FRP内衬改造技术在加油站油罐的应用

曹建鸥，曹 峰

（江西省群力钢结构工程有限公司，南昌 331721）

0 引言

根据2019年最新的数据统计，我国国内大概有近12万座加油站，从20世纪90年代起，我国逐步将加油站油罐从地上更换到地下，至今已经在地下使用了20多年。加油站的传统单层钢制油罐由于埋地敷设，油罐长期处于地下腐蚀环境中，并因油罐内外壁腐蚀等原因而受到不同程度的损伤从而容易发生泄漏，造成土壤和地下水污染的事故。

随着人们环保意识的提高，国家对环境保护问题也日趋重视，因加油站埋地油罐泄漏而导致的土壤和水污染问题越来越引人注目。2018年1月1日我国新修订的《水污染防治法》正式施行，此次《水污染防治法》要求加油站等地下油罐应当使用双层罐或者采取建造防渗池等其他有效措施，并进行防渗漏监测，防止地下水污染[1]。

本文对采用FRP玻璃钢内衬技术在加油站油罐改造中的实际应用进行分析。油罐FRP玻璃钢内衬技术也叫油罐内衬法改造技术，单层钢制油罐内衬改造则是在原有单层油罐的内部进行清洗、喷砂、制作底层、制作间隙层、制作面层的一种工艺，使原来的单层油罐具备双层油罐的安全环保要求，在钢罐内部制作一个具备存储油品、防腐、防渗和渗漏检测功能的双层壁结构的玻璃钢内罐。

1 油罐内衬法的结构

内衬法油罐主要由在役钢制外罐壁、内涂层、贯通间隙层（中间夹层）、玻璃钢层、保护层和导静电涂层组成。如图1所示。

（1）内涂层

内涂层功能是采用复合材料覆盖在旧油罐内壁的涂层，是直接与原有钢罐壁接触的基础层。其作用为增加在役油罐的强度；在役钢制油罐提供一层防腐层。

（2）贯通间隙层（中间夹层）

图1 内衬法双层罐壁结构示意图

贯通间隙层功能是介于内衬内层与内衬外层之间，具有足够连续空间且独立封闭，用于渗漏检测的结构层。作为中间夹层，起到贯通间隙的作用；形成双层油罐夹层空间，以便于渗泄漏检测。

（3）玻璃钢层

玻璃钢层功能为将短切玻璃纤维等涂敷在结构层上所形成。作用为使油罐内衬具有足够的强度和刚度；构成双层空间的一侧外壁，并为导静电涂层提供粘结基础；可以有效地防止罐内油品腐蚀，使夹层空间的密封达到要求。

（4）保护层和导静电涂层

保护层和导静电涂层的功能为保护层可以让油罐内衬在燃油环境中增加使用寿命；导静电涂层是涂装在玻璃钢层上的一个防静电层，直接与储存液体接触。其作用是保护层防止油品与钢罐内壁接触；导静电涂层是将液体流动摩擦过程中产生的静电导入大地，避免静电放电。

2 油罐内衬法使用的材料

内衬法油罐要达到技术要求使用的功能，其涉及到的材料非常重要，油罐内衬法构成的主要有底涂料、无碱玻璃纤维、环氧树脂及不饱和聚酯树脂等。

表1 油罐内衬改造原材料标准

3 油罐内衬法改造施工工艺

3.1 施工工序

施工前准备→清罐→罐内壁除锈→钢罐内壁检测处理→FRP基础层制作→贯通间隙层制作→安装检测器→FRP加强层制作→间隙层真空测试→导电层制作→内衬层验收→整体验收交业主使用。

3.2 施工前准备

因项目是对加油站原有油罐进行改造，对加油站四周用彩钢瓦进行围挡，高度为2 m，并设置警示标识，禁止非施工人员进入。准许进入的相关人员须将手机及烟火及身上易产生静电的金属物品等放到加油站制定的收集柜中，进场人员必须穿戴防静电工作服。如图2所示。

图2 广东某加油站油罐内衬改造

3.3 清罐除锈

旧单层油罐残存的汽油柴油为高易燃易爆危险物品，因此改造前应对油罐进行清油清污。清油清污应尽可能抽出液体及强制通风，实时对罐内油气浓度进行检测，清理必须由专业资质施工队伍进行。罐内壁除锈采用化学除锈法进行油罐的除锈，除锈过程中无可燃气体产生，除锈剂性质稳定、无刺激性气味、无强腐蚀性，能够保障除锈人员的作业安全。如图3所示。

图3 旧油罐内部清污除锈

3.4 钢罐内壁检测处理

钢罐内壁表面除锈后应露出金属光泽，表面有一定的粗糙度，罐内边角等处进行预处理，采用树脂腻子填充，使边角处形成圆滑过渡，均匀涂刷树脂粘接剂，提高与FRP基础层的粘接强度，防止分层。

