新型防腐涂料復合體系耐腐蝕性測試分析

姜 麗，宋兆曦，提 陽

1中國石化股份勝利油田分公司東辛采油廠，山東 東營

2勝利油田實習，山東 東營

3森諾科技有限公司，山東 東營

1.引言

勝利油田開發50余年，已建成龐大復雜的油、氣、水管網系統，輸送介質變化及管網使用時間的延長，導致腐蝕泄漏事故時有發生，安全環保風險逐年加大。單井管線、支干線、外輸管線等腐蝕穿孔現象逐步顯現，尤其是城區內油、氣、水管網的泄漏，更易造成較大的社會影響。目前經濟有效穩定的防腐技術主要是防腐涂層的應用，對于外防腐在勝利油田主要應用以PE外防腐涂層為主，技術成熟，應用效果良好[3]。而對于集輸管道內腐蝕的防護主要采用內表面的涂層處理，這種方法防腐性能高、使用年限長、性價比高[4]。管線內防腐技術的合理選擇將直接影響油水管線的使用壽命，對保障油田安全生產、降本增效有著十分重要的作用[5]。

近幾年，全球重防腐涂料消費量一直呈現上升態勢，尤其是工業防護，占總消費量的一半以上。未來隨著全球經濟一體化進程的加快，重防腐涂料的需求量將呈現進一步增長。預計到2025年，全球重防腐涂料的需求量將年均增長3%以上。重防腐涂料技術含量較高，高端市場幾乎被國際大公司所壟斷，荷蘭Akzo Nobel、挪威Jotun 等五大公司，全球市場占有率超過50%。重防腐涂料正朝著高性能化、厚膜化、低VOC環境友好化、易施工等方向發展。面對復雜的施工環境與使用環境，以及市場需求的多樣化，需要開發出更多技術含量高、性價比高且實用的新型防腐涂料產品[6]。

石墨烯微片具有超薄、超輕、超高強度、超強導電性和結構穩定性等特點，利用其良好的導電性和片狀搭接特性，將石墨烯引入到防腐涂料中[7][8][9][10]，可降低鋅粉含量，提高油漆傳遞效率?？扇R新防腐涂料是一種低表面處理涂料技術[11][12]，涂刷前無需進行噴砂、打磨等預處理，該涂料可將銹轉化成一種全新的抗腐蝕的保護層將其包裹，形成保護層后，多余的有效成分仍能保持活性，繼續抵御銹蝕。

本文對兩種石墨烯防腐涂料、可萊新防腐涂料及油田常規防腐涂料在鹽水、稀硫酸及含油采出水中開展了全浸泡實驗，驗證其防腐性能，同時對浸泡后的新型防腐涂料復合體系采用拉拔法測試附著力，以確定適宜于管道的內防腐蝕技術。

2.室內耐腐蝕性測試準備

2.1.實驗流程及注意事項

為驗證新型防腐涂料的性能指標，在室內性能檢測的基礎上，開展其室內浸泡試驗。具體流程為：配置腐蝕溶液，準備鋼板并涂刷防腐涂料，室內浸泡實驗(常溫和60℃)，附著力測試。

在此過程中，需注意：① 鹽水配置時，試劑用量嚴格按照標準要求進行，②可萊新涂料不可在潔凈鋼材表面涂刷，③浸泡鋼板取出時，輕取輕放，避免破壞防腐涂層。

2.2.實驗器材

本文實驗所用主要測試器材有：0.5 L 玻璃瓶(若干，直徑85 mm，高100 mm)、含油采出水、可萊新防腐涂料、石墨烯防腐涂料1(Zn-35%)、石墨烯防腐涂料2(Zn-70%)、油田常規環氧涂料、鋼板(60 mm ×80 mm ×2 mm)。

2.3.三種腐蝕溶液的配置

1)含油采出水。通過對勝利油田各采出水處理站的腐蝕速率進行調研，取東辛采油廠廣利采出水處理站的采出水作為腐蝕介質進行浸泡實驗，記為腐蝕液A。

2)鹽水。根據《船舶漆耐鹽水性的測定 鹽水和熱鹽水浸泡法》(B/T 10834-2008)，配置實驗用人造海水，用分析純級試劑溶于蒸餾水并稀釋到總量為1 L，記為腐蝕液B。試劑包括：24.53 g氯化鈉、11.11 g六水氯化鎂、4.09 g無水硫酸鈉、1.16 g無水氯化鈣、0.70 g 氯化鉀、0.20 g碳酸氫鈉和0.10 g溴化鉀。

3)硫酸溶液。按照《鋼質儲罐液體涂料內防腐層技術標準》(SY/T 0319-2012)，用濃硫酸(分析純)與蒸餾水配置濃度10%的硫酸溶液，記為腐蝕液C。

2.4.涂刷防腐涂料

1)準備鋼板24塊，分別標記為A1、A2、A3、A4、B1、B2、B3、B4、C1、C2、C3、C4、D1、D2、D3、D4、E1、E2、E3、E4、F1、F2、F3、F4。

