玻璃鋼復材雙壁罐為油罐安全提供解決方案

1.   1.    前言

21世紀是石油的世紀，是能源的世紀，也是科技的世紀。在中國這個龐大的能源市場，石化行業也將開辟一個新紀元。對于石化行業和環境保護來說，儲油容器是最值得關注的部分，解決油類對地下水源土壤造成的嚴重污染是擺在世界各國的一大難題。目前我國加油站普遍采用單層鋼制臥式埋地油罐，油罐常年埋設于地下，易發生腐蝕。油罐的腐蝕引起鋼制埋地油罐的泄漏，造成土壤和地下水的污染。研究表明，使用10-15年的鋼制油罐易產生腐蝕泄漏現象。根據有關統計，我國擁有加油站超過10萬余座，40多萬個儲油罐，大部分已經使用10年以上，而加油站大多位于城市中心及交通干道沿線，數量大而分散，地下儲罐滲漏已成為地下水環境污染防治面臨的嚴重問題。而耐腐蝕性能優異的玻璃鋼復合材料恰恰為石化行業提供了可靠的選擇，在歐美等發達國家，加油站儲油罐強制要求必須使用雙層罐，避免安全、環保風險。因此，借鑒西方石化行業運輸、儲存環節的先進技術和經驗，我國也出臺了相關的標準規范，如《汽車加油加氣站設計與施工規范》（GB50156-2012）、《全國地下水污染防治規劃（2011-2020）》中均明確“加油站地下油罐應更新為雙層儲油罐或單層儲油罐加設防滲池，并進行防滲漏自動監測”。

隨著我國汽車工業和交通運輸業等的蓬勃發展，越來越多的加油站應運而生。這種油罐由于常年埋設于地下，受到地下水汽的侵蝕及電解腐蝕，極易造成油料的泄露及安全隱患，從而造成土壤和地下水的污染，甚至引起火災爆炸、人身傷亡事故。來自美國的研究報告表明：埋地油罐泄露對飲用水的污染將成為今后十年全球最大的環境威脅。隨著國家環境保護法律法規的日益健全和公眾環保意識的不斷增強，國家、社會、企業和相關方對加油站埋地油罐泄露污染問題也越來越重視。

玻璃鋼雙壁罐因其自身的耐腐蝕特性及其先進的真空泄漏檢測系統為環保提供了完美的解決方案，歐美的實踐也已證明，采用玻璃鋼雙壁罐是解決加油站水質及土壤污染的有力舉措。隨著國家“水十條”頒布，預計未來我國加油站需更換30多萬個埋地油罐，僅中國石化需要更換的油罐約10萬個，市場前景廣闊。

現在國際上關于玻璃鋼型雙壁罐的檢測標準只有美國UL實驗室制定的UL 1316（F-F雙壁罐）和UL1746（S-F雙壁罐）受到全世界的認可，2016年4月中石化的安工院率先和美國UL公司進行了戰略合作，由UL公司對安工院進行雙壁罐檢測項目的培訓，中石化也在UL 1316和UL 1746標準的基礎上推出了國內雙層油罐的行業標準：SH/T3177《加油站用埋地玻璃纖維增強塑料雙層油罐工程技術規范》、SH/T3178《加油站用埋地鋼-玻璃纖維增強塑料雙層油罐工程技術規范》。2016年5月中石化集團宣布“凡是新采購的雙壁罐必須先通過UL和安工院的檢測方可使用，沒有UL和安工院的認證標志不可以進入中石化的采購名單?！?/p>

2. 雙層儲油罐簡介

2.1雙壁罐結構

雙層儲油罐指由內罐和將內罐完全密封的外罐構成的儲罐，內罐和外罐之間具有間隙空間，用于安裝泄漏檢測系統。雙層罐相對于傳統的單層鋼制油罐在耐腐蝕和防滲漏方面都有著明顯優勢，是解決油品滲漏問題的最佳途徑。

地下儲油罐的發展歷程趨勢為：單層鋼制罐……雙層鋼罐（SS罐）……SF罐……FF罐。

SF型油罐內層罐殼體為鋼制，外層罐殼體為玻璃纖維增強塑料（FRP）；外層罐完整包容內層罐，外層罐殼體與內層罐殼體之間形成連續的貫穿間隙，兩層之間以夾層支撐材料形成夾層間隙。FF油罐內層罐和外層罐殼體由FRP成形，外層罐壁應完整包容內層罐壁，外層罐壁和內層罐壁之間形成連續的貫通間隙。SF型雙層油罐和FF雙層油罐外層罐壁由FRP材料制成，能夠有效抵抗來自地下水、微生物及土壤的侵蝕，而其貫通間隙可以設置24h滲（泄）漏監測的設施，使埋地油罐的風險可控。目前國外加油站的埋地油罐幾乎全部采用雙層油罐，SF罐和FF罐是其中兩種主要結構形式。

