摘　要：針對某天然氣球形儲(chǔ)罐儲(chǔ)氣溫度、壓力及氣源組成，提出球罐內(nèi)涂層(酚醛環(huán)氧樹脂)配方，對涂層性能進(jìn)行了測試，測試結(jié)果理想。

關(guān)鍵詞：天然氣球罐；  內(nèi)涂層；  酚醛環(huán)氧樹脂；  性能測試

Performance Testing of Phenolic Epoxy Resin Internal Coating of Natural Gas Spherical Tank

Abstract：Considering the gas storage temperalure，pressure and gas composition，the formulation(phenolic epoxy resin)of internal coating of natural gas spherical tank is proposed．The coating performante is tested，and the test results are satisfactorr．

Keywords：natural gas spherical tank；internal coating；phenolic epoxy resin；performance testing

1　概述

成都某儲(chǔ)配站設(shè)有幾何容積為5000m³的球形儲(chǔ)氣罐(以下簡稱球罐)3臺(tái)，儲(chǔ)氣壓力最高可達(dá)1.2MPa，總儲(chǔ)氣量為l8×10⁴m³。球罐氣源來自中石油西南油氣田公司，氣源組成見表1。由表1可知，氣源主要組分為CH4、C2H6、N2、CO2、H2O、H2S，其中CO2、H2O、H2S是引起球罐內(nèi)壁腐蝕的主要因素^[1]。

儲(chǔ)氣溫度與壓力是影響球罐內(nèi)鼙腐蝕的環(huán)境因素^[2]。球罐儲(chǔ)氣溫度為-10～60℃。2013年2月各測試日3臺(tái)球罐的壓力(10：00的數(shù)據(jù))見表2。由表2可知，罐l～3壓力范圍分別為0.90～1.00、0.90～1.02、0.75～1.00MPa。通常，設(shè)計(jì)壓力為運(yùn)行壓力的l.2倍，因此在壓力實(shí)驗(yàn)時(shí)選取1.2 MPa作為實(shí)驗(yàn)壓力。各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中選取的基材材質(zhì)與球罐罐體內(nèi)壁材質(zhì)一致，涂層平均厚度為175mm。

2　內(nèi)涂層配方及基本性能測試

①內(nèi)涂層配方

針對天然氣氣源組成、儲(chǔ)氣溫度及壓力提出的酚醛環(huán)氧樹脂內(nèi)涂層配方見表3。

②基本性能測試

內(nèi)涂層基本性能測試結(jié)果見表4。由表4可知，涂層各項(xiàng)基本性能符合要求。

3　性能測試

3.1　涂層附著情況

①壓力實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菣z測實(shí)際條件下涂層的附著性能。高溫高壓釜的設(shè)計(jì)指標(biāo)為5L、70MPa、200℃，實(shí)驗(yàn)參照NACE TM 0815—2000(實(shí)驗(yàn)室金屬腐蝕實(shí)驗(yàn))。

將試樣(見圖1)置于釜中，然后將釜密封。將溫度設(shè)定在60℃，通電恒溫。向釜中通入試驗(yàn)燃?xì)?span lang="EN-US">(表1所示的氣源天然氣)并加壓至1.2MPa。在設(shè)定溫度下實(shí)驗(yàn)336h以后，將釜關(guān)閉并進(jìn)行冷卻；在15～30min內(nèi)以均勻速度泄壓，從釜中取出試樣并觀察外觀、顏色及涂層附著情況。

壓力實(shí)驗(yàn)后試樣外觀見圖2。比較圖1、2可知，壓力實(shí)驗(yàn)前后涂層顏色未出現(xiàn)明顯變化，涂層表面光滑平整，無起泡、針孔、裂紋等現(xiàn)象，也未腫脹及變軟。涂層與基材之間未脫落，附著情況良好。

②拉伸實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菣z測拉伸實(shí)驗(yàn)前后涂層的附著情況。拉伸實(shí)驗(yàn)選用MTS810疲勞實(shí)驗(yàn)機(jī)，按照GB／T 228.1—2010《金屬材料拉伸實(shí)驗(yàn)第1部分：室溫實(shí)驗(yàn)方法》。將試樣(見圖3，圖中數(shù)值單位為mm)拉伸至屈服強(qiáng)度后卸載，觀察涂層表面形態(tài)變化以及涂層附著情況。分析拉伸實(shí)驗(yàn)后的試樣可知，涂層表面無裂紋和剝離，涂層附著情況良好。

3.2　抗腐蝕性能

①交流阻抗實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菧y試涂層對基材的保護(hù)能力。交流阻抗實(shí)驗(yàn)選用的儀器為電化學(xué)測試用PARSTAT2273電化學(xué)工作站，采用經(jīng)典一三電極體系：參比電極為飽和甘汞電極(SCE)，輔助電極為鉑電極，帶涂層的基材為工作電極。分別對實(shí)驗(yàn)時(shí)間為1h、2h、168h、336h的壓力實(shí)驗(yàn)試件進(jìn)行交流阻抗實(shí)驗(yàn)^[3]，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用ZsimpWin軟件擬合，并擬合出Nyquist圖譜(見圖4、5)。圖4、5并未出現(xiàn)文獻(xiàn)[4]提供的曲線形態(tài)(該曲線形態(tài)表征腐蝕物穿透涂層，對基材造成損害)可得到以下結(jié)論：涂層有效阻擋了天然氣腐蝕性物質(zhì)向基材的擴(kuò)散。

②掃描電鏡

掃描電鏡為JSM—6490LV型掃描電子顯微鏡，采用20kV加速電壓，在真空條件下對壓力實(shí)驗(yàn)336h后且進(jìn)行交流阻抗實(shí)驗(yàn)后的涂層進(jìn)行掃描，在放大倍率為200、500的情況下觀察涂層的表面形貌(分別見圖6、7)。由圖6、7可知，被觀測區(qū)域有一個(gè)腐蝕形成的不規(guī)則凹坑(顏色較深部分)，但腐蝕并不嚴(yán)重。

參考文獻(xiàn)：

[1]艾俊哲，梅平，陳武．碳鋼CO2／H2S腐蝕及緩蝕行為實(shí)驗(yàn)研究的影響[J]．長江大學(xué)學(xué)報(bào)：自科版，2006(4)：39-41．

[2]艾俊哲，梅平，邱小慶．油氣水共存的非均相介質(zhì)中N80鋼CO2／H2S腐蝕行為研究[J]．石油天然氣學(xué)報(bào)，2009(4)：157-160．

[3]杜磊，殷名學(xué)．一種天然氣井油管防腐涂料[J]．上海涂料，2008(2)：24-25．

[4]曹楚南．電化學(xué)阻抗譜導(dǎo)論[M]．北京：科學(xué)出版社，2004：154-166．

本文作者：周斌葛

作者單位：成都城市燃?xì)庥邢挢?zé)任公司