摘要：分析了低压螺旋导轨式湿式储气罐腐蚀漏气情况及其原因，论述了对湿式储气罐漏气部位实施的带气冷补技术。
关键词：湿式储气罐；带气修补；冷补
Corrosion Cause of Water-sealed Gasholder and 0nline Cold Repair Technology
ZHOU Xiao-jun，WANG Tao
(Baiyin Natural Gas Co.，Ltd.，Baiyin 730900，China)
Abstract：Gas leakage situation and cause of 1ow-pressure spirally-guided water-sealed gasholder due to corrosion are analyzed，and the online cold repair technology performed on the gas leakage position of the water-sealed gasholder is described.
Key words：water-sealed gasholder；online repair；cold repair
白银市天然气有限责任公司3×104m3螺旋导轨式湿式储气罐于1995年8月建成投产。由于储气罐长期处于腐蚀性环境中和频繁升降产生交变应力以及内应力的作用，储气罐壁板出现点、线等不规则的漏气现象。截至2006年底，整个储气罐腐蚀穿孔和裂缝已超过30处，储气罐的安全运行受到严重威胁。
1 储气罐腐蚀情况及原因分析
① 储气罐结构
我公司3×104m3储气罐为湿式多节钟罩式结构，由水槽、3个塔节和钟罩等部分组成，节间靠水封密封，塔节和钟罩壁厚为3mm，水槽壁板由6～16mm钢板拼接而成，材质为Q235-A钢。罐内骨架立柱角钢、工字钢和罐外骨架导轨全部与罐壁焊接，防腐层为氯磺化聚乙烯涂料，储气罐内壁及底板涂6道，外壁及钢结构涂5道。
② 运行工况及腐蚀情况
储气罐储气介质为两段炉水煤气，运行温度为常温，设计压力为1200～2300Pa。煤气中的主要腐蚀性气体为H2S、CO2等。储气罐运行11年未进行大修，只在1998年对储气罐进行了一次不停气外防腐(据资料介绍，湿式储气罐使用寿命一般为30年左右，投产3～5年即需定期防腐1次)。储气罐高度调节每天在10～21m范围内升降，二塔经常处于气水交界位置。储气罐腐蚀集中在二塔14.0～15.2m处，以点蚀穿孔及应力腐蚀裂纹为主。
储气罐升起至14.5m处，3mm壁板与导轨加强钢板的对接焊缝处有约500mm长的倾斜裂缝。储气罐升起至15.1m处，3mm壁板与下挂圈8mm钢板搭接部分腐蚀最为严重，形成许多已腐蚀成锅底状的深坑和圆洞，由于腐蚀点太多，此处约50～100mm宽的壁板已不能再使用。由于储气罐二塔腐蚀严重，壁板减薄量不均匀，二塔圆周表面凹凸不平，变形较严重。当储气罐升至17m左右时，二塔水封杯圈内水深差较大，当3个塔节均升起时，二塔水封杯圈内水位西南较东北低100mm，塔体略向东北方向倾斜，水槽导轮与一塔导轨有西南方向拉得 过紧或东北方向挤得过死的现象。
③ 腐蚀原因
2006年1月5日，我们对储气罐的腐蚀情况进行了技术鉴定。1995年进行升降试验时，储气罐挂起3个塔节升至21m处，实测运行压力为2227Pa。目前相同条件下，实际运行压力为2139Pa。经计算，罐体钢板减薄量达1.0mm左右，平均腐蚀速度为0.1mm/a左右。
a. 储气罐内腐蚀。煤气中含有H2S、CO2等气体，它们与水发生反应形成酸性溶液，对设备造成的腐蚀相当严重。腐蚀主要集中在搭接钢板夹层缝隙处和杂物附着处，形成水膜，产生较强腐蚀。此类腐蚀为化学腐蚀，腐蚀原理为H2S、CO2在含有水的介质中，逐步电离而具有酸性[1]。
从储气罐升起至15.1m处3mm钢板与下挂圈8mm壁板搭接部分腐蚀情况看，是典型的酸性气体在焊缝处腐蚀不断进行而引起的点蚀穿孔。
b. 储气罐制作焊接过程中的起弧、收弧等处，焊缝中夹渣、气泡等缺陷都很容易成为点腐蚀源，特别是壁板3mm厚的钢板与导轨加强钢板的搭接焊缝处，由于金属咬边，热应力变形系数不一，焊缝外积水，腐蚀特别严重。由于焊缝部位为残余应力的集中区，防腐层起不到应有的作用，腐蚀介质直接与金属表面接触，因此焊缝处腐蚀最严重。此类腐蚀为应力腐蚀，腐蚀原理为当腐蚀发生在应力集中区域时，储气罐升降自身产生交变应力集中在易破坏区，在各种荷载作用下稍微产生振动或扭曲，腐蚀点就会开裂，严重时将扩展成裂纹[2]。从储气罐升起至14.5m处产生的裂纹看，裂纹的方向都是倾斜的，同理论分析相吻合。应力腐蚀严重部位见图1。
2 带气冷补技术
1999年，我们采用焊接补漏技术对3×104m3储气罐腐蚀泄漏部位成功地进行了不停气修补。2006年1月8日，我公司再次采用“打补丁”的焊接补漏方法对漏气处进行动火焊接，由于焊板周边的储气罐壁板被腐蚀得只剩0.5mm厚，最终焊接补漏方案未取得成功。后经多方咨询，我们选用贝尔左纳(Belzona)泥状修复材料对储气罐腐蚀泄漏进行冷补修复(冷补是在不动火的情况下进行补漏的方法)。
① 贝尔左纳泥状修复材料
