大型LNG儲罐外罐涂漆工藝及質量控制

秦玉良,池旺,李瑞澤

(海洋石油工程股份有限公司,天津 300452)

隨著我國對清潔能源需求的增長,LNG儲罐建造容量也越來越大,目前國內最大的LNG儲罐容量已經達到27萬m3,對儲罐的設計壽命一般為50年,所以對外罐混凝土防腐質量要求愈發嚴格[1]。從外罐防腐涂漆的材料性能分析、施工工藝及質量控制等方面展開論述,保證外罐混凝土的施工質量。

1 材料性能分析

混凝土油漆和類型須選擇知名品牌的環氧封閉底漆、環氧云鐵中間漆、聚氨酯面漆及修補用的環氧膩子。

油漆必須滿足涂漆設計技術文件中對涂飾材料的要求,提供產品質量合格證、質量技術指標和質量檢驗報告或技術鑒定文件。油漆進場后,應按不同種類進行隨機抽樣檢查,每個品種以5 t為一批,不足5 t按一批計,在每批中應隨機抽取整桶產品,取樣方法應符合現行國家標準《色漆、清漆和色漆與清漆用原材料取樣》GB/T 3186的有關規定。

其產品特性必須滿足下列相關要求:

1)耐堿性:混凝土氫離子為堿性,所以防腐涂料要有很好的耐堿性[2]。

2)滲透性:用于混凝土表面涂料的滲透性能應具備良好的抗滲性,以抵御外界侵蝕。

3)涂層厚度:不同部位最小干膜平均厚度必須達到設計的最低要求,避免產生厚度不足引發的缺陷[2]。

4)柔韌性:混凝土表面涂料應具有一定的柔軟性和延展性,以克服混凝土的收縮和膨脹。根據ASTM D522要求,測試結果不小于10%。聚氨酯面漆耐老化及柔韌性強,是最佳的涂料之一。

5)附著力:附著力是涂料的一種重要性能。由于儲罐多建于海邊高濕地帶,防止脫落,必須確保能緊密附著于混凝土表面,涂層與混凝土之間附著力不應小于1.5 MPa。底漆和中間漆附著力試驗采用劃格法;面漆完成后,最終采用附著力檢測儀對油漆進行破壞性檢測,油漆附著力檢測采用拉拔試驗檢測。拉拔試驗為破壞性試驗,測試點數過多會影響外觀質量,常規采用抽查檢驗,合格率要求在80%以上。

6)防碳化性能:周圍環境中的二氧化碳造成混凝土碳化,所以表面使用的涂料須滿足厚度、附著力要求,有效阻擋住二氧化碳的滲透[3]。

2 外罐涂漆工藝要求

混凝土基層表面應堅固、密實、平整。基層強度應符合涂裝的施工要求,基面無起砂、起殼、裂縫、蜂窩麻面等現象。

基層必須干燥。混凝土表面含水率不宜大于6%,測量混凝土表面基層含水率可用塑料薄膜覆蓋法檢測,方法是:將尺寸為450 mm×450 mm的透明塑料薄膜周邊用膠帶粘貼牢固,密封在基層表面,避免陽光直射或受損,16 h后觀察塑料薄膜內無水珠或濕氣即為合格。遇陰雨天氣,在涂裝前應再檢測混凝土表面含水率,合格后方可繼續涂裝。底漆完成后,其他各涂層的含水率目視檢查。一臺儲罐做一次含水率測試用塑料薄膜覆蓋法檢測全罐含水率。如果施工或測試過程中,塑料薄膜產生破損或損壞,將重新更換進行檢測。

底漆施工前,應將混凝土表面灰塵或流掛進行清理,可采用磨光機等工具打磨表面[4]。

對于受損區域修補:用錘子和扁鏟或鋼絲刷去除混凝土基層表面的松散層、浮漿層、污染物等,并獲得粗糙、堅硬的基層表面。用環氧膩子修補,調配好的膩子應盡快使用。用于填平的膩子不能太厚,當填補厚度較厚時可分幾次填平,待膩子干燥后盡快打磨平整并清潔。

工藝流程如圖1所示。

圖1 工藝流程圖

基面處理:首先對基層松動部分徹底處理,用角向磨光機對混凝土凹凸不平處進行坡度打磨處理,使表面基層無明顯凸起現象,檢查表面平整度。清理表面后并進行含水率檢測,合格后進行膩子修補工序。避免使含有鹽霧的水汽浸入到混凝土內部,減少對混凝土的損壞,確保混凝土的使用壽命,需要對表面裂紋、氣孔、蜂窩麻面、凹陷不平處用環氧膩子進行修補,修補后的表面打磨平整,近距離目視檢查表面應無明顯的縫隙和凹凸不平現象,膩子層越薄越好,保證涂裝后的外觀質量[5]。

