科技成果转移转化系列案例解析（九）—运用防腐蚀科技成果对加油站地下油罐防渗漏环保改造

　　钱建华1，刘坐镇1，吴寿仁2

　　(1.华东理工大学华昌聚合物有限公司;2.上海市科学学研究所)

　　一、问题提出

　　我国现有加油站超过10万座，而许多加油站使用单层钢制油罐。单层钢制油罐常年埋设于地下，受到地下潮气侵蚀易发生腐蚀，存在巨大的渗漏风险。一旦发生渗漏，不易被察觉，到了被发现时，往往已经造成严重污染。单层油罐的油品渗漏是目前土壤和地下水有机污染的主因之一。石油类污染物中包含芳香烃、多环芳烃等多种有机物，具有致突变、致癌和致畸的“三致效应”，不仅污染环境，也会对人体健康产生危害。2007年中国地质科学院的科研人员在对苏南地区的29个加油站调查发现，超过七成存在渗漏;2010年对天津市部分加油站做了地下水样抽样调查，发现总油烃检出率为85%，强致癌物多环芳烃为79%。可见，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。

　　为加强地下水环境污染防治，国家先后颁布了一系列法律法规，如《水污染防治行动计划》(简称水十条)、《加油站地下水污染防治指南》等，提出“所有加油站的地下油罐应更新为双层储油罐或者设置防渗池，并进行防渗漏自动监测”。2017年6月，第十二届全国人大常委会审议通过的《全国人民代表大会常务委员会关于修改<中华人民共和国水污染防治法>的决定》指出，“加油站等的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”，并对2018年1月没有完成改造的加油站可“处二万元以上二十万元以下罚款”。随着这些法律、法规和标准的实施，将有大量加油站需要进行环保改造。

　　双层油罐是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，并安装泄漏检测系统。因此双层油罐在耐腐蚀和防渗漏方面有明显优势，是目前加油站防止油品渗(泄)漏普遍采用的有效措施。目前对加油站地下油罐防渗漏改造主要采用以下两种方案：

　　一是采用换罐技术。即将地下单层钢质油罐更换成双层油罐，双层油罐又主要分为SF型双层油罐(钢-复合材料复合双层油罐)和FF型双层油罐(复合材料-复合材料复合双层油罐)两种。

　　二是非开挖双层内衬防渗漏改造技术。即直接在原有埋地钢罐内表面制作复合材料双层内衬，在双层内衬中采用3D玻璃纤维织物形成贯通间隙，在中间间隙层安装泄漏检测系统用于监测泄漏。

　　换罐技术需要开挖，吊岀或移动原有的埋地油罐，手续复杂，施工难度大，存在安全隐患。非开挖技术仅在油罐内部施工，施工周期大约在15天左右，综合成本低。与换罐技术相比，非开挖内衬防渗漏改造技术具有明显的优势，特别适合于居民密集区、城市中心地区的加油站环保改造。

　　以非开挖技术对加油站进行改造，每改造一个加油站平均耗用2吨左右防渗漏树脂，树脂价格1.5万元/吨，内衬改造费用约为20万元，全国有十多万座加油站，可知市场容量是巨大的。

　　二、防渗漏改造方案的研发与实施

　　华东理工大学华昌聚合物有限公司(以下简称华昌公司)是从事合成树脂、耐腐蚀材料、防腐蚀涂料的研发、生产、销售、服务及防腐蚀工程和树脂基复合材料的高新技术企业。华昌公司是产学研结合的产物，因此历来重视产学研用结合工作，逐步实现了系列防腐蚀新材料技术成果的转化，形成了环氧乙烯基酯树脂、不饱和功能树脂、环氧树脂、水性环保涂料四大产品体系，在化工、化纤、石油、钢铁、有色、氯碱、造纸、电子、环境保护、交通运输、轨交车辆、新能源、建筑桥梁、体育休闲等领域得到广泛应用。

　　为抢占加油站环保改造市场，华昌公司将“加油站地下油罐防渗漏改造用环保新材料”作为公司“十三五”重点研发产业化项目。2010年成立了双层油罐防渗漏树脂研发小组，2013年起开展防渗漏树脂美国UL专项认证，2015年引进从事30多年复合材料资深专家，并成立了油罐修复事业部，专门负责加油站防渗漏改造的技术开发。研发及产业化历程如下：

　　一是组织防渗漏树脂研发。2010年开始，华昌公司就组织研发双层油罐专用防渗漏树脂，在原有对苯型树脂专利技术的基础上，通过分子结构设计得到了更高分子量和更高交联密度的MERICAN 9505防渗漏树脂，聚合后三维网络结构更加对称紧密，耐甲醇汽油溶剂性能和耐老化性能更好，其力学性能优良，具有较高的刚度，制成的油罐不易变形。

