分析钢质储罐使用过程中罐体的变形及其相对于混凝土基座的位移和环境变化对罐底边缘板腐蚀的影响。阐述了贝尔佐纳高分子弹性单向膜对储罐罐底板边缘防腐及密封防水的机理。介绍了贝尔佐纳高分子弹性单向膜保护系统的施工工艺及工程应用效果。经过许多超过十五年的实际运行应用案例，证明该技术具有可靠的底板边缘防腐及防水作用，延长了钢质储罐使用寿命。                                                                    

罐底边缘板的腐蚀

钢质储罐的腐蚀主要包括罐内和罐外腐蚀两类，其中罐外腐蚀以底板腐蚀为主。而在钢质储罐底板下面的腐蚀中，罐底边缘板腐蚀是钢质储罐失效的一个主要原因。
因此，正确分析钢质储罐罐底边缘板的腐蚀机理，采取有效的防范措施是实现钢质储罐安全平稳运行，延长钢质储罐大修周期的重要保障。  

罐底边缘板外侧的腐蚀, 从边缘板外周边沿着半径方向向内依次为均匀腐蚀及点蚀，另外边缘板与最下层圈板的角焊缝及热影响区也存在一定程度的局部腐蚀。通常来说带保温层钢质储罐的腐蚀较常温储罐严重。另外，罐底边缘板存在着细菌腐蚀。

储罐边缘板发生腐蚀的主要原因在于电化学腐蚀。其电池反应可以分为阴极和阳极两个类型，对储罐边缘板腐蚀来说，其主要由阴极腐蚀所引起，并且导致边缘板发生腐蚀的主要原因在于金属及混凝土表面的水膜层，若雨水为酸性，其能够对混凝土的基层表面造成不同程度的腐蚀，进一步导致间隙缝扩大，也就导致金属边缘板发生腐蚀速率增加。
在钢质储罐运行过程中，或是其环境温度发生大幅度变化时，其金属边缘板会出现立体移位的情况，导致罐底板与混凝土之间出现裂缝，并且钢基与混凝土基的导热系数差异性较大，也会引起金属边缘板位移。钢质储罐进行负载时，静液压能够促使罐体沿水平方向向外部进行扩张，同时引起边缘板的塑性变形。当储罐无载荷时，罐体的变形可以得到恢复，而边缘板变形不会得到恢复而向上翘曲，导致与基座之间的缝隙扩大。

这些缝隙为外界的一些腐蚀介质如雨水、露水等入侵提供了一条通道。由于腐蚀发生在罐底与基座之间，不易观察，因而很容易被忽视。因此，采取可靠性并具有长生命周期的防护措施。
 
罐底边缘板的防护措施

根据上述罐底板边缘的腐蚀机理分析可知，罐底板边缘易受腐蚀主要是由于载荷和温度的周期性变化使其产生变形从而造成防护层被破坏。所以边缘板防护要采用的材料应具有防水性、防腐性、耐候性、较强的附着力和较高的弹性。即：防护系统不仅具有防腐性，还要求防护层是完整连续的整体，能真正隔离外面水、大气等的入侵；要求防护材料耐大气腐蚀、耐紫外线照射，不会产生影响防水性能的龟裂，耐高低温并且耐冻融性：要求材料能适应因储罐运行或载荷变化引起的底板变形，同时具有适当的凝集强度，施工后完全固化的时间短，固化后收缩或膨胀小。目前国内外已广泛使用具有封闭性能的异氰酸盐基聚合物、弹性聚氨酯类(CTPU)、丙烯酸类等高性能的防护材料。
 
贝尔佐纳高分子弹性单向膜特性及性能。贝尔佐纳高分子弹性单向膜是改性丙烯酸类的弹性防水涂层系统。该系统由贝尔佐纳高分子弹性单向膜，底胶和增强带组成。这种改性高分子丙烯酸涂层与增强带结合后形成一层坚韧、可塑的高分子弹性单向膜，它能紧密地贴合各种复杂形状的金属和混凝土表面（见图1）。此涂层系统可为几乎所有类型的基材提供长期并耐各种恶劣气候的保护，还可防止红外线和紫外线辐射，防止自然和工业污染。
 