用膩子補平應在底漆涂層完工8 h以后,調配好的膩子應盡快使用。用于找平的膩子不可太厚,可分次找平并打磨到規范要求的平整度。平整度符合要求后開始進行底漆涂裝,采用無氣噴涂或滾涂方法涂刷封閉底漆一道,使其滲透到混凝土表面形成漆膜,干漆膜厚度不小于30 μm。干膜厚度測量滿足要求后進行中間漆涂裝。

采用噴涂或滾涂的方法,對經過補平的混凝土表面涂裝中間漆,中間油漆采用環氧云鐵中間漆,涂裝兩道,干漆膜厚度不小于200 μm。面漆應在中間漆完全干透后涂刷。

采用噴涂或滾涂的方法涂刷面漆,面漆采用聚氨酯漆,涂裝一道,干膜厚度不小于70 μm。

施工完成后,對涂層進行養護,涂膜需要自然養護7 d,在養護期間禁止人員踩踏避免其他施工對涂層造成破壞和損傷。

工藝執行的注意事項,混凝土基層表面牢固平整;基層強度符合下一道工序的要求,并且基層已經驗收合格,在涂漆施工前,樣板區初選承臺走道上部罐側壁,樣板長3 m、高1.5 m,確定一塊合適位置設置樣板,按照技術文件要求,底漆涂刷完,做化格法檢測,中間漆、面漆涂刷完,均作厚度檢查,最終用附著力檢測儀對油漆進行破壞性檢測,合格后方可進行整個罐體涂漆的施工。穹頂涂料涂刷應在穹頂鋼結構工程及管道安裝完畢并移交后進行施工。為防止在施工過程中,人為、工具、油漆材料等對穹頂設備及設施破壞和污染,必須做好保護工作。根據現場實際情況,對設備及其他設施用塑料薄膜或彩條布包裹保護。

3 質量控制方法

基層處理檢查參考《建筑防腐蝕工程施工質量驗收規范》(GB/T 50224—2018)。外觀檢查要求表面清潔、牢固、不開裂、不掉粉、不起砂、不空鼓、無剝離和附著力不良的舊涂層。表面含水率檢查,含水率檢查參考標準《建筑防腐蝕工程施工質量驗收規范》(GB/T 50224—2018)。采用塑料薄膜覆蓋法,要求混凝土表面含水率不超過6%。油漆涂層外觀檢查,涂層外觀檢查參考標準《建筑防腐蝕工程施工質量驗收規范》(GB/T 50224—2018)。

外觀檢查要求涂層平整,顏色均勻一致,無起泡、流掛、開裂、剝落、漏涂等現象。漆膜厚度檢查,漆膜厚度參考《色漆和清漆漆膜厚度規定》(GB/T 13452.2—2008)、《建筑防腐蝕工程施工質量驗收規范》(GB/T 50224—2018)。使用濕膜控制濕膜厚度或使用超聲波涂層測厚儀檢測干膜厚度。涂層質量按每一檢驗批次抽取若干點,以點的涂層干膜厚度算出平均值代表涂層的平均干膜厚度。要求涂刷的濕膜厚度應均勻一致,穹頂200 μm、墻體干膜厚度300 μm。附著力檢測是非常重要的檢查,附著力檢測參考標準《色漆和清漆拉開法附著力試驗》(GB/T 5210—2006)、《建筑防腐蝕工程施工質量驗收規范》(GB/T 50224—2018)。使用拉脫式涂層黏結強度測定儀測定涂層附著力,面漆涂裝完畢7 d后方可采用拉拔式試驗檢測油漆附著力[6]。該試驗建議在模擬試塊上進行。過程中也可以根據監理、總包要求結合現場實際情況抽檢,因為是破壞性試驗,不建議多做。結合其他項目經驗及各方意見,最終移交驗收時每個儲罐至少抽查檢驗10個點。要求所測的點80%以上不宜低于1.5 MPa,其余點不低于1.2 MPa。

