油田金属储罐外防腐涂层结构的研究

油田金属储罐外防腐涂层结构的研究

大庆油田工程建设有限公司化建公司黑龙江大庆136000

摘要:随着油田开发的不断深入,金属储罐运行时间的延长,金属储罐腐蚀、老化等问题日益突出。建立并完善油田储罐外防腐涂层性能的评价方法,有针对性地筛选、改性或开发性能优良、价格适宜的防腐材料,优化防腐结构,对于延长储罐的使用寿命,延长维修周期具有重要的意义。本文主要是对油田金属储罐外防腐涂层结构进行了相应的分析,在这个基础上提出了下文中的一些内容。

关键词:金属储罐;外防腐涂层;腐蚀

1导言

采用性能较好的外防腐涂层在采油一厂的清水罐、转油罐等户外储罐应用,并进行现场跟踪检测,研究涂层附着力、介电性和粉化率等随时间的变化,最终对各涂层的防腐蚀性能进行评价,从而评价各种涂层结构性能的相对优劣,与试验评价出的涂层结构防腐性能情况相对比,检验试验结果的准确性。

2防腐蚀涂料的防腐蚀机理

30年前,人们就认为涂料防腐的机理是在金属表面形成一层屏蔽涂层,阻止水和氧与金属表面接触。但是大量研究表明,涂层总有一定的透气性和渗水性,不可能达到完全的屏蔽作用。涂料防腐的机理是:聚合物的某些基团吸附在金属表面,阻止了被水的取代;如果水和氧对涂层的渗透性小,能进一步提高其防腐蚀性能,涂料中的基料如果耐皂化,则防腐性更好。一般认为涂料防腐蚀机理有;(l)屏蔽作用:阻止腐蚀介质和金属表面的直接接触;(2)钝化作用:改变金属表面性能,使其电极电位往正的方向移动:(3)防锈颜料的保护作用;(4)阴极保护作用:涂层的电极电位比被保护的金属更负,在腐蚀电池中作为阳极而“牺牲”,保护了阴极金属。值得注意的是,涂膜仅能阻止腐蚀的开始,而很难使己发生的腐蚀减缓。金属储罐涂层外防腐的机理也是如此。

3涂装方法的选择

涂装方法很多,每种方法又各有其特点和一定的适用范围,采用正确的涂装方法是获得良好涂层的关键之一,所以必须根据涂装对象(材质、形状及尺寸和表面状态等)技术要求、涂料品种、设备条件和使用环境等具体情况,正确选择合适的涂装方法,以达到高质(涂膜性能好)、快速(涂装速度快)、节约(消耗低)的效果。主要的涂装方法有手工涂装和机械涂装两种。手工涂装又分为刷涂和滚涂两种。机械涂装又有喷涂(有气喷涂、静电喷涂、高压无空气喷涂)、浸涂、机械滚涂、淋涂、电泳涂、粉末涂(流化床涂法、静电流化床涂法、粉末静电喷涂法、粉末散布法、火焰喷涂法、弥散胶体法和粉末涂料电泳涂法)等。金属储罐外防腐一般采用刷涂或高压无气喷涂。

4金属储罐外表面防腐蚀涂层的结构

金属外防腐涂层结构大体上可以分为复合结构和单一结构。复合结构是指由涂料层和其他材料层共同构成的防腐涂层,如外防腐有采取一层涂料、一层胶带或者一层涂料、一层胶带、一层涂料等结构;又如金属储罐外防腐往往和保温结构共同存在,保温层其主要的作用是保温,同时也起到防腐的作用,如没有保温层时,一种涂料防腐效果很好,但耐候性差,需要再涂装一层耐候性能良好的涂料,有了保温层就不再需要这层涂料了,保温层起到外层涂料的作用。单一结构涂层仅由涂料构成。对单一涂层结构还可以细分为一层结构、两层结构和三层结构等。不同的漆层的涂料的化学成分是不同的,其特性和功能也不同。实际上采取单一涂层的时候很少,因为一种涂料很难达到防腐各种指标的要求和理想的防腐效果。只有综合利用不同的涂料的不同特点,才能达到好的防腐效果和合适的防腐寿命。