3.5 FRP基础层制作

FRP基础层的施工采用喷射工艺，采用树脂和短切纤维混合，将纤维装入喷枪剪切装置中，将混合后的FRP均匀的喷射在罐壁上，并脱泡。施工完毕后应进行电火花检测，电火花厚度检测大于或等于2 mm；巴氏硬度检测大于40 HBa。

3.6 贯通间隙层制作、安装检测器

将间隙层固定在FRP基础层上，构成夹层空间。安装泄漏检测系统，内衬法一般采用压力法或真空法进行夹层泄漏监测，在FRP加强层未固化时，应进行夹层导出管的安装，并在人孔处引出罐外。

3.7 FRP加强层制作、间隙层真空测试

FRP加强层施工采用喷射工艺，将FRP均匀的喷射在间隙层上，并脱泡。电火花检测厚度大于或等于4 mm；巴氏硬度检测大于40 HBa。在FRP加强层施工完成后，进行间隙层真空测试，发现问题便于及时修补。在间隙层导出管处接上真空泵和真空压力表，将间隙层空间抽真空到-40 kPa，测试持续30 min应无泄漏[2]。

室内监测系统采用液晶显示的真空式渗漏检测仪用负压法可对油罐进行实时监测。

3.8 内表面导电层制作

按照设计的铺设范围如图4所示，将剪裁好的碳纤维布浸润树脂后铺设在罐内，铺设的过程中要注意树脂含量的控制，在保证粘接良好的条件下，树脂含量尽量降低。碳纤维布之间的搭接长度为100 mm。铺设至人孔位置时，提前用除锈剂将人孔法兰直管段进行除锈，漏出金属光泽，将碳纤维布直接铺设在裸露的金属表面上。

图4 碳纤维铺设位置

4 检测和验收

（1）电火花针孔检测对FRP外层进行15 kV电火花全面积扫擦，无放电为合格。

（2）超声波厚度检测高强复合材料内衬成型产品的厚度规格为：FRP厚度大于或等于9 mm。如图5所示。

（3）巴氏硬度检测巴氏硬度测试应按照GB/T 3854《纤维增强塑料巴氏硬度试验方法》进行，测试内罐体FRP层表面巴氏硬度测得数值大于或等于36 HBa。

（4）间隙层压力测试贯通间隙缓慢加压至-35 kPa，保压30 min，以无降压、无泄漏为合格。

（5）抗静电性能测试采用专用仪器对罐内进行内壁表面电阻率测试，其表面电阻率应小于或等于1×109Ω。

图5 油罐内衬法施工情况

5 采用的先进真空导入技术

油罐内衬式还采用了核心真空导入技术，其优点如下。

（1）产品性能优良。真空导入工艺物理性能比手糊工艺和喷射工艺的提高50%以上。

（2）产品质量稳定。真空导入工艺受人工影响小，产品缺陷少。

（3）产品抗疲劳性能高。真空导入工艺纤维含量高，孔隙率低，层间强度高。

（4）环境友善。真空导入工艺是一种闭模工艺，改善工作环境，提高安全性。

（5）产品精度好。真空导入工艺产品内壁光滑，表面自然形成富树脂层，有效阻止渗漏，减少打磨和涂刷时间[3]。

（6）渗漏检测安全快捷。采用检测立管形式进行油罐的泄露检测，无需再罐体上开孔，施工快捷安全。

应用真空导入技术的内衬式油罐，使得旧罐内部制作双层油罐性能更加优越。经过改造后的双层罐完全符合GB 50156《汽车加油加气站设计与施工规范》中对于加油站储油罐进行双层油罐改造要求和标准。

6 结束语

加油站油罐内衬式改造，采用的是FRP内罐成型技术，是为了加油站在不进行大面积开挖更换油罐的条件下，在旧罐内部制作FRP双层油罐的技术，可完美解决油罐因腐蚀穿孔产生的漏油现象，满足环保要求。并具有以下特点：（1）无需移动现有油罐，无需破坏周围区域和设备，缩短加油站改造停业时间；（2）真空导入技术，施工周期短罐内不产生危险气体，安全性高，施工周期短；（3）内衬式油罐使用树脂和玻璃纤维混合成的玻璃钢材料，可以满足加油站油罐油品的储存；（4）内衬式油罐特殊的防静电工艺，使内衬整体导电，且表面电阻率小于或等于109Ω。

FRP玻璃钢内衬技术施工周期短、施工成本低、运维成本低、安全环保性好、油罐使用寿命长。该技术无需整罐开挖，只在油罐内部施工，缩短了施工周期[4]。施工成本低，改造费用约为同规格新双层钢罐的60%～80%，远低于新双层玻璃钢罐的价格；无需定期清罐，降低了运行维护成本；玻璃钢材料优良的防腐蚀性能使油罐能有效地抵御油品腐蚀，且对油品品质影响较小[5]。安装于贯通间隙层的渗泄检测系统能实时监测渗泄漏并及时报警；FRP玻璃钢材料对人体的损害小。内涂层的环氧树脂耐腐蚀性强，能保护在役钢制油罐的内壁不受腐蚀；玻璃钢能有效地抵御油品侵蚀，从而延长油罐的使用寿命。