)氧化固化劑一般情況下采用過(guò)氧化甲乙酮(MEKP),這是一個(gè)甲類(lèi)危險(xiǎn)品,在高溫或陽(yáng)光直射下易產(chǎn)生爆炸,尤其施工時(shí)會(huì)同時(shí)要采用的促進(jìn)劑(鈷類(lèi)催化劑),如操作不慎,兩者在貯放或施工時(shí),如直接混合或接觸極易發(fā)生爆炸,國(guó)內(nèi)在施工現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生過(guò)大量類(lèi)似的事件。而環(huán)氧樹(shù)脂不存在上述的風(fēng)險(xiǎn),本身就只屬于九類(lèi)化學(xué)品,從材料本身就不存在致命性的VOC揮發(fā)或爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。
圖1 環(huán)氧樹(shù)脂和不飽和聚酯黏度-時(shí)間關(guān)系圖

    對(duì)苯樹(shù)脂作為一種特種不飽和樹(shù)脂(UPR),其固化機(jī)理是自由基反應(yīng)(游離基加聚反應(yīng))引發(fā)不飽和雙鍵固化,這是一種快速的連鎖反應(yīng)過(guò)程,在反應(yīng)過(guò)程中,分子量會(huì)迅速增加,形成高聚物。所以樹(shù)脂粘度在前期適用期內(nèi)變化不明顯(粘度較?。?,但在開(kāi)始凝膠后,樹(shù)脂粘度突然升高,同時(shí)在這加聚反應(yīng)過(guò)程中,樹(shù)脂會(huì)大量的放熱,在內(nèi)襯改造時(shí),由于工程中一部分是在頂部施工,所以可能包括對(duì)于時(shí)間的操作性帶來(lái)一定的難度,并受操作溫度和天氣的影響較大,同時(shí)大量的集中放熱的會(huì)加劇VOC溶劑(苯乙烯)的揮發(fā)。而環(huán)氧樹(shù)脂,一般情況下采用顯在型固化體系進(jìn)行加成聚合或陰(陽(yáng))離子聚合,但不論采用何種固化系統(tǒng),均是通過(guò)環(huán)氧基或促羥基的反應(yīng),逐步聚合交聯(lián)成體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的,在這過(guò)程中,反應(yīng)相對(duì)較平緩,放熱不集中(相對(duì)平緩)。
 
    所以固化機(jī)理和反應(yīng)過(guò)程的不同,導(dǎo)致了材料的特性和應(yīng)用工藝性的差異。理論和實(shí)際的測(cè)試分析表明固化的不飽和聚酯樹(shù)脂自由體積較少,在受到外力時(shí),使得內(nèi)應(yīng)力無(wú)法通過(guò)分子內(nèi)鏈段運(yùn)動(dòng)而有效傳遞,使得本體脆性增大,同時(shí),固化劑比例的不同很大程度上會(huì)影響樹(shù)脂的力學(xué)特性(因?yàn)闀?huì)影響固化后的交聯(lián)點(diǎn)密度);在最后拉伸強(qiáng)度性能測(cè)試中,不飽和聚酯的拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和韌性明顯小于環(huán)氧樹(shù)脂。
 
    另外,從拉伸測(cè)試樣塊及過(guò)程中可以得到:如試件邊緣會(huì)有微小缺陷,在進(jìn)行拉伸時(shí)不飽和聚酯樹(shù)脂韌性較差,所以樣件的微小缺陷很容易導(dǎo)致應(yīng)力集中在拉伸時(shí)出現(xiàn)破壞,相反環(huán)氧樹(shù)脂韌性好,在拉伸破壞前有較明顯的頸縮現(xiàn)象,說(shuō)明在拉伸時(shí)高分子在局部能夠通過(guò)鏈段位移變換產(chǎn)生分子間的相對(duì)滑移從而起到分散應(yīng)力的作用,這樣可以保證樹(shù)脂不會(huì)因微小缺陷而立刻破壞。
圖2載荷-位移關(guān)系圖

這是因?yàn)榄h(huán)氧樹(shù)脂的固化是一個(gè)相對(duì)較平緩的過(guò)程,同時(shí)復(fù)雜的物理(大量的羥基等)和化學(xué)作用,形成了一個(gè)環(huán)氧基體與纖維良好的界面,而一個(gè)良好的界面賦予了復(fù)合材料良好的特殊功能,
 
1)傳遞應(yīng)力功能;
 
2)裂紋阻斷功能;
 
3)減少和消除內(nèi)應(yīng)力的功能);
 
所以界面的性能的差異會(huì)最后導(dǎo)致各種性能,包括耐腐蝕性能的差異。
 
從宏觀(guān)理論上,各種化學(xué)介質(zhì)對(duì)復(fù)合材料(玻璃鋼)的腐蝕大致有三種:
 
1)介質(zhì)首先先浸入玻璃鋼間隙、氣孔等缺陷中;
 
