HCC纤维增强复合防腐内衬材料

(刘向薇整理)
(中国石油工程建设有限公司华北分公司)

 

1引言

HCC纤维增强复合防腐内衬材料是一种管道内防涂层材料,它经过施工后在管道内形成完整连续的壳体,使输送介质与金属基材完全隔离,使金属基材内壁被完全保护起来。

HCC纤维增强复合防腐内衬材料弥补了一般涂层材料力学性能差的缺点。它以环氧树脂作为基体, 纤维作为增强体,其它助剂综合作用,使防腐涂层材料既具备优良的防腐性能,有兼具良好的物理性能。使材料既能用于新管道的防腐,也可用于旧管道的修复,使旧管道得到一定程度的强度补充。

2材料性能

2.1 涂层性能

材料的的各项性能指标见表1《HCC纤维增强复合防腐内涂层材料性能》、表2《HCC纤维增强复合防腐内涂层材料涂层性能指标》

表1《HCC纤维增强复合防腐内涂层材料性能》

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表2《HCC纤维增强复合防腐内涂层材料涂层性能指标》

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2. 2 耐热压试验

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图2 材料高温高压釜实验

模拟塔河油田实际工况进行高温高压釜实验,实验条件为100℃,22%NaCl溶液、H2S分压0.33MPa,CO2分压0.48MPa、总压3MPa、30天,经过测试材料表面有轻微变色,无起泡等其他异常。

2. 3 耐高温高压、酸性介质试验

考虑到目前集输系统、采出水系统管道中输送介质的腐蚀性增强,及此内衬涂层在气田管道的适用性。选择三种涂料与内衬涂层,开展了高温、高压、高矿化度、含CO2、H2S,酸性条件下对比评价试验。

试验介质:模拟靖边气田地面管道中流体介质,见表3。

试验条件:试验时间168h;

A:P总=25MPa,CO2=2.35%,PH2S=0.01MPa,温度45℃。

B:P总=15MPa,CO2=1.5%,PH2S=0.01MPa,pH=6.0,55℃

表3 模拟试验介质组成

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试验对象:(a)HCC涂层(b)溶剂型涂料(c)无溶剂型涂料1(d)无溶剂型涂料2。图3为4种涂层在此试验条件下,试验后涂层状态的变化。

(a)3(b) 4

 (c)5(d) 6

图3 四种涂料试验前后涂层状态

从图3可以看出,b涂料试验后涂层基本完全脱落,主要是因为该涂层附着力较差,无溶剂体系中没有形成较好的交联密度,导致小分子渗入涂层与基材的界面,使原先的金属表面活性点与漆膜中的极性基团之间的吸附,被小分子介入和置换,导致附着力降低。c、d无溶剂涂料试验后涂层分别出现裂纹和起泡,主要是因为一般所用的固化剂为胺类,体系中存在部分无法挥发的溶剂和胺类固化剂发生反应,降低了胺的固化效果,影响了交联密度,同时在溶剂挥发过程中会不可避免的存在一定的针孔等缺陷,导致了各类离子的渗入。试验结果表明,HCC纤维增强复合防腐内衬材料在高温高压、酸性介质环境下涂层外观无变化,附着力优良,适用于油田管道强腐蚀环境。

3 现场应用

长庆油田采油十厂元城作业区原油处理前综合含水79.4%,组分分析结果见表4。由于综合含水高、矿化度整体较高,水体整体呈现弱碱性,腐蚀性离子含量较高,该区块采油集输管道腐蚀严重。

 表4 元城作业区主要区块组分分析结果

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2010年6月进行HCC纤维增强复合防腐内衬材料内防腐施工,施工厚度1000μm。2012年6月、2015年8月两次截取解剖元平十至元东三转输油管线,管线内部情况见图4《2012年元平十至元东三转输油管线内防腐内部形貌图》、图5《2015年元平十至元东三转输油管线内防腐内部形貌图》。

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图4  2012年元平十至元东三转输油管线内防腐内部形貌图

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图5  2015年元平十至元东三转输油管线内防腐内部形貌图

4 小结

从产品检测性能看,HCC纤维增强复合防腐内衬材料具有优异的防腐性能;材料附着力强,与基材粘附牢靠;材料表面光洁度高,输送介质中的杂质不易吸附、着床、成核结垢。

经过内防腐施工管线没有发生腐蚀穿孔,没有造成原油或水泄漏造成安全事故和环境污染事故,大大延长了管线使用寿命,降低了维护成本。

金属腐蚀一般分为化学腐蚀与电化学腐蚀。金属与化学物质(酸)直接反应造成的腐蚀叫化学腐蚀。金属与电解质溶液形成化学微电池,在电池阴极发生还原反应,阳极发生氧化反应叫做金属的电化学腐蚀。另外电化学腐蚀速度要比化学腐蚀快得多而且危害也大得多,在酸液中金属发生的电化学腐蚀主要是析氢腐蚀,又称氢去极化腐蚀,具体表现为:

阴极反应:2H+2e-—>H2

阳极反应:Fe-2e-—>Fe2+

而产生的H2如果扩散到金属内部会引起金属脆性增加,在有应力部位开裂或强度较低部位发生鼓疱,这种现象称为氢脆或氢鼓疱,会造成设备的突然破损,其危害比腐蚀更大。

防腐就是通过采取各种手段,保护屏蔽材料腐蚀氧化,来达到延长其使用寿命的目的,通常采用物理防腐,化学防腐,电化学防腐等方法。志盛威华防腐工程师指出,一般分为常规防腐涂料和重防腐涂料,是油漆涂料中必不可少的一种。常规防腐涂料是在一般条件下,能对金属等起到防腐蚀的作用;重防腐涂料是指相对常规防腐涂料而言,能在相对苛刻腐蚀环境里应用,并具有能达到比常规防腐涂料更长保护期的一类防腐涂料。

常用的好的防腐涂料具备的特性:

1、能在苛刻条件下使用,并具有长效防腐寿命。重防腐涂料在化工大气和海洋环境里,一般可使用10年或15年以上,即使在酸、碱、盐和溶剂介质里,并在一定温度条件下,也能使用5年以上,甚至可以达到20年以上。

2、厚膜化是重防腐涂料的重要标志。一般防腐涂料的涂层干膜厚度为100μm或150μm左右,而重防腐涂料干膜厚度则在200μm或300μm以上,甚至有高达2000μm。

3、附着力强。涂层与基体结合力强,涂料组成物中含有羟基,金属基体提供正离子,能形成化学键结合,在涂料中偶联剂帮助下,甚至实现共价链的结合,防腐涂料附着力可以达到8兆帕以上。

 

5 文献连接

http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-SYGJ201604019.htm

http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=yqtdmgc201304071

 

(以上文献数据由陕西天元石化建设有限公司提供)