陶瓷金屬防腐涂料在高含硫天然氣處理廠設(shè)備內(nèi)防腐的應(yīng)用

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

陶瓷金屬防腐涂料在高含硫天然氣處理廠設(shè)備內(nèi)防腐的應(yīng)用

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

隨著我國(guó)對(duì)高含硫氣田的開(kāi)發(fā)日趨增多，對(duì)高含硫天然氣處理廠設(shè)備內(nèi)壁的防腐也越來(lái)越受到重視。高含硫天然氣處理廠的設(shè)備內(nèi)部具有運(yùn)行溫度高，高含H2S、CL-、CO2等強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)，腐蝕環(huán)境惡劣等特點(diǎn)，一旦發(fā)生腐蝕，不僅會(huì)縮短設(shè)備的使用壽命，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)發(fā)生泄露事故。為了有效杜絕設(shè)備內(nèi)壁的腐蝕，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，保障生產(chǎn)安全，本文從腐蝕環(huán)境的分析、防腐涂料的選擇、防腐涂料的施工應(yīng)用等方面，闡述了如何使用陶瓷金屬防腐涂料對(duì)高含硫天然氣處理廠設(shè)備內(nèi)壁進(jìn)行有效的防腐蝕保護(hù)。

高含硫；天然氣處理廠；內(nèi)壁防腐；陶瓷金屬；防腐涂料

1 腐蝕環(huán)境分析

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)高含硫天然氣腐蝕因素的研究已經(jīng)形成較為統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，天然氣處理廠的生產(chǎn)設(shè)備、壓力容器大多采用碳鋼材料制造，H2S往往造成各類(lèi)材料的氫致開(kāi)裂和硫化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂；CO2可以使體系進(jìn)一步酸化，并誘發(fā)嚴(yán)重的局部腐蝕；CL-是腐蝕產(chǎn)物膜和鈍化膜的破壞者，高溫下誘發(fā)氯化物應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂。當(dāng)H2S、CL-、CO2等多因素共存時(shí)，在耦合作用下，各自腐蝕動(dòng)力學(xué)過(guò)程的交互影響使得腐蝕問(wèn)題變得更為復(fù)雜[2]。而且長(zhǎng)期的電化學(xué)腐蝕，還會(huì)導(dǎo)致點(diǎn)蝕、坑蝕的出現(xiàn)。加之設(shè)備內(nèi)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(fù)雜工況，會(huì)加劇腐蝕的發(fā)生。

2 內(nèi)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(huán)氧樹(shù)脂聚合而成，具有附著力強(qiáng)，耐磨、耐高溫，抗H2S、CL-和CO2腐蝕和電化學(xué)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(biāo)見(jiàn)表1。

表1 陶瓷金屬涂料主要性能指標(biāo)

3 陶瓷金屬涂料性能測(cè)試

在對(duì)比技術(shù)性能指標(biāo)的同時(shí)，還進(jìn)行了陶瓷金屬涂料與其他常用環(huán)氧酚醛類(lèi)涂料試驗(yàn)對(duì)比，將兩塊相同的鋼板試件按要求噴砂除銹達(dá)到Sa2.5級(jí)，錨紋深度40-60μm。然后按照兩種材料的使用說(shuō)明要求分別涂裝到鋼板試件上，充分固化7d后，對(duì)耐強(qiáng)酸浸泡關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試結(jié)果對(duì)比如下：

將兩塊試驗(yàn)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(kāi)裂。

從試驗(yàn)對(duì)比可以看出，在試驗(yàn)結(jié)束后，陶瓷金屬涂料涂層完好，無(wú)起泡和開(kāi)裂現(xiàn)象，符合要求。其他環(huán)氧酚醛類(lèi)涂料涂層表面出現(xiàn)起泡現(xiàn)象，不符合要求。

4 陶瓷金屬涂料的施工工藝

4.1 施工環(huán)境要求

為保證陶瓷金屬涂料達(dá)到最佳防腐效果，當(dāng)出現(xiàn)下列天氣情況時(shí)，如不采取有效措施不得進(jìn)行施工。1）下雨、下雪、有霧2）環(huán)境溫度低于5℃。3）鋼材表面溫度和環(huán)境溫度低于露點(diǎn)溫度3℃以上。4）相對(duì)濕度大于85%。5）設(shè)備內(nèi)表面結(jié)露。

4.3 表面預(yù)處理

在進(jìn)行表面除銹前，應(yīng)進(jìn)行以下表面預(yù)處理：

1）使用清洗劑將設(shè)備內(nèi)表面所有的油脂、油污清洗干凈。

2）使用電動(dòng)砂輪機(jī)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(shè)備內(nèi)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(jìn)行吹掃干燥。