2)進(jìn)而滲透到層間,引起玻璃鋼的溶脹;
 
3)浸蝕樹(shù)脂表面,引起樹(shù)脂與纖維的脫落。
 
玻璃鋼在介質(zhì)中的彎曲強(qiáng)度變化率實(shí)際上就是介質(zhì)浸入、滲透和浸蝕的綜合結(jié)果。而樹(shù)脂基體與玻璃纖維界面的性能對(duì)玻璃鋼耐蝕性影響較大,較好的界面浸潤(rùn)性可以充分保證樹(shù)脂與玻纖的良好結(jié)合,從而表現(xiàn)出玻璃鋼的耐腐蝕性能相對(duì)較好。眾所皆知,在油品的腐蝕過(guò)程中,尤其是甲醇汽油,存在著大量的小分子量有機(jī)溶劑,并不是油品介質(zhì)直接與玻璃鋼發(fā)生直接反應(yīng)(如水解或氧化反應(yīng)等),而是化學(xué)介質(zhì)(油品)的滲透和溶脹是一個(gè)關(guān)鍵腐蝕主因,所以在油罐內(nèi)襯改造工程,復(fù)合材料(玻璃鋼)的界面性能最后會(huì)導(dǎo)致耐油等耐腐蝕性能的差異,關(guān)鍵是控制好腐蝕過(guò)程的第一步和第二步。而不飽和聚酯樹(shù)脂的快速反應(yīng)特點(diǎn),可能會(huì)導(dǎo)致固化好的材質(zhì)會(huì)有一部分未能及時(shí)釋放的氣泡等不良情況。同時(shí),雙鍵的開(kāi)鍵反應(yīng)和放熱效應(yīng),使不飽和聚酯樹(shù)脂(UPR)具有較大的固化收縮率,而這個(gè)不僅僅影響界面的特性,更加大了復(fù)合材料內(nèi)襯整體存在著與鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)脫層的風(fēng)險(xiǎn)。
 
材料的收縮應(yīng)力也是不可忽視的重要因素。它是一種潛在的破壞因素,使得聚合物基體內(nèi)部、膠接接頭或樹(shù)脂基體與纖維界面之間(復(fù)合材料)在無(wú)外載荷時(shí)就已存在相當(dāng)可觀(guān)的應(yīng)力,造成基體強(qiáng)度的下降、膠接接頭的脫膠或復(fù)合材料的開(kāi)裂、撓曲以及尺寸不穩(wěn)定等。收縮應(yīng)力也使膠接接頭或樹(shù)脂纖維界面容易受氧、水等環(huán)境因素的侵襲,使材料容易老化,影響其使用壽命。因此,使用較小的固化收縮率材料對(duì)提高內(nèi)襯的強(qiáng)度和壽命具有重要的作用。圖3為對(duì)比環(huán)氧樹(shù)脂和不飽和聚酯的固化收縮率,一般情況下環(huán)氧樹(shù)脂固化收縮率≤1%,而不飽和聚酯樹(shù)脂(尤其對(duì)苯樹(shù)脂)至少超過(guò)4.5%,遠(yuǎn)高于環(huán)氧樹(shù)脂。
圖3環(huán)氧樹(shù)脂與不飽和聚酯固化收縮率比較

綜上所述,隨著國(guó)內(nèi)甲醇或乙醇汽油(生物油品)的采用和推廣,對(duì)于內(nèi)襯材料的選擇(尤其是防腐蝕性能)的要求越來(lái)越高,很多機(jī)構(gòu)(也包括我們實(shí)驗(yàn)室)對(duì)國(guó)內(nèi)的一些特種對(duì)苯UPR進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)對(duì)照,一些產(chǎn)品的性能在甲醇汽油和乙醇汽油的浸泡試驗(yàn)中表現(xiàn)并不是特別的理想,基本上在15%甲醇:85%標(biāo)準(zhǔn)燃料C的常溫測(cè)試中,浸泡放置1月后彎曲強(qiáng)度的失強(qiáng)較為嚴(yán)重。
 
