储罐气相区导静电涂层的防腐性能研究.docx

1、储罐气相区导静电涂层的防腐性能研究摘 要大型储油罐储存着理化性质极其危险的石油化工产品，若石油罐壁发生腐蚀泄露，将对国家经济造成极其严重的影响，还将引起安全问题。针对储罐气相区的腐蚀问题，目前国内外普遍采用涂层防腐。但是由于气相区腐蚀环境复杂，很难采取统一的涂层体系。本文主要通过检测储油罐气相区的腐蚀气体，发现各储油罐中CO2、O2、H2S含量各不相同。根据各气相区腐蚀环境的差异，设计一系列防腐蚀涂层体系。通过模拟各储罐气相区腐蚀环境，进行了对涂层的盐雾实验、力学性能实验和电化学阻抗测试。通过对比实验前后涂层表面形貌的变化，附着力和阻抗的变化，综合筛选出了对3个储罐气相区腐蚀耐蚀性较好的3种涂

2、层体系，分别为：一号联合站选择环氧富锌底漆-环氧玻璃鳞片中间漆-环氧导静电面漆；二号联合站选择环氧锌铬黄富锌底漆-环氧云铁中间漆-环氧导静电面漆；三号联合站选择环氧玻璃鳞片底漆-环氧玻璃鳞片中间漆-聚氨酯导静电面漆。关键词：储油罐；涂料；盐雾实验；附着力Study on corrosion resistance of conducting electrostatic coating in vapor phase of storage tankAbstractLarge oil storage tanks store extremely dangerous physical and chemic

3、al properties of petrochemical products. So if the oil tank wall corrosion leakage, it will cause a very serious impact on the countrys economy. It even will cause security problems. In view of the corrosion problem of the vapor zone of the storage tank, coating anti corrosion is widely used at home

4、 and abroad. However, due to the gas zone corrosion environment is complex, it is difficult to take a unified coating system.In this paper, the content of CO2, O2 and H2S in the storage tank is different by detecting the corrosive gas in the gas phase of the storage tank. According to the difference

5、 of the corrosive environment of each gas phase, a series of anticorrosion coating systems was designed. The salt spray test, mechanical property test and electrochemical impedance test of the coating were carried out by simulating the corrosion environment of the gas phase zone of each tank. Throug

6、h the comparison of the surface morphology of the coating before and after the experiment, the change of the adhesion and the change of the impedance, three coating systems of the corrosion resistance to the three gas storage zones was selected, which were: No.1 joint station selects epoxy zinc prim

7、er - epoxy glass flake intermediate paint - epoxy conductive finish; No.2 joint station selects epoxy zinc chromium yellow zinc primer - epoxy cloud iron intermediate paint - epoxy conductive electrostatic finish ; No.3 joint station selects epoxy glass flake primer - epoxy glass flake intermediate

8、paint - polyurethane conductive electrostatic finish.Keywords: storage tank; coating; salt spray experiment; adhesion目 录第1章 引言11.1 研究目的及意义11.2 储罐内气相区腐蚀研究现状11.3 储罐内气相区防腐蚀研究现状21.4 防腐蚀涂料的研究现状31.4.1 环氧树脂防腐涂料31.4.2 聚氨酯防腐涂料41.4.3 富锌树脂防腐涂料51.5 本文研究目标和内容5第2章 储罐气相区气体的检测与涂层的制备72.1 气体的检测72.1.1 实验材料72.1.2 气体含量的

9、检测72.1.3 气相区气体含量分析72.2 涂料的涂层设计82.2.1 涂料的筛选82.2.2涂层体系设计92.3 涂层制备实验112.3.1实验材料112.3.2 实验仪器112.3.3 涂层的制备步骤122.4 本章小结13第3章 涂层的老化及筛选143.1 涂层盐雾老化实验143.1.1 实验材料143.1.2实验仪器设备143.1.3 盐雾实验方法143.2 涂层力学性能实验153.2.1 实验材料153.2.2 实验仪器设备153.2.3 涂层力学性能实验方法步骤163.3 涂层电化学性能实验163.3.1 实验材料173.3.2 实验仪器设备173.3.3 涂层阻抗性能实验方法步

10、骤173.4 本章小结18第4章 实验结果与分析194.1 涂层老化实验表面形貌分析194.2 涂层力学性能实验分析224.3 涂层电化学性能分析234.4 本章小结31第5章 结论33致 谢34参考文献35第1章 引言第1章 引言1.1 研究目的及意义储油罐通常为钢质材料，钢是今天最广泛使用的材料，应用领域包括基础设施、交通运输、能源、和包装等方面。尽管拥有优良的特性，比如高强度、高硬度和高电导率（电性能和热性能），但是钢也易遭受腐蚀，每年因腐蚀问题而损失掉的钢材达钢材产量的三分之一，造成大量的经济和原材料的损失。储油罐的腐蚀一直是世界石油化工产业的重灾区，随着油田综合含水量的不断升高和三次