4.4 噴砂除銹

噴砂除銹是目前應(yīng)用較為廣泛的除銹方法。噴砂除銹是用壓縮空氣為動(dòng)力，將密集的小顆粒磨料高速?lài)娚涞戒摬谋砻妫ㄟ^(guò)磨料顆粒的高速?zèng)_擊鋼材表面，從而達(dá)到清除銹蝕、氧化皮及其他污染物的目的。經(jīng)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(yīng)將噴砂除銹機(jī)、空氣壓縮機(jī)、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(jī)的一般工作壓力為0.4-0.8MPa。空氣壓縮機(jī)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(yīng)清潔、干燥、不含雜質(zhì)。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(guò)濾器和緩沖罐，是為了過(guò)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(shè)備內(nèi)部，然后用大功率真空吸塵器將剩余灰塵、磨料及其他雜質(zhì)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(jìn)行除銹等級(jí)、粗糙度、清潔度及鹽分測(cè)試。除銹等級(jí)必須達(dá)到Sa2.5級(jí)；粗糙度達(dá)到40-60μm，清潔度不得低于2級(jí)；鹽分度≤20mg/m2。

噴砂完成后必須在4小時(shí)內(nèi)進(jìn)行涂料的涂裝，如果表面返銹或超過(guò)4小時(shí)應(yīng)重新進(jìn)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(jī)、空氣壓縮機(jī)、漆管、氣管、噴槍、油水分離器等正確連接。采用無(wú)氣噴涂時(shí)，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(shí)，噴槍?xiě)?yīng)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(yīng)注意控制噴槍的行走速度。陶瓷金屬涂料一旦開(kāi)始涂裝，必須一次性連續(xù)涂裝完成，中途不能暫停。且在涂裝過(guò)程中隨時(shí)檢查濕膜厚度，以確保第一道涂層的干膜厚度能達(dá)到600-750μm。

第一道涂層涂裝完成后必須充分固化至少16小時(shí)后才能進(jìn)行下一道工序。否則會(huì)由于涂層的固化不充分導(dǎo)致整個(gè)涂層系統(tǒng)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(guò)程中會(huì)產(chǎn)生胺析出現(xiàn)象，因此在涂裝第二道涂層前必須進(jìn)行胺洗。采用高壓清洗機(jī)對(duì)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(jìn)行下一步工作。

4.5.3 第一道涂層掃砂噴錨

為增強(qiáng)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(duì)第一道涂層掃砂處理，磨料使用60目棕剛玉，表面粗糙度達(dá)到40-60μm。掃砂過(guò)程中應(yīng)注意避免過(guò)噴導(dǎo)致第一道涂層出現(xiàn)漏點(diǎn)。

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(yīng)達(dá)到300-375μm。第二道涂層涂裝完成后必須充分固化至少16小時(shí)后進(jìn)行胺洗。

4.6 涂層質(zhì)量檢驗(yàn)

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

5 陶瓷金屬涂料應(yīng)用案例及使用效果

陶瓷金屬涂料因其優(yōu)異的防腐性能和抗H2S、CL-和CO2腐蝕性能，在國(guó)內(nèi)高含硫天然氣處理廠中得到大量應(yīng)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(shè)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(shè)備內(nèi)壁均使用了陶瓷金屬涂料。在經(jīng)過(guò)2年生產(chǎn)運(yùn)行后檢查，陶瓷金屬涂層均完好，使用效果比較理想。

6 結(jié)語(yǔ)

有效的防腐涂層是設(shè)備正常安全運(yùn)行的保障，通過(guò)技術(shù)對(duì)比和工程實(shí)際應(yīng)用得出結(jié)論，陶瓷金屬涂料因其附著力強(qiáng)，耐磨、耐高溫，抗H2S、CL-和CO2腐蝕和電化學(xué)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(shè)備內(nèi)壁提供長(zhǎng)效的防腐蝕保護(hù)，減少了設(shè)備內(nèi)防腐涂層維修的頻率，節(jié)約了維修成本。同時(shí)延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命，確保設(shè)備安全運(yùn)行，在高含硫天然氣處理廠中設(shè)備內(nèi)防腐領(lǐng)域具有較高的推廣價(jià)值。

[1]牙亞萌，張勝利，李唯，等.高溫、含H2S環(huán)境的設(shè)備內(nèi)壁陶瓷金屬涂層防腐技術(shù)[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(shù)研究[J].中國(guó)石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量，2013（4）：33-33.

[3]劉超鋒，林茹，孟慶樂(lè)，等.金屬基體陶瓷涂料的研究與應(yīng)用[J].涂料工業(yè)，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.

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[6]程家輝，郭建，傅公偉，等.陶瓷涂料研究進(jìn)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(yè)于東北石油大學(xué)油氣儲(chǔ)運(yùn)工程專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)工作于四川石油天然氣建設(shè)工程有限責(zé)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(shè)中防腐涂裝、保溫、防火施工技術(shù)工作。