　　二是防渗漏树脂通过美国UL专项认证。2013年起开展防渗漏树脂UL认证工作，认证标准包括UL1746《钢制地下储罐外表面防腐蚀系统》和UL1316《用于石油产品、乙醇和乙醇汽油混合物的玻璃纤维增强塑料地下油罐》，主要测试项目包括空气烘箱老化、光与水暴露试验、冲击与冷暴露试验、耐腐蚀浸泡试验、渗透/溶解析出度试验。由防渗漏树脂制成的复合材料在20多种溶剂中历经270天浸泡，强度保留率达到了UL1746和UL1316标准的要求。同时，华昌公司建成UL认可的性能测试实验室。2016年，MERICAN 9505树脂率先在国内通过了美国UL1316和UL1746认证，并根据市场应用需要，先后配套认证了10多种适用喷射、手糊成型工艺的玻璃纤维纱或织物。

　　三是开展样罐防渗漏改造试验。2015年起，开展10 m3单层钢制样罐的防渗漏改造试验，包括喷砂除锈、与钢板粘接的底涂树脂开发与试验、树脂喷射工艺试验、树脂光固化试验，建立性能测试方法。同时，系统研究了复合材料双层内衬结构设计、铺层设计、贯通间隙设计、渗漏检测等，初步确定“美丽坚系统”的双层内衬铺层结构、内外壁厚度、贯通层结构、测漏系统。通过样罐防渗漏改造试验，建立了施工方案、检验标准和检测方法，明确了施工机具及测试仪器的清单。

　　四是利用废弃加油站地下储油罐进行防渗漏改造工程试验。采用样罐试验确定的“美丽坚系统”直接在废弃加油站的地下油罐内部施工，通过材料的施工，进一步完善细化了施工方案，确定了检测标准和检验方法，在原有检验项目的基础上进行了中间层容积检验和气密性试验。

　　非开挖内衬改造属于受限空间施工作业，对材料的安全、环保提出了更高的要求。华昌公司研发团队围绕“绿色、环保、节能、高效”的目标要求，不断研发绿色环保新材料，先后成功研发了光固化树脂、光固化预浸料、无苯乙烯树脂、光固化无苯乙烯树脂，并应用在加油站地下油罐防渗漏改造工程中，施工环境安全环保，大大提高了施工安全性，不再危害人体健康，使树脂材料体系不断丰富，材料性能不断提高，施工更加绿色、环保、安全，实现了生产、运输、贮存、施工、监测全过程清洁生产。

　　五是建立“美丽坚系统”。在上述试验工作的基础上，确定了“美丽坚系统”双层内衬结构、测漏系统、施工方案、检验项目、合格标准及检验方法，建立了集“材料、施工、检测”于一体的加油站防渗漏改造“华昌聚合物-美丽坚系统”。“华昌聚合物-美丽坚系统”采用非开挖方式进行内衬改造，使用自主研发并通过UL认证的防渗漏树脂，采取Ⅰ级或Ⅱ级滲漏检测系统，实现贯通间隙360°全覆盖连续贯通，具有实时监测功能，保持原有油罐支撑结构，形成了完整的3DFF型双层罐，符合国家相关标准要求。采用光固化树脂及预浸料，固化时间20min，大大提高了施工效率，缩短了施工周期。另外，产品中树脂含量稳定可控，提高了产品的质量稳定性。“华昌聚合物-美丽坚系统”共申请发明专利11项，授权发明专利2项， 授权7项实用新型专利。2019年3月，“华昌聚合物-美丽坚系统”成功通过中石化、中石油行业权威专家组的鉴定。

　　自2017年以来，“华昌聚合物-美丽坚系统”经过中石油、中石化、中油BP等体系100多座加油站在役油罐实际应用表明：施工过程安全环保、周期短，系统运行稳定、安全可靠。

　　六是授权加油站合作单位施工。华昌公司建立了加油站防渗漏改造“美丽坚系统”的示范工程后，将“美丽坚系统”授权给合作单位施工。对合作的施工方提出了如下的资质要求：

　　① 注册资本1000万元以上，工商税务登记及年检资料齐全;② 具有住建部颁发的“石油化工总承包施工三级”;③ 拥有至少一套符合“华昌聚合物-美丽坚系统”要求的施工机具;④ 至少有8名熟练的复合材料防腐蚀施工技术工人，若没有，需接受华昌公司组织的施工技术专业培训，所有技术工人需经考核合格，方可持证上岗。