2)1號鋼板涂刷可萊新防腐涂料。由于可萊新防腐涂料是一種低表面處理涂料，因此在室內實驗階段使1號鋼板加速生銹，在現場進行除銹處理，除去表面浮油及明顯銹跡，表面除銹處理達到Sa1.0級。

3)2號～4號鋼板表面除銹處理達到Sa2.5級，2號鋼板按照施工工藝涂刷普通環氧富鋅底漆及環氧玻璃鱗片面漆；3號鋼板涂刷石墨烯鋅粉涂料1(Zn-35%)及石墨烯面漆；4號鋼板涂刷石墨烯防腐涂料2(Zn-70%)及石墨烯面漆。

4)所有鋼板涂料實干后，損傷鋼板一側的涂層表面，制造劃痕。

2.5.實驗前，對1號～4號鋼板進行拍照記錄

分別將A1、A2、A3、A4放置到A 腐蝕液中，將B1、B2、B3、B4放置到B腐蝕液中，將C1、C2、C3、C4放置到C腐蝕液中，密封容器，常溫下浸泡實驗；分別將D1、D2、D3、D4放置到A 腐蝕液中，將E1、E2、E3、E4放置到B腐蝕液中，將F1、F2、F3、F4放置到C腐蝕液中，密封容器，60℃浸泡實驗，浸泡時間為40天。

測試項目與樣板對應見表1。

Table 1.Correspondence table of test items and samples表1.測試項目與樣板對應表

3.室內耐腐蝕性測試過程及結果

2019年11月10日開展室內浸泡實驗，分別在室內實驗10天、25天、40天后進行觀察，記錄不同涂層的耐腐蝕效果。

3.1.室內實驗浸泡10天

浸泡10天后實驗現象見表2、表3。

Table 2.Experimental phenomenon after soaking for 10 days(normal temperature)表2.浸泡10天后實驗現象(常溫)

Table 3.Experimental phenomenon after soaking for 10 days(60°C)表3.浸泡10天后實驗現象(60℃)

3.2.室內實驗浸泡25天

浸泡25天后實驗現象見表4、表5。

Table 4.Experimental phenomenon after soaking for 25 days(normal temperature)表4.浸泡25天后實驗現象(常溫)

Table 5.Experimental phenomenon after soaking for 25 days(60°C)表5.浸泡25天后實驗現象(60℃)

浸泡25天后實驗鋼板腐蝕情況見圖1、圖2、圖3。

Figure 2.Corrosion of each test panel after immersed in salt water for 25 days(60°C)圖2.在鹽水中浸泡25天各試板腐蝕情況(60℃)

Figure 3.Corrosion of each test panel after immersed in dilute sulfuric acid for 25 days (60°C)圖3.在稀硫酸中浸泡25天各試板腐蝕情況(60℃)

3.3.室內實驗浸泡40天

浸泡40天后實驗現象見表6、表7。

Table 6.Experimental phenomenon after soaking for 40 days(normal temperature)表6.浸泡40天后實驗現象(常溫)

Table 7.Experimental phenomenon after soaking for 40 days(60°C)表7.浸泡40天后實驗現象(60℃)

浸泡40天后實驗鋼板腐蝕情況見圖4、圖5、圖6。

Figure 4.Corrosion of each test panel after immersed in oil-bearing produced water for 40 days(60°C)圖4.在含油采出水中浸泡40天各試板腐蝕情況(60℃)

Figure 5.Corrosion of each test panel after immersed in salt water for 40 days(60°C)圖5.在鹽水中浸泡40天各試板腐蝕情況(60℃)

Figure 6.Corrosion situation of each test panel immersed in diluted sulfuric acid for 40 days(60°C)圖6.在稀硫酸中浸泡40天各試板腐蝕情況(60℃)

3.4.附著力測試

浸泡40天后，取出所有24塊鋼板，用拉拔法測試附著力。浸泡40天后鋼板附著力測試結果見表8。

Table 8.Steel plate adhesion test resultsafter 40 daysof immersion 表8.浸泡40天后鋼板附著力測試結果

4.結論

根據涂覆不同防腐涂料的板材在含油采出水、鹽水及稀硫酸中的表現，與普通涂料的全浸泡實驗數據對比，可以看出：

兩種石墨烯防腐涂料的耐腐蝕性差距不明顯，但均明顯優于油田常規環氧涂料，且兩種石墨烯防腐涂料浸泡40天后，附著力均可達到6 MPa 以上，符合HG/T 3668標準對II型1類產品性能中附著力技術指標的要求。

針對可萊新防腐涂料帶銹施工的特性，在對生銹的板材進行簡單除銹處理后進行防腐蝕實驗，在含油采出水和鹽水中，可萊新防腐涂料表面有銹跡存在，但能夠有效保護基材；涂層表面氧化膜遇酸性介質發生反應后，露出基材，腐蝕發生。低表面處理涂料可萊新涂層在生銹板材上也具有優異的防腐蝕性能，但耐酸性較差。