玻璃钢复材双壁罐为油罐安全提供解决方案

1.   1.    前言

21世纪是石油的世纪，是能源的世纪，也是科技的世纪。在中国这个庞大的能源市场，石化行业也将开辟一个新纪元。对于石化行业和环境保护来说，储油容器是最值得关注的部分，解决油类对地下水源土壤造成的严重污染是摆在世界各国的一大难题。目前我国加油站普遍采用单层钢制卧式埋地油罐，油罐常年埋设于地下，易发生腐蚀。油罐的腐蚀引起钢制埋地油罐的泄漏，造成土壤和地下水的污染。研究表明，使用10-15年的钢制油罐易产生腐蚀泄漏现象。根据有关统计，我国拥有加油站超过10万余座，40多万个储油罐，大部分已经使用10年以上，而加油站大多位于城市中心及交通干道沿线，数量大而分散，地下储罐渗漏已成为地下水环境污染防治面临的严重问题。而耐腐蚀性能优异的玻璃钢复合材料恰恰为石化行业提供了可靠的选择，在欧美等发达国家，加油站储油罐强制要求必须使用双层罐，避免安全、环保风险。因此，借鉴西方石化行业运输、储存环节的先进技术和经验，我国也出台了相关的标准规范，如《汽车加油加气站设计与施工规范》（GB50156-2012）、《全国地下水污染防治规划（2011-2020）》中均明确“加油站地下油罐应更新为双层储油罐或单层储油罐加设防渗池，并进行防渗漏自动监测”。

随着我国汽车工业和交通运输业等的蓬勃发展，越来越多的加油站应运而生。这种油罐由于常年埋设于地下，受到地下水汽的侵蚀及电解腐蚀，极易造成油料的泄露及安全隐患，从而造成土壤和地下水的污染，甚至引起火灾爆炸、人身伤亡事故。来自美国的研究报告表明：埋地油罐泄露对饮用水的污染将成为今后十年全球最大的环境威胁。随着国家环境保护法律法规的日益健全和公众环保意识的不断增强，国家、社会、企业和相关方对加油站埋地油罐泄露污染问题也越来越重视。

玻璃钢双壁罐因其自身的耐腐蚀特性及其先进的真空泄漏检测系统为环保提供了完美的解决方案，欧美的实践也已证明，采用玻璃钢双壁罐是解决加油站水质及土壤污染的有力举措。随着国家“水十条”颁布，预计未来我国加油站需更换30多万个埋地油罐，仅中国石化需要更换的油罐约10万个，市场前景广阔。

现在国际上关于玻璃钢型双壁罐的检测标准只有美国UL实验室制定的UL 1316（F-F双壁罐）和UL1746（S-F双壁罐）受到全世界的认可，2016年4月中石化的安工院率先和美国UL公司进行了战略合作，由UL公司对安工院进行双壁罐检测项目的培训，中石化也在UL 1316和UL 1746标准的基础上推出了国内双层油罐的行业标准：SH/T3177《加油站用埋地玻璃纤维增强塑料双层油罐工程技术规范》、SH/T3178《加油站用埋地钢-玻璃纤维增强塑料双层油罐工程技术规范》。2016年5月中石化集团宣布“凡是新采购的双壁罐必须先通过UL和安工院的检测方可使用，没有UL和安工院的认证标志不可以进入中石化的采购名单。”

2. 双层储油罐简介

2.1双壁罐结构

双层储油罐指由内罐和将内罐完全密封的外罐构成的储罐，内罐和外罐之间具有间隙空间，用于安装泄漏检测系统。双层罐相对于传统的单层钢制油罐在耐腐蚀和防渗漏方面都有着明显优势，是解决油品渗漏问题的最佳途径。

地下储油罐的发展历程趋势为：单层钢制罐……双层钢罐（SS罐）……SF罐……FF罐。

SF型油罐内层罐壳体为钢制，外层罐壳体为玻璃纤维增强塑料（FRP）；外层罐完整包容内层罐，外层罐壳体与内层罐壳体之间形成连续的贯穿间隙，两层之间以夹层支撑材料形成夹层间隙。FF油罐内层罐和外层罐壳体由FRP成形，外层罐壁应完整包容内层罐壁，外层罐壁和内层罐壁之间形成连续的贯通间隙。SF型双层油罐和FF双层油罐外层罐壁由FRP材料制成，能够有效抵抗来自地下水、微生物及土壤的侵蚀，而其贯通间隙可以设置24h渗（泄）漏监测的设施，使埋地油罐的风险可控。目前国外加油站的埋地油罐几乎全部采用双层油罐，SF罐和FF罐是其中两种主要结构形式。

