原油輸送管道內(nèi)外防腐用防腐涂料的選擇

吳 婷

（遼寧省石油化工規(guī)劃設(shè)計院有限公司，遼寧 沈陽 110004）

目前，原油主要以管道輸送的方式輸往各大原油加工企業(yè)進(jìn)行煉制。原油本身的導(dǎo)電性很低，因此我們一般認(rèn)為原油的輸油管道不需要進(jìn)行腐蝕處理或者進(jìn)行低級別的防腐處理就已經(jīng)足夠了。但是，伴隨著原油開采難度越來越大，原油的品質(zhì)也越來越低，再加上原油開采過程中添加的各類助劑日益繁多，原油對管道的腐蝕現(xiàn)象日益嚴(yán)重，不斷出現(xiàn)原油輸送管道因?yàn)楦g問題導(dǎo)致的原油泄漏事故。因此，如何提高原油輸送管道的腐蝕問題已經(jīng)逐漸成為工程專家日益關(guān)注的問題[1-2]。

原油管道內(nèi)部發(fā)生腐蝕的主要原因是原油中的水不斷從原油中析出而形成明水，明水的形成在一定程度上加速了原油中水溶性的腐蝕物質(zhì)析出的速度，并不斷濃縮而形成高濃度的礦物鹽水，同時在溫度和壓力等外部因素的作用下加速了輸油管道的腐蝕。所以，原油中含有的硫化物、各種酸、水溶性鹽以及二氧化碳等腐蝕性物質(zhì)對原油輸送管道腐蝕的影響已經(jīng)成為輸油管道防腐蝕領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，已有很多相關(guān)報道[3-5]。

原油管道外部發(fā)生腐蝕主要原因是輸油管道受到所在地區(qū)大氣和濕度的影響。鄰近海邊地區(qū)的原油輸送管道所處的空氣中含有高濃度的鹽類顆粒，顆粒中的各類氯化物吸濕性很強(qiáng)，一旦空氣濕度增大，就會在金屬輸油管道表面形成水膜，產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕。研究表明：氯化物水溶液對原油輸送管道的腐蝕速率平均約為0.2 mm·a-1。

1 輸油管道防腐涂料的選擇

1.1 輸油管道外部防腐

作為原油輸油管道的附屬部件，管道支架的表面涂裝的涂料必須是耐磨性能好的防腐涂料。目前，我國主要采用無機(jī)硅酸鹽類涂料、低黏度環(huán)氧樹脂類涂料以及快速固化的聚氨酯涂料等。由于大多數(shù)的聚氨酯涂料硬度偏低，所以很少使用。管道支架外側(cè)在進(jìn)行焊接之前一般要用涂料對表面進(jìn)行涂裝，由于有機(jī)類的低黏度環(huán)氧涂料熱分解溫度較低，焊接產(chǎn)生的高溫會使之分解而被破壞，因此，現(xiàn)場多采用抗焊性好，高溫下短時間內(nèi)不燒焦、不脫落的無機(jī)硅酸鋅涂料進(jìn)行涂裝。本文認(rèn)為輸油管道支架應(yīng)用無機(jī)硅酸鋅涂料來防腐較好，在管道支架和輸油管道連接的部分應(yīng)先用膩?zhàn)舆M(jìn)行封堵處理，再用固化速度快，防水性能好的聚脲涂料涂裝。丙烯酸改性的聚氨酯耐候性涂料同時擁有普通聚氨酯涂料優(yōu)良的防腐能力和普通聚丙烯酸樹脂類涂料極佳的耐候性能，該涂料如果與富鋅底漆等材料配合使用，防腐效果更加明顯，能夠廣泛用于氯離子顆粒含量高的沿海輸油管道的外部防腐。

無機(jī)富鋅涂料的優(yōu)點(diǎn)包括電化學(xué)防腐性能好，機(jī)械性能優(yōu)良，可耐各類有機(jī)溶劑，附著力好，不易龜裂，特別適合用于強(qiáng)堿和高鹽的使用環(huán)境。水分散的無機(jī)富鋅涂料不易燃易爆，無毒無味，可以實(shí)現(xiàn)長效防腐，除了可以用作各類儲槽，金屬橋梁，鋼結(jié)構(gòu)以外，也特別適合原油輸送管道的外防腐。