我們進(jìn)一步分析了各種對(duì)苯不飽和樹(shù)脂材料的特性,雖然表觀(guān)上初始力學(xué)性能上差別不大,但耐蝕性能卻有很大差異,尤其是封閉小空間的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)條件下,不具備要求的后固化條件(建議要求80-100℃);而且對(duì)苯樹(shù)脂固體含量低,固化收縮率大,做襯里內(nèi)襯將會(huì)產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力,當(dāng)內(nèi)應(yīng)力大于附著力時(shí),與金屬基層就有發(fā)生脫層的可能,而這些樹(shù)脂在試驗(yàn)條件下(包括UL認(rèn)證)的試樣的制備和后處理均是可以特殊處理受控的,而在埋地工程改造中,不可能有受控的良好工藝條件,所以對(duì)于一些特種對(duì)苯樹(shù)脂的耐蝕特性在內(nèi)襯法改造雙壁罐的工程中的應(yīng)用,我們持有保留態(tài)度,如果對(duì)于材料選擇不經(jīng)系統(tǒng)性的驗(yàn)證,在國(guó)家2020年全面推進(jìn)甲/乙醇燃料油品的情況下,雙壁油罐的改造工程中可能會(huì)出現(xiàn)大量失效案例,所以在內(nèi)襯改造方案中,我們建議按生物油品的腐蝕性能去設(shè)計(jì)施工方案,不要在改造投入使用1-2年后再進(jìn)行改造,一是增加成本,二是對(duì)于車(chē)輛的安全運(yùn)行造成巨大的隱患,屆時(shí)后果是不可想象的,所以業(yè)主方或施工方等應(yīng)要全面地按嚴(yán)苛條件考慮。故我們建議采用環(huán)氧樹(shù)脂體系更為穩(wěn)妥,并在施工改造過(guò)程中,對(duì)材料進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)封裝同步防腐蝕性能測(cè)試(建議可用20%的甲醇+燃料C進(jìn)行浸泡測(cè)試)。
 
環(huán)氧樹(shù)脂相對(duì)于不飽和聚酯至少有以下優(yōu)點(diǎn):
 
1) 力學(xué)性能高。環(huán)氧樹(shù)脂具有很強(qiáng)的內(nèi)聚力,分子結(jié)構(gòu)致密,所以它的力學(xué)性能高于不飽和聚酯等通用型熱固性樹(shù)脂。尤其在自結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),可保持經(jīng)濟(jì)性與力學(xué)性能兼顧。
 
2) 固化收縮率小。環(huán)氧樹(shù)脂是熱固性樹(shù)脂中固化收縮率最小的品種之一,所以環(huán)氧樹(shù)脂其產(chǎn)品尺寸穩(wěn)定,內(nèi)應(yīng)力小,不易開(kāi)裂。
 
3) 工藝性好。環(huán)氧樹(shù)脂固化時(shí)基本上不產(chǎn)生低分子揮發(fā)物,所以可低壓成型或接觸壓成型。配方設(shè)計(jì)的靈活性很大,可設(shè)計(jì)出適合各種工藝性要求的配方。具有更好的耐蝕性特性,尤其是甲醇油品。
 
4) 環(huán)境友好性。無(wú)溶劑,低VOC揮發(fā),施工過(guò)程無(wú)揮發(fā)、高環(huán)保安全性,避免事故發(fā)生。國(guó)內(nèi)已出現(xiàn)幾起由于材料的溶劑的揮發(fā)等因素造成的安全事故。
 
5) 穩(wěn)定性好。不含堿、鹽等雜質(zhì)的環(huán)氧樹(shù)脂不易變質(zhì)。只要貯存得當(dāng)(密封、干燥、陰涼條件),其貯存期為1年。超期后若檢驗(yàn)合格仍可使用。此外,環(huán)氧固化物具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性。其耐堿、酸、鹽等多種介質(zhì)腐蝕的性能優(yōu)于不飽和聚酯樹(shù)脂等熱固性樹(shù)脂。
 
6) 環(huán)氧固化物耐熱性、環(huán)境適應(yīng)性等方面要優(yōu)于不飽和聚酯。
 
綜上,因環(huán)氧樹(shù)脂優(yōu)異的綜合性能,內(nèi)襯原材料的設(shè)計(jì)應(yīng)優(yōu)先選用環(huán)氧樹(shù)脂種類(lèi)。
3.2有關(guān)XPC涂料
 
XPC涂料是采用先進(jìn)技術(shù)合成的有機(jī)-無(wú)機(jī)納米無(wú)溶劑聚合物超級(jí)涂料,具有極高耐腐蝕性、高韌性、高交聯(lián)密度的特點(diǎn)。成膜物特有的“有機(jī)-無(wú)機(jī)”多官能團(tuán)均聚致密交聯(lián)網(wǎng)絡(luò),理化性能優(yōu)異。與常規(guī)防腐蝕涂料含有易水解的酯鍵和羥基相比,XPC涂料以醚鍵為主導(dǎo)結(jié)構(gòu),采用二次分段固化技術(shù),形成獨(dú)特高、低分子量互纏屏蔽聚合結(jié)構(gòu),從而經(jīng)得起各種水解、酸堿鹽和強(qiáng)溶劑等腐蝕介質(zhì)的侵蝕。總之致密的交聯(lián)結(jié)構(gòu)使材料的耐腐蝕特性大為提高,并把高度的交聯(lián)結(jié)構(gòu)和良好的柔韌性統(tǒng)一起來(lái)。同時(shí)具有施工方便和具有廣適性(可用于不同的雙壁罐及基礎(chǔ)修復(fù),包括不銹鋼基礎(chǔ))的特點(diǎn)。具體資料如下:
5、雙層油罐改造的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

 
 
關(guān)鍵詞: 玻璃纖維 復(fù)合材料 纏繞
 
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