陶瓷金屬防腐涂料在高含硫天然氣處理廠設備內防腐的應用

曹艷平 姚紅艷(四川石油天然氣建設工程有限責任公司容器制造廠，四川內江641000)

陶瓷金屬防腐涂料在高含硫天然氣處理廠設備內防腐的應用

曹艷平 姚紅艷(四川石油天然氣建設工程有限責任公司容器制造廠，四川內江641000)

隨著我國對高含硫氣田的開發日趨增多，對高含硫天然氣處理廠設備內壁的防腐也越來越受到重視。高含硫天然氣處理廠的設備內部具有運行溫度高，高含H2S、CL-、CO2等強腐蝕性介質，腐蝕環境惡劣等特點，一旦發生腐蝕，不僅會縮短設備的使用壽命，嚴重時還會發生泄露事故。為了有效杜絕設備內壁的腐蝕，延長設備使用壽命，保障生產安全，本文從腐蝕環境的分析、防腐涂料的選擇、防腐涂料的施工應用等方面，闡述了如何使用陶瓷金屬防腐涂料對高含硫天然氣處理廠設備內壁進行有效的防腐蝕保護。

高含硫；天然氣處理廠；內壁防腐；陶瓷金屬；防腐涂料

1 腐蝕環境分析

目前國內外對高含硫天然氣腐蝕因素的研究已經形成較為統一的認識，天然氣處理廠的生產設備、壓力容器大多采用碳鋼材料制造，H2S往往造成各類材料的氫致開裂和硫化物應力腐蝕開裂；CO2可以使體系進一步酸化，并誘發嚴重的局部腐蝕；CL-是腐蝕產物膜和鈍化膜的破壞者，高溫下誘發氯化物應力腐蝕開裂。當H2S、CL-、CO2等多因素共存時，在耦合作用下，各自腐蝕動力學過程的交互影響使得腐蝕問題變得更為復雜[2]。而且長期的電化學腐蝕，還會導致點蝕、坑蝕的出現。加之設備內部壓力較高，并伴隨急減壓工況，溫度高且溫度變化快，流體沖刷等復雜工況，會加劇腐蝕的發生。

2 內涂層防腐材料的選擇

陶瓷金屬涂料是一種高分子聚合涂料，由各種金屬、非金屬填料及改性環氧樹脂聚合而成，具有附著力強，耐磨、耐高溫，抗H2S、CL-和CO2腐蝕和電化學腐蝕，且具有較好的耐急減壓和耐溫度驟變性能。陶瓷金屬涂料主要性能指標見表1。

表1 陶瓷金屬涂料主要性能指標

3 陶瓷金屬涂料性能測試

在對比技術性能指標的同時，還進行了陶瓷金屬涂料與其他常用環氧酚醛類涂料試驗對比，將兩塊相同的鋼板試件按要求噴砂除銹達到Sa2.5級，錨紋深度40-60μm。然后按照兩種材料的使用說明要求分別涂裝到鋼板試件上，充分固化7d后，對耐強酸浸泡關鍵技術指標進行測試，測試結果對比如下：

將兩塊試驗樣板放置于5%硫酸試液，常溫下浸泡84d，要求涂層完好，不起泡，不開裂。

從試驗對比可以看出，在試驗結束后，陶瓷金屬涂料涂層完好，無起泡和開裂現象，符合要求。其他環氧酚醛類涂料涂層表面出現起泡現象，不符合要求。

4 陶瓷金屬涂料的施工工藝

4.1 施工環境要求

為保證陶瓷金屬涂料達到最佳防腐效果，當出現下列天氣情況時，如不采取有效措施不得進行施工。1）下雨、下雪、有霧2）環境溫度低于5℃。3）鋼材表面溫度和環境溫度低于露點溫度3℃以上。4）相對濕度大于85%。5）設備內表面結露。

4.3 表面預處理

在進行表面除銹前，應進行以下表面預處理：

1）使用清洗劑將設備內表面所有的油脂、油污清洗干凈。

2）使用電動砂輪機將所有的尖角、鋒利的邊緣必須磨圓，以增加防腐涂層與基材的接觸面積。

3）清除設備內表面的水分，先用干燥的抹布擦干大部分水分，然后用干燥的壓縮空氣進行吹掃干燥。

4.4 噴砂除銹

噴砂除銹是目前應用較為廣泛的除銹方法。噴砂除銹是用壓縮空氣為動力，將密集的小顆粒磨料高速噴射到鋼材表面，通過磨料顆粒的高速沖擊鋼材表面，從而達到清除銹蝕、氧化皮及其他污染物的目的。經噴砂除銹后的表面具有一定的粗糙度，有利于以提高防腐涂層在鋼材表面的附著力。

噴砂前應將噴砂除銹機、空氣壓縮機、噴砂管、氣管、油水分離器、空氣緩沖罐等正確連接。噴砂除銹機的一般工作壓力為0.4-0.8MPa。空氣壓縮機的排氣壓力一般選用0.5-1.2MPa，排氣量為5-10m3/min。

