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| 油气管道内壁防腐编制说明 |
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发布者：zzy1 发布时间：2019/6/12 阅读：11次 【字体：大 中 小】 |
1、油气管道使用环境及腐蚀因素 因原油或天然气的开采，地质情况和腐蚀环境十分复杂。由于高温及高压的强力渗透作 用，加之原油及污水中的各类腐蚀介质(如 SO42-、NO3-、Cl -、F-、CN-、Ba+、Ca+等)和 有害细菌的侵蚀，加速了输油气管线、容器、贮罐的化学腐蚀和沉积结垢,不但缩短了设备 的使用寿命，造成企业成本的增高，并且严重地影响企业的正常生产。 另外，管道在运行过程中，当周围环境温度降低，管道内壁有冷凝水。金属表面腐蚀 主要是由于水、油气有害杂质造成的，一起构成了电化学腐蚀。 2、油气对防腐层作用 油气（污水）对一般的常温固化的环氧、呋喃、酚醛类的涂层主要腐蚀是因为酚类小分 子易穿透涂层，使有机涂层的分子结构发生溶胀、断裂。这就是说，在含有腐蚀介质的水溶 液中，较小的分子气体及介质容易进入到有机涂层中，使表面涂层变软、发生鼓泡、涂层硬 化、破损失去作用。 3、涂层表面的损坏 油气（污水）对一般的常温固化的环氧、酚醛类的涂层主要腐蚀是因为酚类小分子易 穿透涂层，使有机涂层的分子结构发生溶胀、断裂。另外，涂层在 65-70℃油气（污水）中， 温度较高协同作用下，使防腐涂层损坏。因为有机涂层有这一特性，如果涂层在纯水中可以 在较高的温度下使用。有较高的玻璃化转化温度。当含有一定的腐蚀介质的水溶液中使用， 玻璃化转化温度会下降许多。如环氧磁漆可以长期在80℃左右使用，但是在该条件下的水 溶液中只能在 60℃以下使用，还不能保证长期使用。 4、解决问题依据 一般内壁防腐蚀一般选用防腐涂层来解决。其作用机理为： 涂料涂层对基体金属的防腐作用主要是基于屏蔽作用，即通过涂层把金属表面与环境隔 离开，阻止腐蚀介质透过，从而屏蔽了基体金属，防止了电化学腐蚀进行。 通过以上分析采用防腐涂层解决储罐的腐蚀问题应该具备以下几点： ①极好的耐酸碱盐性能及耐油气腐蚀；②涂层具有极高的抗渗透能力；③在腐蚀性介质 中耐高温性能好。 分析目前我国在用的特殊防腐涂料，符合条件①、③可以找出。但是涂层长期在腐蚀性 介质中、高温下在一定压力下工作（薄涂层）目前还不好筛选。一般涂料在这样的压力下工 作不会使用太久。 推荐采用“钛纳米高分子合金涂料”（简称钛涂料），具体涂料名称为“有机钛含氟聚 芳醚酮共聚物的钛纳米高分子合金涂料”。已成功的解决了金属设备的各种腐蚀问题，为企 业带来了很好的经济效益。
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5、钛纳米高分子合金涂料的特点及指标 5.1 特点：通过钛纳米涂料在石油化工设备上使用解决了设备内壁的腐蚀。其主要构 成为，钛纳米高分子合金 涂料是将超微细氢化钛粉引入到高分子结构中，显著提高了涂层 材料的耐腐蚀、抗老化和导静电性；利用纳米氧化铝的陶瓷特性杂化改性含氟聚芳醚酮，显 著增强了涂层材料在高温环境下的热硬度和耐磨性；采用共混珠磨工艺将纳米钛前驱体基料 与纳米氧化铝改性含氟聚芳醚酮两种不相容的聚合物熔炼成高分子合金材料；有如下特点： ⑴由于结构中引入了金属钛，使其具备了卓越的防腐蚀性能，可以耐各种严酷环境下 的工况腐蚀。 ⑵性能稳定，耐自然老化，抗紫外线，耐电化学腐蚀和阴极腐蚀，比传统防腐涂料寿 命提供2~5 倍。 5.2指标：涂料的具体指标见表1、表2： 表1 钛纳米高分子合金重防腐底漆性能指标
