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热喷涂防护技术在河南油田原油储罐中的应用

时间:2012-09-07 12:05:28  来源:油气田地面工程  作者:李万春,赵玉鹏,李景全

  热喷涂防护技术在河南油田原油储罐中的应用
  
  李万春,赵玉鹏,李景全
  油气田地面工程
  
  摘要:原油储罐是油气储运系统中的重要设备,在大多数钢质储罐运行过程中,受到储存介质的腐蚀,缩短了使用寿命。经过分析找到了原油储罐腐蚀的原因,根据腐蚀原因提出有针对性的热喷涂防护技术。热喷涂防护技术是通过火焰、电弧或等离子体等热源,将某种线状和热喷涂粉末状的材料加热至熔融或半融化状态,并将加速形成的熔滴高速喷向基体形成涂层,涂层具有耐磨损、耐腐蚀、耐高温和隔热等优异性能,并能对腐蚀引起的储罐罐壁损坏处进行修复,经过现场应用,取得了很好的效果。
  关键词:热喷涂;热喷涂粉末;原油储罐;防护技术;应用
  
  1 原油储罐腐蚀原因探讨
  在油气储运系统中,储存是一个重要环节,油田大多数储罐采用钢质储罐,钢质储罐在运行时受到内外腐蚀介质的作用会发生腐蚀。根据统计,河南油田原油储罐腐蚀相当严重,尤其是罐内底板,一般平均使用年限在10年左右,腐蚀问题已严重威胁到油田的安全生产,缩短了油罐的周转期,造成生产管理和维修成本的增加。因此,正确分析原油储罐底板和顶部的腐蚀原因,并采取相应的防腐防护措施是实现油罐安全平稳运行、延长大修周期的重要保障。
  原油储罐腐蚀的主要原因是由于存在沉淀物和氯化盐(如MgCl2、NaCl及CaC2)的油水混合物,以及H2S、Cl一和硫酸盐还原菌等对钢铁造成腐蚀。
  2 热喷涂防护技术
  热喷涂是利用某种形式的热源将金属喷涂材料加热,使之形成熔融状态的微粒,这些微粒在动力的作用下,以一定的速度冲击并沉附在基体表面上,形成具有一定特性的金属涂层。采用热喷涂防护方法对原油储罐进行防腐蚀是非常有效的,目前国内外已有许多各类储罐采用了该技术。在防护方面,几乎都采用了热喷涂涂层结合涂料封闭的复合防护涂层体系,能将罐体与罐内腐蚀性污物隔离,使其不发生化学性锈蚀或变化。同时,罐体表面多了一层硬膜,可减轻物体受摩擦、冲击的强度,起到一定的物理防护作用。
  2.1 原理
  热喷涂技术是使基体表面强化和表面防护。所谓热喷涂,就是利用一种热源,如电弧、离子弧或燃烧的火焰等将热喷涂粉末状或丝状的金属或非金属喷涂材料加热熔融或软化,并用热源的动力或外加高速气流雾化使喷涂材料的熔滴以一定的速度喷向经过预处理干净的基体表面,依靠喷涂材料的物理、化学变化与基体形成结合层的工艺方法。
  2.2应用评价
  不同的腐蚀环境和因素往往对应于不同的防腐涂层材料和防腐体系,如若选择不当,就达不到防护的目的。因此,在进行防腐防护处理施工前,对所要进行的储罐介质进行成分分析和不同喷涂材料挂片试验,从中优选出最佳的涂层材料,并综合考虑实用性、工艺性和经济性。
  2.3现场应用
  采用此工艺是因为锌与钢的附着力大于铝与钢的附着力(锌与钢的附着力为5~6N/mm2,铝与钢的附着力为2~3N/ram2),而铝与锌的附着力比较好,一般在4.5~6N/ram2。同时,由于底层所喷涂的锌层具有较好的阴极保护作用,可防止涂层出现缝纹或划伤,不再发生腐蚀,而在喷涂铝层过程中形成的铝氧化膜又具有较高的耐腐蚀性。现场施工工艺控制措施如下。
  (1)储罐内表面处理。热喷涂涂层防腐工艺的除锈打糙和喷锌、喷不锈钢涂层一样,由空压机提供喷砂动力。在压缩空气的作用下,将经过筛选的带有棱角的石英砂,经过砂桶、胶管砂气混合后,高速冲击罐体表面,除去了基体表面的锈等氧化物,达到使基体表面凹凸不平的目的。
  (2)热喷涂锌、铝。主要设备有压缩空气系统、氧气和乙炔系统、金属气喷枪及胶管等设备。其原理是以喷枪中的压缩空气为原动力,在驱动装置推动下,锌丝和铝丝通过喷嘴,在氧一乙炔焰的加热下,成为熔融体,借压缩空气使之雾化成微粒并喷射到罐壁上,形成热喷涂锌保护层。由于喷砂后的基体表面凹凸不平,散热收缩后的金属涂层能牢固地附在工件表面。
  (3)封闭底漆。罐底、罐顶及第一圈钢板采用环氧树脂改性玻璃钢胶料封闭,侧板中部采用聚氨酯封闭。涂装方法是采用手工刷涂结合空气喷涂方法。要求无刷痕、无起泡、无流挂及无漏喷,整洁,匀称一致。
  2.4主要技术控制
  (1)金属气喷枪。喷锌、喷铝时选用高速枪,喷枪嘴为3.2mrn,空气帽用06.5 l-rim。
  (2)氧气压力和乙炔压力调整。因锌与铝的熔点不同,喷涂时氧一乙炔用量应作相应调整,喷锌时氧气压力为5~6kg/cm2,乙炔压力为0.8~1.2kg/cm2,火焰调整为中性或偏碳化,使锌丝或铝丝在喷枪口被火焰熔融形成锥形微粒束喷射到罐壁上。
  (3)罐体温度控制。在喷锌喷铝时,罐体温度不得超过70℃,以防止罐体变形。
  2.5喷涂效果
  涂层底层为锌层,颗粒较细,涂层均匀,孔隙小,密实性好,锌层厚度达到设计要求,附着力强,铝涂层覆盖其上,呈灰黑色,颗粒较粗,孔隙大,但坚硬、耐磨,对锌层有很好的保护作用;再采用环氧树脂改性玻璃钢胶料和聚氨酯封闭,防水、防渗性能好。经质量检测中心对各道工序分别检测,热喷涂金属涂层质量优良,满足设计要求。
  3 结语
  热喷涂金属涂层防腐技术由于涂层耐磨损,外观整洁,覆盖均匀、密实,保护周期长,防腐性能好,抗破坏性强,不仅提高了储罐的防腐大修周期,而且降低了维修成本,是油田首选的各类储罐防腐防护技术之一。 

参考文献略
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