原油储罐的边缘板主要指的是底座外围和水泥基座相接触的那一圈罐壁。它是整个罐体与水泥基座进行连接的部位，也是承压的部位。这个部位特别容易存水，从而容易发生腐蚀。在储罐的腐蚀情况中，有 80%是发生在储罐底板上的。而在底板的腐蚀当中，边缘板的腐蚀所占比例为 60％。沿海地区的地基大多处在软土层中。罐底基础因为载荷以及环境温度的影响，容易出现沉降变形的情况。并且，在北方地区，冬季储罐顶部的坠冰会产生冲击，再加上高紫外光、高盐雾等条件，导致罐底边缘板的防腐材料严重开裂破损烟囱钢结构防腐，从而失去了对罐底部位的保护作用。
目前，国内常见的储罐边缘板防腐方法有涂覆 CTPU 弹性聚氨酯，还有涂覆防水涂料，以及缠绕防水胶带、矿脂油带等方法。这些材料大致可分为两类，一类是韧性较好的柔性材料，另一类是有较高机械强度的刚性材料。对于刚性材料而言，储罐边缘板自身的变形会导致防腐层容易出现开裂、翘起等问题；对于柔性材料，外来的冲击容易对防腐层造成破坏。设计出一种复合结构，这种结构由柔性材料与刚性材料组成，目的是解决大型原油储罐沉降变形容易导致防腐材料开裂、脱落的问题。
本文详细介绍了一种新型复合结构防腐层在北方沿海 10×104m³原油储罐上的首次实际应用情况，这种新型复合结构防腐层对大型原油储罐边缘板的保护具有重要指导意义。
1 .工程概况
某商业储备库处在北方沿海地区，其地质结构是软土层。这里处于高盐分、高紫外光以及高湿热的海洋大气环境中。罐体的设计容量为 10×104 m3，直径是 80m，周长为 251.2m，主要是用来储存进口原油的。外部设置了保温结构，边缘板原本的防腐层是由“矿脂材料+防水卷材”构成的，底部是水泥层。该防腐层出现了明显的起层脱落现象，防腐层出现了明显的塌陷积水现象，防腐层出现了未包覆完全等防腐层失效现象，并且防水卷材耐老化性差，能够轻易剥落。
储罐边缘板的防腐层失效主要是因为载荷和温度变化导致储罐变形。储罐底部边缘板指的是罐体底座与水泥基座结合的部位。罐体底部材质为碳钢，基座材质为混凝土，二者材质不同，膨胀系数也不同。随着外部环境温度的变化，经常会出现较大的膨胀和收缩情况，进而产生水平位移。储罐满载和空载时，罐体因受液柱压力作用会有一定变形，边缘板部位也会跟着变形。沿海罐区地基是易沉降的软土层，在冬季高寒环境中，坠冰冲击以及高盐分化学介质渗入等苛刻环境条件，会导致储罐边缘板防腐层出现翘边、脱落、起壳、材料失效等情况。见图 1。
图1 原油储罐现场照片
2 .施工方案
2.1 储罐边缘板防腐方案
大型储罐边缘板部位长期处于暴晒和淋雨的状态。这种情况下，所用的防腐材料需要具备防水以及防紫外线的特性。并且，由于储罐会随载荷和温度的变化而产生形变，所以所用材料必须有弹性和韧性，同时还要有很好的可塑性。另外，为了避免日常检修和冬季坠冰对防腐层造成磕碰损坏，防腐材料还必须具备抗机械冲击的特性。储罐边缘板受到环境的影响且遭到破坏，于是采用了新型的防腐层结构，其具体的防腐方案如附图 2 所展示的那样。
图2 储罐边缘板防腐、保护图示
储罐边缘板复合结构由“内层防腐层+外层防护层”构成。内层防腐层从内至外分别设置了防腐底漆层、中间填充层、防腐带层。外层外护层包含聚乙烯夹克外护主体、法兰以及配套的安装螺栓。
矿脂底漆层将底漆均匀涂敷于储罐壁板、储罐边缘板、水泥基座上表面以及水泥基座侧面上，其作用是改善混凝土基台和储罐钢板的表面质量。中间填充层在罐壁凹角处，从里向外使用矿脂胶泥进行填充过渡，从而在混凝土基台上形成斜坡，以引导雨水流出。油带层是用两层矿脂油带紧密贴覆在矿脂油和矿脂胶泥的施工区域，以此形成致密的油性防腐层。夹克外护紧密覆盖在矿脂带上面，为防腐层提供可靠的机械保护。
2.2储罐边缘板复合结构材料
（1）矿脂底漆