序号 项 目 指 标 检验方法 1 涂膜外观 平整光滑 GB/T1729-79 2 密度，g/mL 1.6~1.8 GB/T6750-07 3 细度，µm ≤ 20 GB/T1724-79 4 粘度(25℃,涂-4)，s ≥ 60 GB/T1723-79 5 固体份含量，% ≥ 98 GB/T1725-79 6 干燥时间(25±2℃) 表干，h ≤ 实干，h ≤ 2 24 GB/T1728-79 7 附着力(拉开法)，MPa ≥ 12 GB/T5210-85 8 柔韧性，mm ≤ 1 GB/T1731-93 9 正向冲击，kg·cm ≥ 50 GB/T1732-93 10 反向冲击，J ≥ 90 GB/T1771-91 11 铅笔硬度，H ≥ 6 GB/T6739-86 12 耐磨性(500g砝码/r),20000次 失重≤1mg/g GB/T1768-79 13 耐液体介质性 30%H2SO4，30d 30%NaOH，30d 10%NaCl，30d 无变化 无变化 无变化 GB/T9274-88 14 耐中性盐雾性，10000h 腐蚀≤2级 GB/T1771-91 15 涂膜冻融试验(-20℃→常温→ 150℃各6h，循环10次) 不龟裂, 不脱落 附着力无变化 JG/T25-1999
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表2 钛纳米高分子合金重防腐面漆性能指标
序号 项 目 指 标 检验方法 1 涂膜外观 平整光滑 GB/T 1729-79 2 密度，g/mL 1.6~1.8 GB/T 6750-07 3 细度，µm ≤ 20 GB/T 1724-79 4 粘度(25℃,涂-4)，s ≥ 60 GB/T 1723-79 5 固体份含量，% ≥ 98 GB/T 1725-79 6 干燥时间(25±2℃) 表干，h ≤ 实干，h ≤ 2 24 GB/T 1728-79 7 附着力(拉开法)，MPa ≥ 12 GB/T 5210-85 8 柔韧性，mm ≤ 1 GB/T 1731-93 9 正向冲击，kg·cm ≥ 50 GB/T 1732-93 10 反冲击强度，J ≥ 90 GB/T 1771-91 11 铅笔硬度，H ≥ 6 GB/T 6739-86 12 耐磨性(500g砝码/r)，20000次 失重≤5mg/g GB/T 1768-79 13 耐液体介质性 30%H2SO4，30d 30%NaOH，30d 10%NaCl，30d 无变化 无变化 无变化 GB/T 9274-88 14 复合涂层耐盐雾性，10000h 腐蚀≤2级 GB/T 1771-91 15 涂膜冻融试验(-20℃→常温→ 150℃各6h，循环10次) 不龟裂, 不脱落 附着力无变化 JG/T 25-1999
5.3、几个数据 ⑴实验室浸泡：样棒浸泡的11 种酸碱进行了记录，试验时间365 天。实验结果见具体 情况表:3。 表3 化学介质浸泡试验表
序号 溶液名称 浓度% 试验时间（天） 结果 涂层耐蚀性
1 硫酸 5 365 表面涂层完好，无失光。 耐
2 硫酸 10 365 表面涂层完好，无失光。 耐
3 硫酸 30 365 表面涂层完好，无失光。 耐
4 氢氧化钠 5 365 表面涂层完好，无失光。 耐
5 氢氧化钠 10 365 表面涂层完好，无失光。 耐
6 硝酸 5 365 表面涂层完好，无失光。 耐
7 硝酸 10 365 表面涂层完好，无失光。 耐
8 盐酸 10 365 表面涂层完好，无失光。 耐
9 氯化钠 3 365 表面涂层完好，无失光。 耐
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10 土酸 365 表面涂层完好，无失光。 耐
11 氢氟酸 365 金属腐蚀没，剩下涂料涂
层，无失光，不发脆。
耐
⑵浸泡1年后图2、图3
图2 图3 30%硫酸 10%盐酸
⑶涂层强度对比 带防腐涂层的样管在30%的硫酸经过383 天的浸泡后。漆膜脱落后，进行了收集检查 项目如下：
乙烯基涂料 钛纳米涂料 陶瓷涂料 图 4 防护涂层的碎片 ⑷涂层的柔韧性检查 漆膜对折 1800后恢复，漆膜没有破碎。而其他 2种漆膜对折时稍有变形变脆断。
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图 5 涂弯曲试验