Belzona1211泥状修复材料是一种双组分(基料和固化剂)、可机加工泥状材料，由硅钢合金与高分子活性重聚合物及低聚合物混合而成(相关参数见表1、2)。该材料专门为金属的修复而设计，具有高效的抗腐蚀和抗磨蚀性能。Belzona2311是一种流体状橡胶材料(相关参数见表3、4)，固化后形成坚实而柔软的橡胶材料，和金属具有高效的粘接性和防腐蚀性，防止金属因热胀冷缩发生腐蚀开裂泄漏。其优势是材料的外体橡胶保护层大大延长因热胀冷缩引起的腐蚀开裂时问，延长设备的使用年限。
表1 贝尔左纳1211性能指标
Tabb.1 Performance indexes of Bdzonal21l
项目 指标 测试标准
粘合力(拉伸剪切，对低碳钢打磨处理，粗糙度为75～100μm) 17.6MPa ASTM D1002
防化学腐蚀 在25℃时固化7d后，对酸、碱、碳氢化合物、石油、无机盐等 有优良的抗腐蚀性。 —
抗压强度 57.7MPa ASTM D695
抗扰强度 57.7MPa ASTM D790
热变形温度 43℃ ASTM D648
注：ASTM为美国试验与材料协会标准。
表2 尔左纳1211操作及固化时间
Tab.2 Operation and hardening time of Belzona1211
min
项目 温度/℃
5 10 15 20 25 30
操作时限 9 — 6 — 4 —
运行或使用中(无负荷无浸泡)固化时间 25 20 15 10 7 5
机加工或轻负荷固化时间 45 30 25 20 15 10
满机械负荷或热负荷固化时间 60 40 35 30 25 20
浸泡在化学物质中固化时间 48 36 30 24 20 16
表3 贝尔左纳2311性能指标
Tab.3 Performance indexes of Belzona2311
项目 指标 测试标准
粘接力(对低碳钢) 20.8kN/m ASTM D429
防化学腐蚀 完全固化后对化学物质具有极好的抗腐蚀性 —
撕裂强度 45.5kN/m ASTM D624
抗拉伸强度 9.8MPa ASTM D412
耐热性 -40～65℃ —
表4 贝尔左纳2311操作及固化时间
Tab.4 Operation and hardening time of Belzona2311
项目 温度/℃
5 10 15 20 25 30
操作时限/min 6 — 4 — 2 —
运行或使用中(无负荷无浸泡)固化时间/min 60 40 30 25 20 15
满机械负荷或热负荷固化时间/min 240 120 90 60 50 40
浸泡在化学物质中固化时间/h 48 36 24 18 15 12
② 施工步骤
a. 准备材料：Belzonal211、Belzona2311、Belzona2911底胶、Belzona9431增强带、锯条、粗砂纸、钢丝刷、磨光机等。
b. 储气罐高度由调度员调节好，使腐蚀漏气部位在高于操作平台1200～1500mm处。所用工具、材料、灭火器、煤气检测仪以及空气呼吸器等放置在相应位置。
c. 2名操作员佩戴空气呼吸器对漏气点进行表面处理(表面处理应遵循4个原则：清洁、坚固、干燥、粗糙)，使用锯条清除腐蚀点表面油漆、铁锈等污垢，用粗砂纸小心打磨腐蚀区域，直至露出金属基体，然后用丙酮进行清洗，使用铝箔将漏点临时粘住。应注意表面处理过程中要严防明火引燃泄漏的煤气。
d. 使用磨光机将上述漏气部位周围5cm左右范围的钢板进行人工打磨至露出金属光泽，呈现粘合面，使表面变得粗糙，表面打磨深度可达75～100μm。
e. 将Belzonal211基料和固化剂充分混合，使用施工板或料刀将Belzonal21 1置于处理后的漏点及周围区域，用力下压，使其填满漏点，排出内部空气，以保证物料与表面最大限度接触。
f. 根据修复部位的长度裁剪适当的Belzona9341增强带，贴敷到Belzona1211上，均匀用力拍实，然后在增强带上在涂敷一层Belzona1211材料，均匀覆盖住增强带。
g. 在Belzona1211表面固化后接着涂刷Belzona2911底胶，要用刷子用力涂刷。
h. 当Belzona291 1底胶用手触摸干燥后，将Belzona2311基料和固化剂充分混合，使用施工板或料刀将Belzona2311均匀涂敷在Belzona2911底胶上。上述Belzona2911底胶和Belzona2311的操作如果在Belzonal21 1操作4h之内进行，不需要再对表面进行处理，只要除去表面的油污，如果超过4h，则需要对表面进行打磨处理。
i. 用小刮板平整Belzona2311，保证完全覆盖Belzonal211底层即可。
3 结语
2006年5月—10月间，我公司采用冷补修复方案先后对3×104m3储气罐逾30处腐蚀泄漏部位进行了补漏，补漏部位至今未出现泄漏，储气罐运行良好。
参考文献：
[1] 侯永志，靳九让，邢小旗，等.湿式储气罐裂缝原因及带气补漏技术[J].煤气与热力，2003，23(3)：171-173.
[2] 彭荣华，彭华.湿式储气罐的腐蚀及涂层防护[J].煤气与热力，2003，23(10)：600-602.