矿脂底漆是人造的。它呈淡褐色，是油性膏状的缓蚀化合物。其中含锈转化剂。能把金属表面的锈层转化为坚硬的螯合化合物。进而形成保护性封闭层。它可以除锈，也能防锈，有双重作用。施工时，把材料直接涂抹在钢结构表面。在潮湿环境中，防腐蚀性能很好。能让钢结构物在严酷的腐蚀环境下长期高效稳定地免遭腐蚀。
（2）矿脂胶泥
惰性矿脂、缓蚀剂、填料以及增强短纤维构成了胶泥状混合物。这种混合物组成稳定，既不会硬化，也不会固化。它具备优异的柔性、可塑性、绝缘性以及防腐蚀性能。它被用作填充嵌缝材料，并且能够形成一定的坡度。
（3）矿脂油带
矿脂油带的载体是无纺布。它是在含有复合防锈剂、稠化剂、润滑剂、填充剂等的特制矿物脂中浸渍而成的带状防蚀材料。对于腐蚀的钢铁表面凹凸不平的情况，矿脂油带能够全面覆盖在钢铁表面，并且能完全吻合。同时，它的致密性很好。矿脂油带属于同一系列的防腐蚀材料，矿脂底漆亦是。二者兼容，能相互粘结成一体，可完全隔绝基材与空气、水的接触，以此保护基材。矿脂油带为柔性材料，无需固化，施工便捷，还能连续施工。
（4）聚乙烯夹克外护
高密度聚乙烯夹克外护是热塑性树脂，其结晶度高且非极性。它耐热性良好，也耐寒性良好。化学稳定性较好，同时具有较高的刚性、韧性和机械强度，耐环境应力开裂性也较为出色。硬度比低密度聚乙烯好，拉伸强度比低密度聚乙烯好，蠕变性也比低密度聚乙烯好。在室温的环境下，它不溶解于任何有机溶剂。它能够耐受酸、碱以及各种盐类的腐蚀。同时，还加入了抗氧剂和紫外线吸收剂等物质，以此来提升聚乙烯夹克的耐候性能。
2.3防腐方案特点
内层材料选用永不固化的材质，其柔韧性能十分优异，能够克服因储罐温度和载荷发生变化而产生的变形影响。
外层材料选用高密度聚乙烯材料，它的耐候性能较为良好，能够耐受强紫外线的照射，也可以耐受高寒的环境以及温差急剧变化等情况。并且，其抗冲击性能较好，能够有效地抗击高处坠冰的冲击。
复合结构的密封防水性能较为良好。矿脂底漆以及矿脂带都属于憎水性的材料，这种特性能够阻断水汽进入的通道。
复合结构能对边缘板起到多重保护。三层结构相互补充，其保护效果比单一的防腐层要好。
采用法兰以及不锈钢螺栓进行紧固的连接方式，其松紧是可以进行调节的，这样的设计便于在现场进行更换和维修。
3施工方案优化
3.1现场存在的问题
在现场发现存在3个问题，会影响到施工方案的实施。储罐边缘板周围有部分异型结构件影响施工，这些结构件主要是接地点和阴极保护线缆；混凝土台基边缘宽度尺寸各不相同，坡面宽度变化多样，其宽度通常在 300mm 左右，最宽的位置是 370mm，最窄处为 280mm，而工厂预制的夹克防护是定尺的成品，这会对夹克外护层的贴合以及连贯性产生影响；罐体直径较大，周长较长，保护面积也大，单纯使用螺栓紧固缺少牢固的受力点，导致夹克外护层容易松弛脱落。在进行安装之前，需要针对这 3 个问题采取相应的措施来进行处理。并且，接地点的现场照片呈现为如图 3 所示的情况。
图3 接地点现场照片
3.2对存在问题的处理
3. 在整个底部罐壁一圈均匀分布焊接 6 个槽钢，将其作为夹克安装的支撑点和螺栓连接的紧固点，见图 5。
图4 接地扁钢焊接图
图5 槽钢支撑点焊接图
4.施工工艺
4.1施工流程
4.2 表面处理
施工时的温度需比露点温度高 3℃及以上。当风沙较大或者处于雨雪天气时，如果没有可靠的防护措施，就不应该进行现场施工。在施工之前，要把储罐原有的防腐层彻底清除干净，接着对其表面进行处理。对于水泥表面，应当清理得干净整洁，不能有灰土和杂质。因为该储罐的边缘板翘边情况较为严重，或者水泥表面凹凸不平的状况很严重，所以使用水泥砂浆进行了填充预处理。金属表面在除锈之前，需用溶剂和刷子把金属表面的油、油脂及其他杂质清理干净。接着清理了金属表面的浮锈以及松散的漆皮，而原有附着紧密的油漆被保留了下来。除锈之后，应对可能刺伤防腐层的尖锐部分进行打磨，并且要把附着在金属表面的磨料和灰尘清理干净。