4 涂漆工藝應用

以上工藝及質量控制方法在某項目4個20萬m3LNG儲罐外罐混凝土涂漆施工中應用,儲罐抽查3個點位,底漆和中間漆附著力試驗采用劃格法,由于底漆厚度不小于30 μm,罐壁中間漆不小于100 μm,灌頂中間漆不小于200 μm按照《色漆和清漆漆膜的劃格試驗》(GB/T 9286—1998)國標要求,劃格間距,一般為涂層小于60 μm,硬質底材間距1 mm,121～250 μm硬底材,3 mm間距。底漆決定選用1 mm間距劃格,中間漆決定選用3 mm間距。試驗前,檢查了刀具的切割刀刃,符合良好狀態要求。導向裝置使用三角尺,用均勻的切割速率在涂層上形成規定的切割數。所有切割都應劃透至底材表面。劃六橫六縱網格。經過與《色漆和清漆漆膜的劃格試驗》(GB/T 9286—1998)試驗結果分級表對比,試驗結果最好評級0級,最差評級為1級,符合技術要求。

0級標準:切割邊緣完全平滑,無一格脫落。

1級標準:在切口交叉處有少許涂層脫落,但交叉切割面積受影響不能明顯大于5%。

A罐三個檢查點,試驗結果一致,底漆評級分別為1級、1級、1級。中間漆評級分別為1級、1級、1級評定通過符合質量要求。

4個儲罐每罐三個檢查點,試驗結果,底漆評級分別為0級、0級、1級。中間漆評級分別為0級、1級、1級評定通過符合質量要求。

面漆采用附著力檢測儀對油漆進行破壞性檢測,油漆附著力檢測采用拉拔試驗檢測。

每個儲罐抽查3個點位:

A罐三個檢查點,拉拔試驗結果分別為13.45,12.56,8.16 MPa評定通過符合質量要求。B罐三個檢查點,拉拔試驗結果分別為15.06,11.08,10.25 MPa評定通過符合質量要求。C罐三個檢查點,拉拔試驗結果分別為19.99,15.30,16.17 MPa評定通過符合質量要求。D罐三個檢查點,拉拔試驗結果分別為11.41,13.24,13.28 MPa評定通過符合質量要求。

罐頂涂層干膜最小平均厚度底漆不小于30 μm,中間漆不小于200 μm,面漆不小于70 μm,總干膜厚度不小于300 μm。分別對每個罐的罐壁4處、灌頂3處、承臺3處,分別進行了底漆、中間漆、面漆厚度檢測。

A罐罐壁底漆、中間漆、面漆厚度見表1。

表1 A罐罐壁底漆、中間漆、面漆厚度表

A罐:罐頂底漆:36,42,45 μm;承臺底漆:36,42,45 μm;罐頂中間漆與底漆:263,255,265 μm;承臺中間漆與底漆:142,152,162 μm;罐頂漆面總厚度:463,420,447 μm;承臺漆面總厚度:357,320,350 μm。

B罐罐壁底漆、中間漆、面漆厚度見表2。

表2 B罐罐壁底漆、中間漆、面漆厚度表

B罐灌頂底漆:37,44,48 μm;承臺底漆:35,44,41 μm;灌頂中間漆與底漆:267,265,265 μm;承臺中間漆與底漆:152,162,142 μm;罐頂漆面總厚度:402,472,453 μm;承臺漆面總厚度:362,302,257 μm。

C罐罐壁底漆、中間漆、面漆厚度見表3。

表3 C罐罐壁底漆、中間漆、面漆厚度表

C罐罐頂底漆:36,34,38 μm;承臺底漆:36,38,37 μm;罐頂中間漆與底漆:267,265,265 μm;承臺中間漆與底漆:142,158,152 μm;罐頂漆面總厚度:402,472,453 μm;承臺漆面總厚度:262,312,357 μm。

D罐罐壁底漆、中間漆、面漆厚度見表4。

表4 D罐罐壁底漆、中間漆、面漆厚度表

D罐罐頂底漆:35,33,38 μm;承臺底漆:37,37,38 μm;罐頂中間漆與底漆:257,258,255 μm;承臺中間漆與底漆:152,162,142 μm;罐頂漆面總厚度:431,472,553 μm;承臺漆面總厚度:271,318,357 μm。

5 結束語

鑒于LNG儲罐基本建于沿海地帶,長期處于高濕度、高氯化物濃度的惡劣環境中,本文詳細介紹的LNG儲罐外罐涂裝工藝及質量控制要點,并且已經在20萬m3乃至27萬m3超大型LNG儲罐外罐涂裝中應成功實施。有效避免沿海地區惡劣環境對混凝土外罐的腐蝕,保證儲罐長效的使用壽命。