防腐蚀涂料在化工行业中□ 吴维   刘宏伟  李运超  徐永祥    腐蚀是材料在各种环境作用下发生的破坏和变质,石油化工行业
    腐蚀是材料在各种环境作用下发生的破坏和变质,石油化工行业由于其特殊的工况环境(高温、高压、强腐蚀性),其腐蚀问题尤为严重，造成的危害很大。    长期以来,防腐蚀涂料作为1种简便、有效的防腐蚀手段,广泛应
    长期以来,防腐蚀涂料作为1种简便、有效的防腐蚀手段,广泛应用于国民经济各部门。但是,随着现代工业的发展,尤其是石油、化工行业的兴起,对防腐蚀涂料承受环境的能力和使用寿命提出了更高的要求。由于其造价低、易维护、多层协同防护效果好,在化工行业中的应用范围正在扩展,应受到充分的重视。      化工腐蚀性介质环境
      化工腐蚀性介质环境    根据介质腐蚀性的强弱,可分为极强腐蚀介质环境和一般腐蚀介
    根据介质腐蚀性的强弱,可分为极强腐蚀介质环境和一般腐蚀介质环境。    极强腐蚀介质环境的介质具有强烈腐蚀性或兼有强氧化性能；体
    极强腐蚀介质环境的介质具有强烈腐蚀性或兼有强氧化性能；体系一般具有较高的温度和一定流速的冲刷、磨蚀作用。属于这一类腐蚀环境的，如硫酸生产系统中流动的热浓硫酸；尿素生产的中间产物高温高压甲胺溶液；氯碱工业的高温盐水等。涉及这类介质环境的化工设备多是反应釜、输送管道、泵、阀、冷却交换器等。针对这类腐蚀介质环境的防腐蚀对策是1个系统化的设计工程,涉及到材料、防腐方案的选择、防腐结构、强度的设计、制造加工的影响以及设备寿命预测和可靠性分析等诸多内容。这类环境中设备的防护,多是以玻璃钢衬里的型式出现。    一般腐蚀介质环境多具有较强的腐蚀性,但氧化性不强,浓度不
    一般腐蚀介质环境多具有较强的腐蚀性,但氧化性不强,浓度不高；体系温度一般不高；体系冲刷腐蚀较弱。属于这类介质环境的,如常温静止状态的稀硫酸、盐酸、碱液等。涉及此类环境的化工设备主要有各种贮槽-罐、反应池、构筑物等。针对这类环境的防护对策,同样是1个系统化的整体设计工程。目前,在一般腐蚀介质环境中,常选用环氧煤沥青、改性聚氨酯树脂、氯磺化聚乙烯、氯化橡胶、聚苯乙烯、聚氯乙烯、改性呋喃树脂涂料等。中等强度的腐蚀环境中,常选用的品种有厚浆型环氧酚醛树脂粉末(SSPC也推荐在类似的腐蚀环境中优先选用此类涂料)、改性聚氨酯树脂类、厚浆型氯化橡胶/氯磺化聚乙烯和漆酚改性树脂涂料等。在强腐蚀性介质环境,常利用玻璃鳞片涂料衬里或外罩氟碳等涂料进行防护。玻璃鳞片涂料自从开发以来,已成功应用于诸多苛刻化工环境,是迄今为止最为有效的重防腐蚀涂料。    防腐蚀涂料在该领域的应用现状表明,对强腐蚀性环境,尤其对是
    防腐蚀涂料在该领域的应用现状表明,对强腐蚀性环境,尤其对是湿热、冲刷交替条件下的强腐蚀环境的防护力度不足;优秀产品较少,造成一品多用的情况;而一些防护效果较好的产品缺乏推广和应用积累。在应用中发现,涂层系统的提前破坏往往是施工和涂层设计方案中存在问题。      化工大气腐蚀性环境
      化工大气腐蚀性环境    根据这类环境的腐蚀强度和特点,可进一步划分为化学气体气雾
    根据这类环境的腐蚀强度和特点,可进一步划分为化学气体气雾腐蚀性环境(设备内腐蚀)和化学气体性大气腐蚀环境(室外或设备外腐蚀)。    化学气体气雾腐蚀性环境的腐蚀特征是介质体系由较强腐蚀性的