噴砂除銹所使用的磨料應清潔、干燥、不含雜質。磨料必須一次性使用，不允許使用回收磨料。

噴砂壓縮空氣必須干燥、清潔。在壓縮空氣氣源安裝過濾器和緩沖罐，是為了過濾壓縮空氣中的水分，使壓縮空氣干燥。

噴砂完成后先用人工將大部分磨料鏟出設備內部，然后用大功率真空吸塵器將剩余灰塵、磨料及其他雜質等清理干凈。不允許采用壓縮空氣吹掃。

灰塵和磨料清理完成后必須進行除銹等級、粗糙度、清潔度及鹽分測試。除銹等級必須達到Sa2.5級；粗糙度達到40-60μm，清潔度不得低于2級；鹽分度≤20mg/m2。

噴砂完成后必須在4小時內進行涂料的涂裝，如果表面返銹或超過4小時應重新進行噴砂除銹。

4.5 涂料的涂裝

4.5.1 第一道涂層的涂裝

噴涂前將噴涂機、空氣壓縮機、漆管、氣管、噴槍、油水分離器等正確連接。采用無氣噴涂時，必須保證噴涂壓力不低于190kg/cm2，噴嘴直徑為0.53-0.63mm。

在噴涂時，噴槍應盡量與待噴涂表面保持垂直。注意控制噴槍與待噴涂表面的距離，一般控制在350-450mm。應注意控制噴槍的行走速度。陶瓷金屬涂料一旦開始涂裝，必須一次性連續涂裝完成，中途不能暫停。且在涂裝過程中隨時檢查濕膜厚度，以確保第一道涂層的干膜厚度能達到600-750μm。

第一道涂層涂裝完成后必須充分固化至少16小時后才能進行下一道工序。否則會由于涂層的固化不充分導致整個涂層系統的失效。

4.5.2 第一道涂層固化后胺洗

陶瓷金屬涂層在固化過程中會產生胺析出現象，因此在涂裝第二道涂層前必須進行胺洗。采用高壓清洗機對涂層表面沖水清洗。清洗完成后，必須待涂層表面完全干燥后方可進行下一步工作。

4.5.3 第一道涂層掃砂噴錨

為增強第二道涂層與第一道涂層的層間附著力，在涂裝第二道涂層前，需要將第一道涂層用掃砂噴錨的方式增加粗糙度。

采用小型噴砂槍對第一道涂層掃砂處理，磨料使用60目棕剛玉，表面粗糙度達到40-60μm。掃砂過程中應注意避免過噴導致第一道涂層出現漏點。

4.5.4 第二道涂層的涂裝

按照與第一道涂層相同的方式及要求涂裝第二道涂層，第二道涂層的干膜厚度應達到300-375μm。第二道涂層涂裝完成后必須充分固化至少16小時后進行胺洗。

4.6 涂層質量檢驗

涂層整體充分固化后進行涂層外觀、涂層總厚度、漏點、附著力等檢查，并對檢查出的涂層缺陷進行修補。

5 陶瓷金屬涂料應用案例及使用效果

陶瓷金屬涂料因其優異的防腐性能和抗H2S、CL-和CO2腐蝕性能，在國內高含硫天然氣處理廠中得到大量應用。在川東北高含硫天然氣處理廠及磨溪第二天然氣凈化廠的建設中，原料氣分離器、再生塔回流罐、酸氣分離器、酸氣放空分離器等設備內壁均使用了陶瓷金屬涂料。在經過2年生產運行后檢查，陶瓷金屬涂層均完好，使用效果比較理想。

6 結語

有效的防腐涂層是設備正常安全運行的保障，通過技術對比和工程實際應用得出結論，陶瓷金屬涂料因其附著力強，耐磨、耐高溫，抗H2S、CL-和CO2腐蝕和電化學腐蝕，較好的耐急減壓和耐溫度驟變性能，能為高含硫天然氣處理廠設備內壁提供長效的防腐蝕保護，減少了設備內防腐涂層維修的頻率，節約了維修成本。同時延長了設備的使用壽命，確保設備安全運行，在高含硫天然氣處理廠中設備內防腐領域具有較高的推廣價值。

[1]牙亞萌，張勝利，李唯，等.高溫、含H2S環境的設備內壁陶瓷金屬涂層防腐技術[J].天然氣與石油，2016，34（2）：72-77.

[2]程鵬至，吳智暉.高含硫天然氣凈化處理裝置的防腐技術研究[J].中國石油和化工標準與質量，2013（4）：33-33.

[3]劉超鋒，林茹，孟慶樂，等.金屬基體陶瓷涂料的研究與應用[J].涂料工業，2007,37（9）：61-64.

[4]閆紹峰，張桂華.陶瓷金屬化涂料的研制[J].貴州化工，1999（3）：9-10.

[5]陸剛.概述陶瓷防腐涂料在機械設備上的運用[J].現代技術陶瓷，2015,36（4）：32-38.

[6]程家輝，郭建，傅公偉，等.陶瓷涂料研究進展[J].浙江化工，2014,45（1）：29-31.

曹艷平（1986-），男，籍貫：重慶潼南。于2009年畢業于東北石油大學油氣儲運工程專業，現工作于四川石油天然氣建設工程有限責任公司容器制造廠，助理工程。主要從事石油天然氣處理廠站建設中防腐涂裝、保溫、防火施工技術工作。