2.2雙壁罐的特點

SF油罐主要優點：（1）罐體外部抗土壤腐蝕；（2）鋼制內罐具有足夠的強度和可靠性；（3）多種容積可選，能夠制造較大容積的儲罐；（4）工藝成熟，制造成本低。FF罐的主要優點：（1）罐體不會發生內外腐蝕，結實可靠；（2）罐體用模具加工，一體化成型，結實可靠；（3）便于安裝，維護費用低。

2.3 雙壁罐的發展歷程

第一代，1960年代，德國首創鋼制雙壁罐，其內外殼層均為鋼鐵，外殼包覆內殼97%～100%的體積，且內外層間留有一定間隙，并采用電子真空泄漏檢測系統檢測泄漏發生；

第二代，1970年代，美國首創鋼內膽、玻璃鋼外殼，夾層設有電子真空滲漏檢測裝置；

第三代，全玻璃鋼雙壁埋地儲油罐，其內外雙層均采用玻纖增強復合材料，同時提高了儲罐內外表面的耐腐蝕性能。

3. 地下儲油罐的相關標準

4.雙壁罐用樹脂材料的UL認證要求（以通過UL1316和UL1746認證的MERICAN 9505測試數據為例）

加油站油罐中儲存介質主要為汽油、柴油等車用液體燃料，也包括甲醇汽油和乙醇汽油及少量的甲苯，內罐面臨著有機溶劑的腐蝕；在地下外層油罐面臨著外界酸性土壤條件、堿性土壤條件、地下水以及各種鹽溶液的電化學腐蝕。因此UL1316和UL1746中規定了雙壁罐制作材料的耐腐蝕及耐老化的性能指標要求。

4.1UL1316對材料試驗的主要測試項目包括風箱老化、光與水暴露測試、耐腐蝕浸泡試驗、沖擊和冷暴露試驗。

a.       d)冷沖擊試驗：樣條在-29℃下放置16小時，立即用兩個內徑108mm的鋼圈夾緊，將一個0.536kg的鋼球從1.8米的高度落下，表面不出現裂紋或破裂。

b.       4.2UL 1746對材料試驗的主要測試項目除風箱老化、光與水暴露測試、耐腐蝕浸泡試驗、沖擊和冷暴露試驗外，還包括耐腐蝕評價試驗、滲透/夾套溶出度試驗。

a.       c)耐腐蝕浸泡試驗：將試片浸泡溶液中30，90,180和270天，浸泡溫度一直保持38℃

要求1、浸泡實驗結束后，試片表面應當沒有起泡、軟化、開裂或其他損害情況；

2、在A溶液浸泡后要求其彎曲性能和沖擊強度的保留率50%以上；

3、在B型溶液中，要求保留率在30%以上。

5．石化行業標準SHT3177-2015（FF）和SHT3178-2015（SF）對雙壁罐制作工藝及材料的要求

a.       a)針對不同成型工藝對FRP罐體材料強度的要求

目前制作雙壁罐的主要工藝包括手糊、纏繞和噴射這三種，其中以噴射工藝采用的最多。制作S-F罐時主要使用噴射和手糊工藝，在制作F-F罐時才會同時使用到纏繞、噴射和手糊三種工藝。

a.       b)對不同種類雙壁罐厚度及含膠量的要求

SF罐厚度要求：

• 內層富樹脂層厚度≥0.5mm；
• 纏繞工藝與土壤接觸的外層設置≥0.2mm富樹脂層；
• 內罐結構層≥4.5mm ；
• 外罐結構層≥4mm 。

含膠量：

• 采用纏繞法含膠量為35%±5%；
• 采用噴射法含膠量為70%±5%；
• 富樹脂層含膠量≥90%；
• 油罐封頭宜和筒體整體成型。

FF罐厚度要求：

• 內層鋼罐筒體公稱厚度≥5mm；
• 內層鋼罐封頭公稱厚度≥6mm；
• 纏繞工藝與土壤接觸的外層設置≥0.2mm富樹脂層；
• 外罐結構層≥4mm 。

含膠量：

• 采用纏繞法含膠量為35%±5%；
• 采用噴射法含膠量為70%±5%；
• 富樹脂層含膠量≥90%

6．華昌公司雙壁罐成型配套解決方案

•  高分子量及高交聯度；
•  優良的耐腐蝕性能（耐酸、耐鹽溶液、耐極性溶劑）；
•  高剛度，不易變形，力學性能優良；
• 優良的耐熱性能，HDT達到126℃；
•  通過UL 1316和UL 1746的認證。

適用場合：

應用于噴射、手糊和纏繞等成型工藝，適合于制作具有一定耐腐蝕要求的玻璃鋼制品，如：單層儲油罐、鋼制儲油罐內襯、雙壁儲油罐等  。

華昌公司從2014年開始開展MERICAN 9505的UL認證工作，目前配套了多家玻纖廠商的纖維產品，為雙壁罐制作廠商提供了多種選擇。

目前華昌公司的MERICAN 9505雙壁罐樹脂已經在多家SF、FF廠商得到了批量應用。