    化学气体气雾腐蚀性环境的腐蚀特征是介质体系由较强腐蚀性的酸雾、碱雾或化学腐蚀性气体构成;介质体系常伴有水蒸气和氧,增强了腐蚀性;一般介质体系温度、压力较高。化工生产中产生的酸雾、碱雾、腐蚀性化学气体以及高温腐蚀性尾气等属于这类腐蚀环境。而涉及此环境的化工设备主要有,贮存各种气体的气罐/气柜、管道、吸收塔/冷凝塔以及烟囱、构筑物等。其中,一般性的腐蚀气体环境(设备内环境)可选择防护底层、阻挡中层、耐蚀面层相结合的防腐方案能获得很好的效果。在这类环境中可选择的涂料品种有各种环氧树脂系、厚浆型聚氨酯系、厚浆型氯磺化聚乙烯、厚浆型氯化橡胶、改性漆酚等。对强腐蚀气体环境,防护难度较大，一般需结合衬里或热喷层,外罩用重防腐蚀涂料。这类环境可供选择的品种有玻璃鳞片、有机硅、氟碳涂料等。    化学气体性大气腐蚀环境的腐蚀特征是气氛内含有几种或多种低
    化学气体性大气腐蚀环境的腐蚀特征是气氛内含有几种或多种低浓度的腐蚀性介质;存在腐蚀性介质、氧、水蒸气以及紫外线的交互作用。石油和化工生产厂区的大气属于这类腐蚀环境，而涉及的化工设备有多种,凡处于此环境中的室外设备或建筑物均属于此列。因此该环境腐蚀具有局部的普遍型。大气中,尤其是一般工业大气中的腐蚀问题是目前腐蚀与防护学科研究的一大热点。对这一类腐蚀性环境的防护,需综合考虑涂层的耐腐蚀性和耐侯、耐老化等性能。应用的涂料品种主要有环氧树脂系(一般在大气中不用作面漆)、聚氨酯系、氯磺化聚乙烯、聚氯乙烯、过氯乙烯、厚浆型氯化橡胶、氟碳等。对于此环境的防腐蚀对策,根据具体情况,采用防锈或防护底层,外罩耐蚀耐侯面层的设计方案。防腐蚀涂料在这一类环境的应用非常普遍,是发挥其作用的主要领域之一。    在该领域对强腐蚀性环境,尤其是对高温高压条件下的强腐蚀环
    在该领域对强腐蚀性环境,尤其是对高温高压条件下的强腐蚀环境的防护力度不足；涂料主要为溶剂型,对环境污染较大；存在一般工业大气环境与化工大气环境中涂料混用的情况，是防腐蚀涂料在该领域应用的问题。      石油化工腐蚀性环境
      石油化工腐蚀性环境    1.炼油工业  这是石油化工行业中腐蚀性最强的环境之一,也是
    1.炼油工业  这是石油化工行业中腐蚀性最强的环境之一,也是存在防护难题最多的领域之一。由于我国油区分布广泛,原油的主要性质差别较大,从而决定了各炼油厂装置腐蚀程度和特点的差别。从20世纪90年代开始又大量进口国外原油,进口原油的性质差别也很大,但1个显著的特点是,中东原油硫和重金属含量较高。这类环境的腐蚀特征是介质腐蚀性差别很大,大致可分为高硫高酸、高硫低酸、低硫高酸、低硫低酸等类型;体系多处于高温高压工况条件;不同腐蚀性介质、不同相态交互作用,是1个多变的强腐蚀环境。对此环境中的防护对策,同样是1个整体的系统设计工程。在这类腐蚀环境中,防腐蚀涂料主要应用在主体设备,涂敷在一般设备外壁,针对不同应用环境,需要考虑涂层是否具有耐化学腐蚀、耐有机溶剂、耐化工大气以及耐候等性能。    石油化工行业大量应用工业水冷器,在工艺设备中占有相当大的
    石油化工行业大量应用工业水冷器,在工艺设备中占有相当大的比例,常常由于腐蚀问题造成整体生产被动，水冷器中应用涂层进行防护已成为普遍采用的手段。水冷器内壁环境介质水易结垢,有一定冲刷腐蚀，介质水温较高,有一定的腐蚀性,若介质为蒸汽则其温度更高。因此应用的防护涂层应具有较好的耐蚀、阻垢、导热、耐磨等性能。从2000世纪70年代开始,我国成功开发出一系列水冷器防护涂料,如酚醛石墨涂料、CH-784 、TH-847热固型环氧氨基涂料、漆酚螯合涂料以及JST-2L冷固化型涂料。    油品贮罐是炼油厂不可缺少的重要设备之一,严重的腐蚀不仅造