2.2双壁罐的特点

SF油罐主要优点：（1）罐体外部抗土壤腐蚀；（2）钢制内罐具有足够的强度和可靠性；（3）多种容积可选，能够制造较大容积的储罐；（4）工艺成熟，制造成本低。FF罐的主要优点：（1）罐体不会发生内外腐蚀，结实可靠；（2）罐体用模具加工，一体化成型，结实可靠；（3）便于安装，维护费用低。

2.3 双壁罐的发展历程

第一代，1960年代，德国首创钢制双壁罐，其内外壳层均为钢铁，外壳包覆内壳97%～100%的体积，且内外层间留有一定间隙，并采用电子真空泄漏检测系统检测泄漏发生；

第二代，1970年代，美国首创钢内胆、玻璃钢外壳，夹层设有电子真空渗漏检测装置；

第三代，全玻璃钢双壁埋地储油罐，其内外双层均采用玻纤增强复合材料，同时提高了储罐内外表面的耐腐蚀性能。

3. 地下储油罐的相关标准

4.双壁罐用树脂材料的UL认证要求（以通过UL1316和UL1746认证的MERICAN 9505测试数据为例）

加油站油罐中储存介质主要为汽油、柴油等车用液体燃料，也包括甲醇汽油和乙醇汽油及少量的甲苯，内罐面临着有机溶剂的腐蚀；在地下外层油罐面临着外界酸性土壤条件、碱性土壤条件、地下水以及各种盐溶液的电化学腐蚀。因此UL1316和UL1746中规定了双壁罐制作材料的耐腐蚀及耐老化的性能指标要求。

4.1UL1316对材料试验的主要测试项目包括风箱老化、光与水暴露测试、耐腐蚀浸泡试验、冲击和冷暴露试验。

a.       d)冷冲击试验：样条在-29℃下放置16小时，立即用两个内径108mm的钢圈夹紧，将一个0.536kg的钢球从1.8米的高度落下，表面不出现裂纹或破裂。

b.       4.2UL 1746对材料试验的主要测试项目除风箱老化、光与水暴露测试、耐腐蚀浸泡试验、冲击和冷暴露试验外，还包括耐腐蚀评价试验、渗透/夹套溶出度试验。

a.       c)耐腐蚀浸泡试验：将试片浸泡溶液中30，90,180和270天，浸泡温度一直保持38℃

要求1、浸泡实验结束后，试片表面应当没有起泡、软化、开裂或其他损害情况；

2、在A溶液浸泡后要求其弯曲性能和冲击强度的保留率50%以上；

3、在B型溶液中，要求保留率在30%以上。

5．石化行业标准SHT3177-2015（FF）和SHT3178-2015（SF）对双壁罐制作工艺及材料的要求

a.       a)针对不同成型工艺对FRP罐体材料强度的要求

目前制作双壁罐的主要工艺包括手糊、缠绕和喷射这三种，其中以喷射工艺采用的最多。制作S-F罐时主要使用喷射和手糊工艺，在制作F-F罐时才会同时使用到缠绕、喷射和手糊三种工艺。

a.       b)对不同种类双壁罐厚度及含胶量的要求

SF罐厚度要求：

• 内层富树脂层厚度≥0.5mm；
• 缠绕工艺与土壤接触的外层设置≥0.2mm富树脂层；
• 内罐结构层≥4.5mm ；
• 外罐结构层≥4mm 。

含胶量：

• 采用缠绕法含胶量为35%±5%；
• 采用喷射法含胶量为70%±5%；
• 富树脂层含胶量≥90%；
• 油罐封头宜和筒体整体成型。

FF罐厚度要求：

• 内层钢罐筒体公称厚度≥5mm；
• 内层钢罐封头公称厚度≥6mm；
• 缠绕工艺与土壤接触的外层设置≥0.2mm富树脂层；
• 外罐结构层≥4mm 。

含胶量：

• 采用缠绕法含胶量为35%±5%；
• 采用喷射法含胶量为70%±5%；
• 富树脂层含胶量≥90%

6．华昌公司双壁罐成型配套解决方案

•  高分子量及高交联度；
•  优良的耐腐蚀性能（耐酸、耐盐溶液、耐极性溶剂）；
•  高刚度，不易变形，力学性能优良；
• 优良的耐热性能，HDT达到126℃；
•  通过UL 1316和UL 1746的认证。

适用场合：

应用于喷射、手糊和缠绕等成型工艺，适合于制作具有一定耐腐蚀要求的玻璃钢制品，如：单层储油罐、钢制储油罐内衬、双壁储油罐等  。

华昌公司从2014年开始开展MERICAN 9505的UL认证工作，目前配套了多家玻纤厂商的纤维产品，为双壁罐制作厂商提供了多种选择。

目前华昌公司的MERICAN 9505双壁罐树脂已经在多家SF、FF厂商得到了批量应用。