5影响金属储罐外防腐寿命的环境因素

5.1温度和湿度

按一般规定,最佳涂装环境的气温为20℃左右,相对湿度小于75%。但由于被涂装物体安装地点、施工季节等条件限制,有时难以保证上述理想条件。不过凡是要求常温干燥的涂层,涂装时还是要尽量使其接近于这种状态为好。如果遇到气温过高或者气温过低、湿度比较大的情况下,甚至施工受季节影响较大时,一般不宜进行施工,这时,或者考虑采取补偿措施,或者暂停施工。

5.2腐蚀性介质的作用

在化工厂进行涂装,由于空气中含有煤烟、二氧化硫和微量焦油,给涂装带来不利影响,必须采取适当措施加以防范。在露天环境中进行涂装时,应搭设临时性遮蔽棚,以保证尽量少地受外界影响。

6油田金属容器、储罐防腐保温大修技术分析

6.1选择性能最适合的防腐涂料

针对不同部位需选用不同的材料。①储罐外底板,直接接触于罐基础面,可对电流阴极进行保护,因此对涂层则要求其耐久性与耐水性较好。此外,由于需对阴极进行保护,因此对其耐阴极剥离性能要求较高。在此推荐使用聚氨酯涂料与环氧类涂料,其性价比较高,且技术也比较成熟。②储罐外壁。在工业大气腐蚀环境中要求涂层具有优良的防锈能力、附着力、抗紫外线能力、施工性能等。当前使用较多的为环氧富锌底漆以及丙烯酸聚氨酯面漆。③储罐内底板与内壁。油罐中该部位腐蚀最严重,主要是受到原油沉积水介质的影响。该部位一旦出现腐蚀便会呈现出电化学腐蚀特征,同时表现出点蚀或者局部腐蚀倾向,易出现腐蚀穿孔。在此需采用牺牲阳极阴极保护配合环氧重防腐蚀涂层。罐底板可采用的涂料为硅酸锂富锌涂料,可对底板进行阴极保护,并且施工较方便,可环保。

6.2对罐体金属表面进行清理

这是重要环节之一,可对涂层表面附着力产生直接影响。在此环节中可使用钢板抛丸清理法,在我国使用较多,主要步骤为:钢板表面预处理,而后进行抛丸处里,卷板后喷上底漆,罐体施工结束后清理罐体焊道,将底漆补涂好,再开展中间漆与面漆喷涂工作。

6.3对储罐保温结构进行优化

当前主要使用珍珠岩保温结构,建议停止使用,并依据不同温度选取不同储罐保温结构:温度<80℃可使用聚氨酯泡沫喷涂保温结构,温度>80℃且<100℃,则使用前一种加硅酸盐保温涂料;若温度超过100℃,则使用纤维喷涂保温结构。此外,聚氨酯复合涂层以及氯化橡胶复合涂层这两种新型结构具备较好的防腐以及耐候性能,且成本花费少,可用于外防腐工程中;特种内防腐环氧漆同样具备上述性能,可在内防腐工程中使用。

6.4采用金属热喷涂技术

该方法是使用热能熔化金属,而后再使用拥有一定压力的气体使其形成微粒,在金属材料面上进行喷涂,以形成保护层。刚投入使用的金属储罐可使用该技术,主要是对其底板与内壁进行热喷涂,而后采用封闭剂使其封闭,这样能够保证防腐效果具有长久性。当前在油田中已经广泛使用热喷涂铝和锌技术,锌覆盖于材料表面后具有成膜与阴极两种保护作用,可有效避免钢体腐蚀,而铝则具备机械保护作用。采用热喷涂技术其效果可持续20至30年,相比油漆与重防腐涂装长远得多。

7结论

综上所述,油田储罐主要存在油罐腐蚀、清水罐和污水罐腐蚀以及保温容器腐蚀现象,本文则提出了几条技术措施,主要包括选择性能最适合的防腐涂料、对罐体金属表面进行清理、对储罐保温结构进行优化以及采用金属热喷涂技术。以期能够通过上述针对性技术对油田金属储罐防腐保温性能进行优化改善,使其效果更长久,从而确保油田运行的安全性与可靠性。

参考文献

[1]李化钊,王淑英.大庆油田金属容器、储罐防腐保温大修技术研究[J].全面腐蚀控制,2002,02:33-36.

[2]王锐.大庆油田金属容器、储罐防腐保温大修技术[J].科技与企业,2015,01:215.

[3]周松,项勇.太空隔热涂料在大港油田金属储罐保温上的应用[J].石油石化节能,2015,03:25-26.

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