    油品贮罐是炼油厂不可缺少的重要设备之一,严重的腐蚀不仅造成巨大的经济损失,而且往往引发恶性事件。近年来,随着原油性质的不断变化,油罐腐蚀的矛盾日益突出。由于油罐所处工况环境和储存介质的不同,其腐蚀状况有较大差异。这类设备内部腐蚀环境的一般特征是油品中水和腐蚀性介质酸的存在加剧腐蚀;罐体的不同部位的腐蚀环境不同,上部为气液均匀腐蚀,中部为油相腐蚀、下部为油相析水层液相局部腐蚀;油品与罐壁摩擦易产生静电。针对这一类环境的腐蚀特点,在设计涂层防护时,需要考虑涂层的耐有机溶剂、耐腐蚀、耐温、耐潮以及导电等性能。目前,涂层防护方案一般采用富锌防锈涂料打底,外罩耐油导静电涂料。常用有机—无机富锌涂料、环氧树脂系涂料、聚氨酯系涂料、玻璃鳞片涂料等，以环氧系树脂、聚氨酯系涂料为主。荆门石化研制的JST-3F、石油管道科学院的G-4,以及国家金属腐蚀控制工程技术研究中心研制的GDFF型耐油导静电涂料等,现场使用都取得了比较好的防护效果。    由于施工环境问题,目前的溶剂型涂料毒性大,不利于施工，表面
    由于施工环境问题,目前的溶剂型涂料毒性大,不利于施工，表面前处理往往达不到要求,需要考虑带锈涂装，需要开发常温快干性涂料。此外，长效高性能涂料产品较少。    2.输油、输气管线  随着石油天然气工业的发展,长距离的地下
    2.输油、输气管线  随着石油天然气工业的发展,长距离的地下输油、输气管道应用越来越普遍。由于埋地管道跨越地域较长,其腐蚀环境变化较大。这类环境的一般腐蚀特征是存在土壤污染(腐蚀性介质)腐蚀、生物降解腐蚀等化学腐蚀;存在应力、摩擦等物理损伤;一般含氧量较低。总体上,对埋地管道的防护,是采用外防腐涂层与阴极保护相结合的联合保护方式。具体的防护方案需要因地制宜,根据不同的土壤和施工环境来制定。在埋地管道外壁的防护中,目前应用石油沥青、煤焦油瓷漆、FBE系环氧粉末、环氧煤焦油沥青、挤出聚乙烯、聚烯烃胶带、三层环氧/聚乙烯复合涂层以及新开发出的聚氨酯沥青涂层等。一般在沙漠、植物根茎发达、腐蚀性强、地下水位高的地区,采用煤焦油瓷漆、聚烯烃胶带、挤出聚乙烯、FBE(在地下水位高的地段慎用);在机械磨损严重的石方、丘陵地区,采用抗冲击性较好的聚乙烯或三层环氧/聚乙烯涂层;平原地区采用环氧粉末、煤焦油瓷漆等防腐涂层,而对于腐蚀性较弱、无植物深根且地下水位不高的地段采用石油沥青。其中三层环氧/聚乙烯涂层是目前综合性能最好的管道防护涂层,但其价格较高,应用受到一定限制,而被推荐在具有战略性及重大经济价值的长输管线或在地形复杂、维修困难、大型跨越地段的长输管线上优先采用。    由于输送的介质不同,对应用的涂层性能要求也有所差异。对于
    由于输送的介质不同,对应用的涂层性能要求也有所差异。对于输气管线,其内壁承受气相、薄液膜环境腐蚀,由于其输送的介质一般是经过处理后的气体,腐蚀性不大,对应用在这类环境的涂层要求具有一定耐酸性、耐盐性以及耐冲刷腐蚀性。对于输油管线而言,其内壁承受油品环境腐蚀和冲刷腐蚀,对应用于此的涂层要求较高,需要其具有耐油品腐蚀性、一定耐酸性和耐盐性以及耐冲刷腐蚀性和减阻性能。目前,管线内壁涂料大多采用无溶剂型或高固体份型多元树脂改性重防腐蚀涂料。总之,用于管道内壁的涂料不仅要求具有良好的耐蚀性,而且要求漆膜干燥快、外观平滑具有一定的减阻性,尽量避免含有溶剂成分。    防腐蚀涂料在该领域的应用现状表明，存在主要问题是缺乏效果
    防腐蚀涂料在该领域的应用现状表明，存在主要问题是缺乏效果好的现场修补涂料,尤其缺乏优秀的补口涂料;需要进一步发展适应管线内壁涂装施工工艺;长效综合性能(机械性能、耐化学生物降解性能、减阻性能、快干性能以及抗杂散电性能等)较好涂料产品较少。      存在问题与差距
      存在问题与差距    我国防腐蚀涂料的开发与应用发展很快,并开发出许多性能优异
    我国防腐蚀涂料的开发与应用发展很快,并开发出许多性能优异的新型防腐蚀涂料,但与发达国家的差距还比较明显，主要表现在对表面前处理的重要作用认识不足;注重涂装系统设计,但对涂装施工管理缺乏重视,对施工工艺控制不严;对涂层的检验重视不足,尤其对涂层的维护不够重视;对防腐蚀设计规范与规定的指导作用重视不够;涂层检验、评价手段单一落后,缺乏完善的防腐蚀涂料的评估评价体系;不注重对被应用涂料体系的数据收集与积累。