金属表面预处理完毕后到涂刷矿脂底油之前的时间间隔最好控制在 4 小时以内。在这期间，要防止金属表面受潮以及受到污染。在涂刷矿脂底油之前，如果出现返锈的情况或者表面被污染了，就必须重新对表面进行预处理。
4.3 涂刷底漆
在罐壁上均匀涂刷底漆，同时在金属边缘板上也均匀涂刷底漆。在使用底漆之前，要将其充分搅拌均匀。底漆涂刷需做到均匀，不能有漏涂的情况，不能有凝块，也不能有流挂等缺陷。每千克底漆能够涂刷 3 至 5 平方米的表面。涂刷底漆与贴覆油带的时间间隔最好不要超过 1 小时。罐壁矿脂底油的涂刷高度为 15 厘米。
4.4填充矿脂胶泥
用矿脂胶泥去填充储罐边缘板与水泥基座之间的缝隙，从罐壁凹角处开始，由里向外使用矿脂带进行填充过渡，要确保表面平整且光滑，从里向外需形成一定坡度（大于 8°），这样能避免出现存水区域。填充的过程及效果可查看表 6。
图6 填充胶泥照片
4.5 贴覆矿脂带
贴覆矿脂带是整个施工工艺的核心环节，也是保证防腐质量的关键步骤。在贴覆时，要从水泥台面向下延伸 100mm 高度处开始粘贴防腐带。防腐带之间的搭边需保持 55%搭接。罐壁矿脂带的贴覆高度为 15cm。从水泥立面部分开始施工，如此能保证油带和油带之间呈上压下的形态，进而形成类似“檐板”的结构。油带防腐层不得出现皱褶、气泡等缺陷。在贴覆过程中，需用手将油带抚平。对于油带竖起的部分，要进行压实赶平处理，以使油带能均匀地与水泥面、金属面和罐壁贴合紧密。两段油带之间的搭接长度应不少于 100mm，且油带之间的搭边要保持 55%的搭接比例，如此便可保证达到双层缠绕的效果。见图 7。
图7矿脂带贴附照片
4.6聚乙烯外护夹克的安装
聚乙烯夹克可阻挡外来雨雪和紫外线的侵蚀，它作为第一道外护层。本次使用的外护方案采用 3 段固定方式，储罐罐壁处进行法兰固定，边缘板处进行法兰固定，边缘板基础侧面处也进行法兰固定。以“两段压中间”的方式搭接，即储罐罐壁处搭接在边缘板之上，边缘板基础侧面搭接在边缘板之上。聚乙烯夹克外护主体与法兰条通过塑料焊的方式连接。储罐壁板的夹克外护贴覆高度不小于 150mm，且比防腐层高度至少高 5cm；水泥基座侧面的外护贴覆高度不小于 50mm，且比防腐层高度至少高 5cm；储罐边缘板上表面、侧面以及水泥基座上表面的聚乙烯夹克外护贴覆宽度与现场尺寸保持一致。
聚乙烯夹克及法兰是在工厂预制好后运到现场的，其是根据储罐尺寸预制的。用 316L 不锈钢螺栓将它们进行连接组装。在安装之前，需要核对每个部位的规格尺寸。工厂预制定尺，每段长度约为 3m。然而，现场测量发现每个接地点的位置距离各不相同，这就有可能导致法兰连接处与接地点重合。制作了短距补偿片过渡连接，安装时需尽量避开重合点。安装过程中，要留意储罐弧度的变化，以便随时进行调整，并且要为后期调整预留余量。外护夹克的安装照片可查看图 8。
图8外护夹克安装照片
4.7后期维护
全部施工完成之后，储罐边缘板的防腐层全貌如见图 9 所示。从这张图中能够看出，这种复合结构。
防腐层的颜色是黑色，其表面光滑且平整。外护层的机械强度较高，能够有效地防止罐顶坠冰的冲击。外护层与储罐罐壁粘接得非常严密烟囱钢结构防腐，不存在缝隙，从而能够有效地起到防护作用。
聚乙烯材料伸缩性较高，热胀冷缩变形较大。冬天施工安装时，聚乙烯夹克处于收缩状态。夏天温度较高，夹克会膨胀，进而出现松弛情况。可通过螺栓将夹克调整至合适的松紧状态。
图9整体效果图
5.总结
采用的新型储罐边缘板复合结构防腐层，其特点为“内柔外刚”，这种防腐层有效地解决了北方沿海地区大型储罐边缘板材料所面临的老化、开裂以及破损等问题，并且取得了良好的应用效果。
在底部罐壁增设了支撑槽钢，这样就增强了支撑点，从而能够有效解决大型原油储罐夹克层的紧固问题。
