大型LNG储罐外罐涂漆工艺及质量控制

2023-09-05秦玉良池旺李瑞泽

山东化工 2023年13期

秦玉良,池旺,李瑞泽

(海洋石油工程股份有限公司,天津 300452)

随着我国对清洁能源需求的增长,LNG储罐建造容量也越来越大,目前国内最大的LNG储罐容量已经达到27万m3,对储罐的设计寿命一般为50年,所以对外罐混凝土防腐质量要求愈发严格[1]。从外罐防腐涂漆的材料性能分析、施工工艺及质量控制等方面展开论述,保证外罐混凝土的施工质量。

1 材料性能分析

混凝土油漆和类型须选择知名品牌的环氧封闭底漆、环氧云铁中间漆、聚氨酯面漆及修补用的环氧腻子。

油漆必须满足涂漆设计技术文件中对涂饰材料的要求,提供产品质量合格证、质量技术指标和质量检验报告或技术鉴定文件。油漆进场后,应按不同种类进行随机抽样检查,每个品种以5 t为一批,不足5 t按一批计,在每批中应随机抽取整桶产品,取样方法应符合现行国家标准《色漆、清漆和色漆与清漆用原材料取样》GB/T 3186的有关规定。

其产品特性必须满足下列相关要求:

1)耐碱性:混凝土氢离子为碱性,所以防腐涂料要有很好的耐碱性[2]。

2)渗透性:用于混凝土表面涂料的渗透性能应具备良好的抗渗性,以抵御外界侵蚀。

3)涂层厚度:不同部位最小干膜平均厚度必须达到设计的最低要求,避免产生厚度不足引发的缺陷[2]。

4)柔韧性:混凝土表面涂料应具有一定的柔软性和延展性,以克服混凝土的收缩和膨胀。根据ASTM D522要求,测试结果不小于10%。聚氨酯面漆耐老化及柔韧性强,是最佳的涂料之一。

5)附着力:附着力是涂料的一种重要性能。由于储罐多建于海边高湿地带,防止脱落,必须确保能紧密附着于混凝土表面,涂层与混凝土之间附着力不应小于1.5 MPa。底漆和中间漆附着力试验采用划格法;面漆完成后,最终采用附着力检测仪对油漆进行破坏性检测,油漆附着力检测采用拉拔试验检测。拉拔试验为破坏性试验,测试点数过多会影响外观质量,常规采用抽查检验,合格率要求在80%以上。

6)防碳化性能:周围环境中的二氧化碳造成混凝土碳化,所以表面使用的涂料须满足厚度、附着力要求,有效阻挡住二氧化碳的渗透[3]。

2 外罐涂漆工艺要求

混凝土基层表面应坚固、密实、平整。基层强度应符合涂装的施工要求,基面无起砂、起壳、裂缝、蜂窝麻面等现象。

基层必须干燥。混凝土表面含水率不宜大于6%,测量混凝土表面基层含水率可用塑料薄膜覆盖法检测,方法是:将尺寸为450 mm×450 mm的透明塑料薄膜周边用胶带粘贴牢固,密封在基层表面,避免阳光直射或受损,16 h后观察塑料薄膜内无水珠或湿气即为合格。遇阴雨天气,在涂装前应再检测混凝土表面含水率,合格后方可继续涂装。底漆完成后,其他各涂层的含水率目视检查。一台储罐做一次含水率测试用塑料薄膜覆盖法检测全罐含水率。如果施工或测试过程中,塑料薄膜产生破损或损坏,将重新更换进行检测。

底漆施工前,应将混凝土表面灰尘或流挂进行清理,可采用磨光机等工具打磨表面[4]。

对于受损区域修补:用锤子和扁铲或钢丝刷去除混凝土基层表面的松散层、浮浆层、污染物等,并获得粗糙、坚硬的基层表面。用环氧腻子修补,调配好的腻子应尽快使用。用于填平的腻子不能太厚,当填补厚度较厚时可分几次填平,待腻子干燥后尽快打磨平整并清洁。

工艺流程如图1所示。

图1 工艺流程图

基面处理:首先对基层松动部分彻底处理,用角向磨光机对混凝土凹凸不平处进行坡度打磨处理,使表面基层无明显凸起现象,检查表面平整度。清理表面后并进行含水率检测,合格后进行腻子修补工序。避免使含有盐雾的水汽浸入到混凝土内部,减少对混凝土的损坏,确保混凝土的使用寿命,需要对表面裂纹、气孔、蜂窝麻面、凹陷不平处用环氧腻子进行修补,修补后的表面打磨平整,近距离目视检查表面应无明显的缝隙和凹凸不平现象,腻子层越薄越好,保证涂装后的外观质量[5]。

用腻子补平应在底漆涂层完工8 h以后,调配好的腻子应尽快使用。用于找平的腻子不可太厚,可分次找平并打磨到规范要求的平整度。平整度符合要求后开始进行底漆涂装,采用无气喷涂或滚涂方法涂刷封闭底漆一道,使其渗透到混凝土表面形成漆膜,干漆膜厚度不小于30 μm。干膜厚度测量满足要求后进行中间漆涂装。