環(huán)氧富鋅底漆的主要成分是環(huán)氧樹脂，高純度特細(xì)鋅粉外加其他助劑和固化劑。環(huán)氧富鋅底漆具有陰極保護(hù)作用和優(yōu)良的導(dǎo)電性，因此固化膜機(jī)械性能好，防腐能力強(qiáng)，還能夠與多種涂料配合使用。

環(huán)氧云鐵屏蔽中間涂料是另一種防腐涂料，它是一種雙組分自干型涂料，其主要成分包括環(huán)氧樹脂、云母氧化鐵，各類助劑以及固化劑等。環(huán)氧云鐵屏蔽中間涂料的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)械性能優(yōu)異，耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿腐蝕性能好，耐水性極佳。環(huán)氧云鐵屏蔽中間涂料通常被用作水性環(huán)氧富鋅或丙烯酸類聚氨酯的中間涂料，除輸油管道以外，在電力、橋梁和管道等鋼結(jié)構(gòu)上也應(yīng)用廣泛。

表1 環(huán)氧富鋅底漆性能指標(biāo)

表2 環(huán)氧云鐵中間涂料性能指標(biāo)

丙烯酸酯聚氨酯類耐候涂料的主要成分包括丙烯酸樹脂、增韌劑、脂肪族固化劑和各類助劑等組成，丙烯酸酯聚氨酯類耐候涂料同時擁有聚氨酯涂料優(yōu)良的防腐性能和丙烯酸酯類涂料極佳的耐候性，由于涂料的耐候性能有很大提升，所以防腐年限更長。如果丙烯酸酯聚氨酯類耐候涂料涂層的和水基環(huán)氧富鋅涂料，再加上環(huán)氧云鐵中間涂料配合涂裝，對各類鋼材的防腐效果特別突出，因此廣泛應(yīng)用于石油化工、海洋橋梁、原油貯罐等大面積暴露于大氣的鋼結(jié)構(gòu)的防腐。

1.2 輸油管道內(nèi)部防腐

北方沿海某煉化企業(yè)原油輸送管道多處于兩相區(qū)(氣相-液相或油相-水相)，因此，管道內(nèi)部腐蝕嚴(yán)重，因此可以通過犧牲陽極和重防腐涂料組合使用進(jìn)行防腐保護(hù)，所用的重防腐涂料的主要成分是無溶劑環(huán)氧涂料和環(huán)氧玻璃鱗片。無溶劑環(huán)氧涂料的優(yōu)點(diǎn)是防腐能力、機(jī)械性能優(yōu)良且施工方便，是近些年來才開發(fā)出來的一種雙組分無毒的重防腐涂料。國外已開始用于油田輸油管線的防腐，因此是一種很有應(yīng)用前景的重防腐涂料。

表3 丙烯酸酯聚氨酯類耐候涂料性能指標(biāo)

表4 無溶劑環(huán)氧涂料性能指標(biāo)

1.3 施工

無論是原油輸送管道的內(nèi)防腐涂料還是外防腐涂料，為了獲得高質(zhì)量的防腐效果，施工之前都需要對涂料的各項(xiàng)性能進(jìn)行檢測，然后按照使用要求進(jìn)行涂裝小試實(shí)驗(yàn)，然后觀察涂裝效果是否符合要求，正式施工時，一定要按照使用說明涂裝使用。

2 結(jié)論

對原油管道進(jìn)行內(nèi)外防腐主要是在腐蝕環(huán)境和輸油管道之間涂裝一層隔離層，避免腐蝕性物質(zhì)形成電解質(zhì)溶液發(fā)生電化學(xué)腐蝕。

應(yīng)用本文所述的防腐涂料后，北方某沿海煉化企業(yè)原油輸送管道腐蝕穿孔、漏油的現(xiàn)象明顯減少，減少了原油泄漏對管線沿線的污染，也減少了管道的維護(hù)成本。