　　经资质评审合格，向合作方发放“华昌聚合物-美丽坚系统”授权书，同意合作单位以华昌公司合作伙伴名义开展加油站地下储油罐防渗漏改造工程专项业务。

　　华昌公司采取集中培训与实际操作相结合的方式对施工单位进行培训，培训的内容包括：“美丽坚系统”及施工方案、密闭空间作业安全管理规定、不饱和树脂及固化、复合材料成型工艺、检验标准及测试方法等。

　　合作过程中，华昌公司在每个施工加油站向合作方提供该加油站地下油罐内衬改造“华昌聚合物-美丽坚系统”详细施工技术方案，并委派驻站技术工程师现场监督合作方施工过程，每月至少一次对站点进行现场巡访检查。

　　七是参与国家标准编制。2017年起，由中石化青岛安全工程研究院牵头，组织国家标准《加油站在役油罐防渗漏改造工程技术标准》的编制工作，对防渗内罐改造工程的设计、材料、施工、检验与验收等作了明确规定，标准于2019年10月正式颁布实施。华昌公司作为唯一的防腐蚀新材料生产研发单位参与《加油站在役油罐防渗漏改造工程技术标准》(GB/51344-2019)的编制工作，对防渗漏材料、施工及检验提出了明确的要求，对规范行业、引领复合材料健康发展起到重要作用。

　　自2016年以来，华昌公司双层油罐防渗漏树脂应用在SF型、FF型双层油罐上，实现营业收入3亿元。“美丽坚系统”在中石化、中石油、中海油的上千个加油站施工，新增工程收入2亿元。总之，加油站地下油罐防渗漏改造用环保新材料及工程业务新增收入5亿元，新增利润5000万元。

　　三、案例解析

　　第一，华昌公司是科技成果转化的产物。华昌公司的前身是华东化工学院化工厂，1981年华东化工学院将乙烯基酯树脂成果放在校办化工厂进行转化，1992年7月校办化工厂更名为现公司名称，并于1998年引入社会资本对公司进行改制，之后随着公司的发展壮大，多次引入社会资本。因此，华昌公司及其技术均源于华东理工大学，并依托华东理工大学材料、化工、环境等不同的学科资源，加快科技成果转化及产业化进程。可见，华昌公司因科技成果转化而生，并随着科技成果转化的深入实施而不断发展壮大。

　　第二，华昌公司始终坚持走校企合作道路。华昌公司源于校办企业，在其发展壮大的过程中，与多所高校建立了广泛的合作，并于2018年加盟以化工新材料著称的上海华谊集团。与华东理工大学材料学院共建华东理工大学防腐蚀技术开发中心，依托华东理工大学的学科优势和人才优势，在防腐蚀树脂的基本框架下，开展防腐蚀技术、新材料的开发和应用，不断开发新的产品品种，丰富了产品体系。华昌公司与清华大学核能与新能源技术研究院共建核纯树脂联合研究室，开展高温气冷堆核电站的核纯级树脂的研发、中试和产业化;与上海华谊集团投资有限公司共同出资成立“上海华谊树脂有限公司”，专业从事碳纤维复合材料用多官能团环氧树脂。另外，与上海华谊集团、上海飞机制造有限公司、上海石化、上海玻璃钢研究院、中复连众等结成战略联盟，开展民用航空、新能源、环境保护的新材料的研发和产业化。

　　第三，加油站防渗漏改造为防腐蚀技术应用带来了巨大的市场空间。许多制品往往存在腐蚀问题，并由此产生安全隐患和环境污染问题。加油站多使用单层钢制油罐，如没有进行防腐蚀处理，就会导致漏油并污染土壤、地下水等问题。华昌公司是因防腐蚀技术成果转化而生，40年来，一直在防腐技术领域辛勤耕耘着，深度参与防腐蚀技术研发和产业化应用，建立了广泛的社会网络，能够捕捉商机，并及时组织科研团队进行技术攻关。对于加油站的防渗漏改造，华昌公司通过组织科研攻关小组，并引进专业技术人才组建事业部，建立示范工程，抢滩市场急需，取得了显著成效，该业务成了华昌公司新的营收增长点。

　　第四，科技成果跨领域应用仍需进行艰苦的研发。运用防腐蚀技术进行加油站防渗漏改造，华昌公司自2010年组织研发团队进行科研攻关，并建立示范工程，前后花了多年的时间。这是科研攻关还是科技成果转化?这既是科研攻关，更是科技成果转化。科研攻关是针对所要解决的技术难题而言的，科技成果转化是基于防腐蚀技术应用推广而言的，两者的侧重点不同。在加油站防渗漏改造中，涉及材料、施工、设备、检验、渗漏监测等多方面问题，需要通过科研攻关加以解决，并通过建立示范工程使之得到加油站业主的认可。可见，科技成果转化包含科研攻关，通过科研攻关，解决科技成果跨领域应用的各种问题。这也说明，科技成果转化主体要有较强的能力进行科研攻关和成果转化。