6、在石化污水管道应用 在大庆石化炼油厂埋地污水管道，根据以上的分析论证，2006 年8月采用聚合物涂 装体系（5道漆），对东排污水线5公里Ф820管道内壁进行了防腐施工，施工面积13000m2。 内壁防腐材料选择：金属管道内壁防腐与其他设备防腐相比有其自身的特殊性，就是 工程完成后没有可维修性。所以管道内壁防腐必须一次性做好。通过性能对比采用钛纳米聚 合物涂料综合效益是最佳的方案。 管道内壁采用钛纳米聚合物涂装体系，对5km、Ф820mm 东排污水管道内外壁进行了 防腐施工，施工面积13000m2。见图6、图7。 6.2结构层：管道内壁防腐层的结构如表1所示。 表4 管内防腐层的结构
图6 图7 管道内壁防腐 内壁防腐完 6.3效果:通过 10 年多使用效果很好，没有发现管线泄漏。管内壁防腐层的优点如下： ⑴附着力好。涂料本身与金属表面附着力很好，是涂料本身特点所决定的； ⑵不沾水。表面光滑，不结垢，可以减少介质流动的阻力； ⑶比一般特种防腐涂料抗渗能力强； ⑷在大庆地区条件下使用比一般的防腐涂料耐腐蚀； ⑸耐水性好。长期使用防腐涂层不会反粘、变脆。
防腐等级 涂料名称 采用道数 涂层厚度μm
加强型 底涂层
面涂层
底2
面3
底90
面150
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7、在石油化工上应用 ①大型储罐：为了解决大型储罐在石油化工环境中遭受化工大气及储罐内壁各种酸性介 质腐蚀。采用纳米有机钛基体聚合物防腐涂料，在炼油厂汽油罐、石脑油罐、污水处理罐、 地下污水处理池和乙二醇、苯乙烯中转贮罐内壁进行了防腐蚀涂装保护。经过 4 个大修周 期(10 年多)的考验，防护涂层仍然完好。 ②换热设备：石油石油化工由于换热器结垢严重，严重制约换热器的换热效果，浪费了 大量的能源。换热器损坏不仅使维修更新作业频繁，原材料和产品跑冒滴漏，有毒有害物资 侵害人身安全、污染环境，而且其造成的装置事故停车带来惊人的停产损失。 为了解决石油化工的生产介质“H2S-HCl-H2O”系统对换热设备管束的腐蚀，采用钛 纳米高分子合金聚合物对换热设备的碳钢管束进行防腐，成功解决了管束的腐蚀问题。可以 提高碳钢管束的使用寿命2~3 倍以上。
③石油化工装置的酸性水气体装置的含硫污水，对水罐及系统内容器腐蚀严重。在防腐 界称之为难啃的硬骨头。采用我国现有的特种防腐蚀涂料涂层不能解决问题。涂层使用有的 不到 3 个月便失去作用，导致罐壁应力腐蚀开裂。采用我公司生产的钛纳米高分子合金聚 合物，经过年的使用证明，该涂料涂层彻底解决了酸性水罐的问题，已在石油化工普遍应用。 ⑷在氢烃压力容器罐上使用，较好的解决了在含有 H2S、HCl 等多种介质的油气中， 60℃左右温度下及有一定压力下的腐蚀。为轻烃罐的防腐蚀找到了一种新方法。 总之，纳米钛与树脂化合后生成的多种全新涂料，具有耐腐性，用其涂覆的物品既能耐 沸水，又能在海水中浸泡10 年不损。同时，其涂层的硬度和耐磨性显著提高。国内现有的 防腐涂料没有很好解决的问题，该涂料已经成功的解决了。 8、承诺 根据酸性水罐的使用情况，采用钛纳米高分子合金涂料进行防腐可以保证防腐涂层使用 15年以上没有问题。
编制：王巍 江苏金陵特种防腐涂料有限公司 2019年4月13日
编者简历：原现单位，单位中国石油大庆石化公司，现服务于江苏金陵特种涂料有限 公司高级工程师，04年获首届防腐行业的最高荣誉奖 “中国防腐蚀大师”称号。设备腐蚀 与防护管理专业。专业特长，金属腐蚀与防护研究、防腐蚀设计、设备防腐蚀管理等。 中国腐蚀与防护学会会员；黑龙江省腐蚀与防护学会理事；省机械学会腐蚀与防护专
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业委员会副主任；大庆市自然科学技术成果评奖委员会专家委员会委员；大庆石油学院“机 械工程硕士生导师”；河北省防腐保温行业协会专家委员会专家；中国工业防腐蚀技术协会 专家委员会副主任。 发表论文《玻璃鳞片涂料在锅炉水处理阳离子交换器中的应用》等150 篇论文分别发 表在省、部级、国家级科技期刊上；2011 年出版《石油化工设备防腐蚀技术》一书；论文 获奖 54篇；科技成果 30项。多年所获的科技成果及所获荣誉证明，科研水平达到国内先 进水平。 |
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