11、采油技术的普遍应用，某油田采油厂开采原油中的腐蚀介质（H2S、O2、Cl-等）含量逐渐升高。原油品质逐步劣质化，尤其是近年来开采原油中硫含量普遍升高，对储油罐产生了极为严重的腐蚀。腐蚀的加剧会造成储罐泄漏，导致经济损失，危害环境，严重时还会引起火灾、爆炸甚至危害人身安全，给石油化工行业带来极大的威胁。2013年11月22日，位于青岛的中石化黄潍输油管线因与排水暗渠交汇处管道腐蚀减薄、管道爆炸、原油泄漏，共造成62人死亡、136人受伤，直接经济损失7.5亿元。虽然这些数字的价值总是有争议，但腐蚀问题在现代社会中显然是非常重要的，而且对桥梁、建筑物、飞机、汽车和天然气管道的腐蚀失效的报告并不罕见，

12、如何增强储油罐的防腐蚀性能已成为油田面临的重大问题。原油储罐不同部位的腐蚀有很大的差异性，这是因为原油中含有大量的泥沙、采出水、有机物等成分。当原油注入储罐后，密度大的泥沙和水在底部沉积，形成淤泥相和水相，上部由于水、硫化物等的挥发，在油相上部会形成腐蚀性气相空间，因此，储罐自上至下可以分为气相、油气界面、油相、油水界面、水相和淤泥相等6个相区。按照不同的相区分析储油罐的腐蚀机理，对形成系统性的储油罐分相区防护有重要意义。常压储罐面临着罐底、罐顶、局部圈板等部位腐蚀严重的问题，尤其是储罐内气相区腐蚀问题较为突出。原油在储罐内的分层导致不同相区的腐蚀环境各不相同，其腐蚀机理及防护手段也存在较大差

13、异，当前的研究尚未认识到分相区腐蚀防护对储油罐的重要意义，也未形成有效的防腐蚀治理方法。针对原油储罐中腐蚀问题较难解决的气相区开展防腐涂层筛选，对油田储罐分相区治理工作的开展有重要的指导意义。1.2 储罐内气相区腐蚀研究现状对于拱顶罐，罐顶内侧气相区腐蚀严重，并以局部腐蚀为主，腐蚀主要是由水蒸气、O2、CO2、H2S及温度变化等造成的1.CO2溶于水后形成碳酸，对部分金属材料有极强的腐蚀性而引起材料破坏。CO2腐蚀是当今世界石油工业中一种非常常见的腐蚀类型。在相同的pH值下，CO2溶于水后形成的碳酸酸度高于盐酸，因此对钢铁的腐蚀也比盐酸更加严重；当油气井中的CO2分压达到一定浓度时，容易引起设

14、备损坏进而导致事故的发生，给石油天然气行业带来重大危害2。原油中大部分硫主要以有机硫的形式(RSH、RSR、CHS等)存在，只有少量硫以单质硫和硫化氢的形式存在。原油通过蒸馏后，大部分残留在常压、减压和减粘渣油等重油中3。这些含S高达2%的重油再通过延迟焦化工艺处理后，所生成的焦化汽油除了具有一般汽油的易挥发、闪点低、易燃易爆等特性外，还含有以R-SH和H2S形式存在的大量酸性硫化物，对铁具有很强的腐蚀性4。高含S原油中的有机硫转变成无机硫，无机硫在适当环境下对储罐内壁腐蚀生成FeS，FeS与空气接触而迅速氧化，氧化热积聚而达到FeS的自燃温度时就会发生自燃5。随着温度的变化，水蒸气会在罐顶内

15、侧形成水膜，而罐内的气体中含有的CO2、SO2、H2S、挥发酚等杂质会溶解在凝结水膜中。同时由于呼吸管的呼吸作用，氧气不断进入罐内并很容易通过凝结水液膜扩散到金属表面6。如果储罐位于沿海或工业污染地区，海洋中的工业污染物和盐类也会随呼吸过程进入罐中。罐顶焊缝较多，支撑也较多，这些都会给防腐蚀施工带来困难，防腐蚀质量也很难保证7。1.3 储罐内气相区防腐蚀研究现状为了减少储罐腐蚀造成的的损失，多年来人们采取了许多措施，但迄今为止国内外针对储油罐内壁防腐蚀的手段常常是采用涂层技术进行腐蚀保护。虽然石油和管道行业已经开发了可靠的阴极保护方法和监测系统，允许在困难的环境中安全运行，但这些行业也存在局限8。涂层防腐是将涂料均匀致密地涂敷在经除锈的金属管道或储罐的表面形成保护层，把钢铁基体与腐蚀介质隔绝，切断电化学腐蚀电池的电路，破坏产生腐蚀的条件，达到防腐的目的，构成储油罐免遭腐蚀破坏的第一道防线，这一技术手段也是符合我国国情的9。目前国内外主要采用的储罐内壁复合防腐涂层主要由环氧型、改性环氧型、酚醛环氧型、氯化橡胶型或尼龙型等系列的涂料组成10。这些涂料具有优良的耐蚀性和优异的耐磨性，但针对油罐内因各种方式产生的静电，却没有较好的传输性，导致储罐内积聚大量的静电荷