 
图1  Belzona高分子弹性单向膜系统
 
贝尔佐纳改性丙烯酸的防水透汽单向膜特性（见表1），从而保证罐底边缘板内环境的干燥。考虑到对防火有严格要求钢质储罐如石油储罐等，贝尔佐纳高分子弹性单向膜具有防火阻燃性（见表1），适用于油罐等储罐的罐底板边缘防护。
 
表1 贝尔佐纳高分子弹性单向膜的主要技术指标 

项目	测试标准	典型值
水蒸汽渗透性	ASTM E-96	125.3g/m2(24小时)
防火阻燃性	根据ISO11925-2测试 根据EN13501-1认证	C s2 d0 级
抗紫外线性	ISO4892-2	无粉化/无变色 (照射8500小时以上)
抗撕裂强度	ASTM D624	增强横向  57 N/mm
		增强纵向  53 N/mm
拉伸强度	ASTM D412	增强横向  5275 psi
		增强纵向  3900 psi

 
 
英国贝尔佐纳高分子弹性单向膜系统施工工艺

    对基材表面进行有效处理，针对罐底边缘板金属基材的表面使用动力工具对其进行打磨以起到除锈的作用，对于混凝土基材可以使用钢丝刷或动力工具将表面的松动处以及浮层除去。也可采用喷砂的方法对罐底边缘板及混凝土基座（一般纵向长度为50cm左右进行表面处理，彻底除锈和粘附在表面的杂质矿物等。
罐底边缘板与混凝土基座间的缝隙用聚氨酯发泡剂填充并采用切削方式平整，然后再用 5cm宽的布基胶带粘附在发泡填充物表面上，便之过渡顺畅平滑。在罐底边缘板与混凝土基座上刷涂底胶的纵向长度一般为50cm左右。刷涂完底胶4小时后，即可在涂好底胶的罐底边缘板与混凝土基座上放好适当宽度的增强带并涂刷贝尔佐纳高分子弹性单向膜涂层。用刷子便整个涂层湿润，并要保证增强带面层上没有紧绷或起皱现象，按照规定的覆盖率进行涂层涂装。待其 2～4小时后，即可进行第二层弹性单向膜涂层涂装施工，表面应平整光滑，无任何针孔。贝尔佐纳高分子弹性单向膜系统粘合金属和混凝土表面，使罐底边缘板与混凝土基座形成一个整体，完全密封起来，有效应对储罐的载荷变化使罐底边缘板与混凝土基座立体位移的运动形态和环境变化的影响。
 
应用实例
 
在2005年某炼油厂采用Belzona高分子弹性单向膜技术对钢质储罐罐底边缘板进行密封防护(图2 图3)。经过长达15年的考验（图4 图5），Belzona高分子弹性单向膜系统与基面附着力依然表现良好，能很好地适应储罐的变形，具有良好的弹性、密封性和耐老化性能。
 
 
图2  炼油厂338-S-021A储罐外观(2005年)
图3  正在涂装Belzona单向膜的338-S-021A罐底边缘板(2005年)
图4  炼油厂338-S-021A储罐外观 (2021年)   
图5  338-S-021A储罐的Belzona单向膜完好（2021年）

 
钢质储罐边缘板发生腐蚀的原因主要在于对防护材料选材不当，未充分考虑边缘板在储罐运行和环境温度变化中发生立体位移现象，防腐结构设计仅对外层进行保护，忽略对相应的缝隙处进行有效的防腐密封处理，因此建议在实际钢质储罐边缘板防护设计中，需要根据腐蚀机理采取针对性的长期有效防腐防水保护措施，以保障钢质储罐长周期的安全平稳运行。在对油罐等有防火要求的储罐，建议选用具有防火阻燃性能的防护材料。
 
贝尔佐纳高分子弹性单向膜系统使储罐底边缘板与混凝土基座形成一个有机整体，且粘合力极强，具有透汽不透水的单向性并有良好的弹性、防火助燃性、密封性和耐老化性能，可为钢质储罐罐底边缘板提供长期的有效保护。

（作者：陆坤宏/ 贝尔佐纳高分子有限公司）