采用喷涂或滚涂的方法,对经过补平的混凝土表面涂装中间漆,中间油漆采用环氧云铁中间漆,涂装两道,干漆膜厚度不小于200 μm。面漆应在中间漆完全干透后涂刷。

采用喷涂或滚涂的方法涂刷面漆,面漆采用聚氨酯漆,涂装一道,干膜厚度不小于70 μm。

施工完成后,对涂层进行养护,涂膜需要自然养护7 d,在养护期间禁止人员踩踏避免其他施工对涂层造成破坏和损伤。

工艺执行的注意事项,混凝土基层表面牢固平整;基层强度符合下一道工序的要求,并且基层已经验收合格,在涂漆施工前,样板区初选承台走道上部罐侧壁,样板长3 m、高1.5 m,确定一块合适位置设置样板,按照技术文件要求,底漆涂刷完,做化格法检测,中间漆、面漆涂刷完,均作厚度检查,最终用附着力检测仪对油漆进行破坏性检测,合格后方可进行整个罐体涂漆的施工。穹顶涂料涂刷应在穹顶钢结构工程及管道安装完毕并移交后进行施工。为防止在施工过程中,人为、工具、油漆材料等对穹顶设备及设施破坏和污染,必须做好保护工作。根据现场实际情况,对设备及其他设施用塑料薄膜或彩条布包裹保护。

3 质量控制方法

基层处理检查参考《建筑防腐蚀工程施工质量验收规范》(GB/T 50224—2018)。外观检查要求表面清洁、牢固、不开裂、不掉粉、不起砂、不空鼓、无剥离和附着力不良的旧涂层。表面含水率检查,含水率检查参考标准《建筑防腐蚀工程施工质量验收规范》(GB/T 50224—2018)。采用塑料薄膜覆盖法,要求混凝土表面含水率不超过6%。油漆涂层外观检查,涂层外观检查参考标准《建筑防腐蚀工程施工质量验收规范》(GB/T 50224—2018)。

外观检查要求涂层平整,颜色均匀一致,无起泡、流挂、开裂、剥落、漏涂等现象。漆膜厚度检查,漆膜厚度参考《色漆和清漆漆膜厚度规定》(GB/T 13452.2—2008)、《建筑防腐蚀工程施工质量验收规范》(GB/T 50224—2018)。使用湿膜控制湿膜厚度或使用超声波涂层测厚仪检测干膜厚度。涂层质量按每一检验批次抽取若干点,以点的涂层干膜厚度算出平均值代表涂层的平均干膜厚度。要求涂刷的湿膜厚度应均匀一致,穹顶200 μm、墙体干膜厚度300 μm。附着力检测是非常重要的检查,附着力检测参考标准《色漆和清漆拉开法附着力试验》(GB/T 5210—2006)、《建筑防腐蚀工程施工质量验收规范》(GB/T 50224—2018)。使用拉脱式涂层黏结强度测定仪测定涂层附着力,面漆涂装完毕7 d后方可采用拉拔式试验检测油漆附着力[6]。该试验建议在模拟试块上进行。过程中也可以根据监理、总包要求结合现场实际情况抽检,因为是破坏性试验,不建议多做。结合其他项目经验及各方意见,最终移交验收时每个储罐至少抽查检验10个点。要求所测的点80%以上不宜低于1.5 MPa,其余点不低于1.2 MPa。

4 涂漆工艺应用

以上工艺及质量控制方法在某项目4个20万m3LNG储罐外罐混凝土涂漆施工中应用,储罐抽查3个点位,底漆和中间漆附着力试验采用划格法,由于底漆厚度不小于30 μm,罐壁中间漆不小于100 μm,灌顶中间漆不小于200 μm按照《色漆和清漆漆膜的划格试验》(GB/T 9286—1998)国标要求,划格间距,一般为涂层小于60 μm,硬质底材间距1 mm,121～250 μm硬底材,3 mm间距。底漆决定选用1 mm间距划格,中间漆决定选用3 mm间距。试验前,检查了刀具的切割刀刃,符合良好状态要求。导向装置使用三角尺,用均匀的切割速率在涂层上形成规定的切割数。所有切割都应划透至底材表面。划六横六纵网格。经过与《色漆和清漆漆膜的划格试验》(GB/T 9286—1998)试验结果分级表对比,试验结果最好评级0级,最差评级为1级,符合技术要求。

0级标准:切割边缘完全平滑,无一格脱落。

1级标准:在切口交叉处有少许涂层脱落,但交叉切割面积受影响不能明显大于5%。

A罐三个检查点,试验结果一致,底漆评级分别为1级、1级、1级。中间漆评级分别为1级、1级、1级评定通过符合质量要求。

4个储罐每罐三个检查点,试验结果,底漆评级分别为0级、0级、1级。中间漆评级分别为0级、1级、1级评定通过符合质量要求。

面漆采用附着力检测仪对油漆进行破坏性检测,油漆附着力检测采用拉拔试验检测。

每个储罐抽查3个点位:

A罐三个检查点,拉拔试验结果分别为13.45,12.56,8.16 MPa评定通过符合质量要求。B罐三个检查点,拉拔试验结果分别为15.06,11.08,10.25 MPa评定通过符合质量要求。C罐三个检查点,拉拔试验结果分别为19.99,15.30,16.17 MPa评定通过符合质量要求。D罐三个检查点,拉拔试验结果分别为11.41,13.24,13.28 MPa评定通过符合质量要求。

罐顶涂层干膜最小平均厚度底漆不小于30 μm,中间漆不小于200 μm,面漆不小于70 μm,总干膜厚度不小于300 μm。分别对每个罐的罐壁4处、灌顶3处、承台3处,分别进行了底漆、中间漆、面漆厚度检测。

A罐罐壁底漆、中间漆、面漆厚度见表1。