几种内防腐涂料耐油田典型介质的试验对比分析

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1 前言

* j/ i- y% Q7 O, I& l8 o          防腐涂料是油田管道、贮罐最常用的防护技术,在油田的应用中,液态环氧类涂料以及热固化环氧粉末涂料,近年应用比较广泛。但由于各种因素的影响,防腐涂层的防护效果存在很大的差异。本次试验利用氢渗透法,分析研究了几种防腐涂层在实际工况条件下的防护效果及其影响因素,以及涂层-金属界面间的腐蚀规律。即金属界面间的电化学行为,可以用来评价涂层的耐腐蚀状况,对指导涂料的现场应用具有重要意义。

( Y# x7 a7 ^6 s* T1 [1 O' }2 原理

          油田管道、容器内的腐蚀主要是在含水较高的情况下,水中溶解的氧、游离的硫化氢、二氧化碳、硫酸等离子以电解质的形式存在,使钢铁内部的氧化膜变成阴极,而水是电解质,钢铁是阳极,这样构成腐蚀电池,产生电化学反应。

          当涂层下面钢表面发生腐蚀反应,尤其是酸性或中碱性环境条件发生的Ｈ+离子还原反应,可以通过侵入管壁并到达另一侧的氢渗透量的变化显示出来,氢渗电流随时间的变化过程与涂层损坏的过程相对应,因此可用来分析涂层下钢表面的腐蚀状况,进而评价涂层性能。
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3 试验
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          试验采用氢渗透法现场评价技术,对涂层的防腐性能进行试验研究。现场监测试验分别得出各项介质(包括含油污水,含Ｈ2Ｓ的水(液态),含Ｈ2Ｓ的气态介质)的时间—温度、时间—氢渗电流的关系曲线,为便于分析比较,采用数学归纳法绘制出特定温度下各涂层结构在各典型介质系统中的氢渗电流变化曲线。可以看出,三条曲线具有相同的变化趋势,即它们的氢渗电流随着时间的增加而逐渐变大。但它们的起点不同,变化程度也不近相同。首先裸钢管的氢渗电流远远大于涂层管的氢渗电流,而且变化幅度也较大。其次从涂层管的氢渗电流情况可以看出涂层耐腐蚀的性能优劣,即热固化环氧粉末涂料的耐现场介质性能优于液态环氧涂料。从两种液体环氧涂料与裸钢的氢渗电流对比情况可以看出,前60天的氢渗电流变化较大,而且变化趋势也有所不同。60天以后氢渗电流基本稳定,虽有缓慢上升趋势,但已趋于平稳。另外,两种环氧涂层的氢渗电流变化比较接近,初始的氢渗电流的差距主要是因为两种涂料中的不同组成造成的。裸钢管的氢渗电流变化先抑后扬,再趋于稳定,应该是钢管表面先有保护层或钝化层形成,后该结构脱落造成的。
          从环氧粉末涂层与裸钢管在含Ｈ2Ｓ的液态介质的现场条件下的氢渗电流变化情况可以看出,裸钢管的氢渗电流初始状态最大,后逐渐减小,50天以后的氢渗电流变化不大,这主要是因为裸钢管表面已完成钝化过程。而环氧粉末涂层的氢渗电流,在前50天逐渐变大,随后曲线平稳中略有上翘。这说明环氧粉末涂层的性能比较优异。能够在含Ｈ2Ｓ的液态介质条件下工作。
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4 结论
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          (1)在含油污水介质、含Ｈ2Ｓ的气、液态介质中,裸钢管的氢渗电流最大,其次为普通环氧涂料,热固性环氧粉末涂料的氢渗电流最小。
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          (2)热固性环氧粉末涂料在试验介质中的耐蚀性能略优于普通环氧涂料,几种普通环氧涂料的耐腐蚀性能比较接近。