　　第五，从“树脂销售”转型为提供“树脂、施工、设备、测漏”成套解决方案。科技成果转化及产业化是一个非常复杂的过程，必须解决好三个问题：一是研制出市场上适销对路的产品，即产品开发;二是批量生产出一致性好、质量合格、品质优良的产品，即工艺开发;三是将生产出的产品有效传递到目标客户(消费者)手上，即商业模式开发。

　　加油站地下储油罐防渗漏内衬改造工程包括材料、施工、设备、检测、测漏等，华昌公司先是建立防渗漏内衬改造示范工程，并就“加油站内衬改造——美丽坚系统”申请了专利，授权有石油化工三级资质企业施工，要求施工方从材料选购开始，严格按照“美丽坚系统”操作规程施工，参加国家标准《加油站在役油罐防渗漏改造工程技术标准》(GB/51344-2019)制定并严格执行国家标准。为保证合作方严格按照规程进行施工，华昌公司还组织了多期“美丽坚系统”的培训课程，并对参训的操作工人进行考试，考试合格的发放许可证，同时加强对施工单位的监管，按照检验标准进行测试，合格后才能进行下道工序。通过这些措施保障施工质量，控制住施工中存在的各种风险。

　　四、思考与启示

　　第一，科技成果转化与产学研用结合是华昌公司生存发展的基因。华昌公司源于科技成果转化，并通过产学研用结合，不断拓展防腐蚀技术成果的应用范围，实现科技成果的深度转化。在科技成果深度转化过程中，华昌公司有敏锐的嗅觉，一旦嗅出了商机，就组织技术开发、产品开发和工艺开发等，将商机变成实实在在的营收。而开发商机又需要扎实的技术基础、较强的研发能力和完备的研发体系。在自身能力和条件有限的情况下，华昌公司通过与高校、研究机构、其他企业的合作，弥补自身不足，增强自身优势，不断开拓新的领域、新的应用。可以认为，科技成果转化与产学研用结合是一块硬币的两个面，密不可分，构成华昌公司成长发展的重要因素。

　　第二，防腐蚀技术是共性技术。共性技术推广应用有其规律，即平时一般不太关注它，但当它成为瓶颈制约时才会用到它;使用时往往需要根据领域或行业要求进行再开发;一旦共性技术升级，则对该领域的整体技术水平有显著的提升。

　　许多物质如铁、铜、木材等，在使用过程中都存在腐蚀问题，只是程度不同而已。当腐蚀达到一定程度以后，就会产生各种问题，包括安全问题、环境污染问题、使用寿命缩短等。加油站储油罐就是如此。不同的物质或同一种物质在不同场景下使用，所使用的防腐蚀技术、防腐蚀材料、防腐蚀工艺是不同的，需要针对腐蚀介质、使用场景、防腐蚀工艺等进行产品开发、工艺开发。

　　同时，防腐蚀技术应用推广又取决于国家对安全和环保等要求的高低。加油站防渗漏改造就源于国家提高了环保要求，并修订了相关法律，制定了相关规定，加强了监测。这就为防腐蚀技术成果的转化提供了巨大的市场空间。这充分说明，科技成果转化受国家政策、法律法规的影响较大，有的是创造了需求，有的是抬高了门槛。本案例是两者兼而有之，正因如此，华昌公司在这一领域鲜有竞争对手。

　　第三，解决加油站防渗漏问题存在开挖、非开挖等多种解决方案。华昌公司提供的解决方案，成本低、施工周期短、安全可靠，同时建立了示范工程，通过培训和授权等方式，授权一批施工单位施工，使施工能力也有保障。可见，华昌公司在开拓加油站防渗漏改造市场上定位准确，有显著的竞争优势。

　　第四，注重创新体系与人才队伍建设。华昌公司作为一个知识密集型的高科技企业，为打造核心竞争力，已形成集配方设计、技术研发、成型工艺、检验测试、技术服务为一体的防腐蚀工程及复合材料研发中心。创新体系的建设要有强大的人才队伍作支撑。华昌公司既不断从研究所、高等院校引进专业人才，也高度重视人才培养，帮助核心员工建立职业发展规划，不断输送优秀科研人员进高校攻读博士、硕士学位。正是注重创新体系建设和技术创新人才的培养，从而积累了研发创新能力，拥有了一批自主知识产权，具有较强的市场竞争力，形成了较强的核心竞争力。