采用涂层技术是油田压力容器和储罐内防腐的主要方法。为保证容器 安全可靠运行,应该合理选择涂料类型,严格规范施工过程,准确检 测涂层质量。通过文献调研和现场工况分析,总结了涂层防腐机理和 失效机理、油田常用涂料的特性和适用条件以及涂层适用性评价方法, 同时提出了涂层施工质量控制的方法,明确了常用检测仪器对应的检 测项目,并从进罐查看、施工准备、表面处理和现场涂装等4个重要 环节具体分析了施工过程存在的问题,针对各种问题提出了解决措施。 据此将为油田压力容器和储罐内涂层的应用提供一定的理论和技术 支持,并将显著提高涂层的寿命和可靠性。
关键词: 防腐;内涂层;适用性;质量控制;检测 压力容器和储罐广泛应用于工业生产的各个环节,尤其在油田中油气 净化单元、炼化单元和储运单元等过程大量使用;因此,提高压力容 器和储罐的可靠性对油田的安全生产和经济效益具有重要的意义。目 前,服役中的压力容器和储罐主要采用的防腐方法有添加缓蚀剂、控 制介质温度、定期清除油泥与积液、加强维护保养以及喷涂涂料等, 但有效且经济的还是内涂层技术〔1〕。本文研究涂层的防腐机 理和失效机理,选择合适的涂料类型,并结合评价涂层适用性的试验 方法,控制涂层施工过程的质量,以及针对存在的问题提出解决对策, 旨在提高涂层的施工质量,延长涂层的使用寿命,保证容器的安全可 靠运行。
1涂层的防腐机理与失效机理 1.1涂层防腐机理涂层防腐的机理目前还未完全给出准确的分析, 被人们普遍认可的有如下5种作用〔2-5〕。
1)屏蔽作用。具有 一定厚度的致密涂层能直接隔离金属和腐蚀性介质的接触,阻止水、 氧及其他离子透过而腐蚀电池。
2)缓蚀钝化作用。涂层含有的某些 植物油酸与碱性颜料发生反应,得到具有缓蚀功能的皂类化合物;同 时,防锈颜料中的铬酸盐、磷酸盐和铅酸盐等在涂层吸水后溶解,与 基体金属发生钝化反应。
3)牺牲阳极保护作用。在涂料中加入锌粉 等比基体金属更活泼的金属,一旦发生电化学腐蚀时,锌粉等活泼金 属会作为阳极首先被溶解,间接保护了基体金属。
4)附着力作用。 涂层与金属表面的附着力可以避免涂层鼓泡或剥离,从而避免由于鼓 泡或剥离引起的涂层下水、氧气等腐蚀性介质的渗透压增大而加速腐 蚀性介质的渗透。5)电阻效应。涂层良好的电绝缘特性能阻止腐蚀 电池的形成,可有效抑制电化学腐蚀过程中阴极的放电现象和阳极金 属离子的溶出。 1.2涂层失效机理涂层失效一方面是由于涂层老化导致其性能下降; 另一方面是由于水、氧气和离子的渗透,在涂层微孔、不均匀等缺陷 处形成阴极区和阳极区,发生电化学反应而造成的〔6-7〕。腐蚀 引起涂层失效的典型现象是鼓泡和脱落等。
1)涂层鼓泡。涂层中 含有的气体挥发或涂层吸水都会引起涂层鼓泡,并随着腐蚀介质在涂 层内部的渗透,引起基体金属的腐蚀。随着腐蚀产物积聚,内压增强 也会引起鼓泡。涂层鼓泡如图1所示。
2)涂层脱落。当涂层的湿附 着力降低,水分子会穿过漆膜在金属基体表面形成水层,透过漆膜的 氧气就会溶解在水中,有了水和氧气,钢铁就有了腐蚀的条件,从而 会造成涂层大面积脱落或破损〔8〕。涂层脱落如图2所示。 2涂料选型 油田压力容器和储罐的防腐涂层大多采用环氧涂料、环氧玻璃鳞片涂 料、环氧导静电涂料和无毒环氧涂料,多为重防腐涂料,且是有机涂 料,主体成分是高分子材料或聚合物,具有良好的耐酸碱腐蚀性能。 SY/T0319-2012〔9〕标准中也对不同介质和工作温度 范围可选用的涂料种类做了规定。对于某些新型涂料,不确定其使用 性能时,应先进行试验评价,或要求厂家出具第三方检验机构进行相 关试验的正规报告。每种涂料均应提供详细的说明书,包括组成、主 要特性、用途、基本参数(颜色、光泽、固体份含量、干膜厚度、理 论用量、闪点和干燥时间等)、复涂间隔时间、表面处理、前道和后 道配套用漆、施工条件、施工方法、施工参数、包装及贮存、包装规 格、注意事项以及健康与安全等。 2.1无溶剂环氧涂料无溶剂环氧涂料是一种双组份反应固化型防腐 涂料,是由低黏度环氧树脂(双酚A或双酚F)、颜填料和助剂等合 成的。添加的固化剂采用低黏度改性胺,为绝缘型涂料〔10〕
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