各種涂料的干燥機理見圖3-1[1]。
?

2.減阻內涂涂料性能的基本要求
減阻內涂涂料的性能基本要求主要有:黏結力、滲透性、耐磨性、耐壓性、耐熱性、化學穩定性和耐蝕性及光澤度等。
2.1 黏結力
黏結力是涂料的最重要的性能。水汽等腐蝕介質要通過覆蓋層和被涂覆鋼表面之間的界面與鋼表面基體接觸,黏結力強可保持此界面的穩定,避免水汽滲透到覆蓋層下面,防止膜下腐蝕介質的富集,從而防止膜下腐蝕和漆膜起泡;黏結力強還可減少機械力的損傷。
2.2 滲透性
滲透性有兩個含義,一是對水的滲透、一是對氣的滲透,抗滲水性對覆蓋層來說是很重要的;因為和覆蓋層接觸的環境或介質都少不了有水,水的滲透將導致與鋼表面的直接接觸,發生腐蝕作用,剝離覆蓋層,尤其是當鋼表面有鹽分存在時更為突出;透氣性低可以防止氧氣等介質滲透到鋼表面,直接發生腐蝕作用。
2.3 耐磨性
由于減阻內涂覆蓋層的工作條件是處在介質的不斷摩擦之中,需承受住介質和所含雜質的摩擦損耗,且作為天然氣管道來說,正常的清管也會對內壁造成磨損,因此耐磨性是減阻內涂涂料的一項重要指標。
2.4 耐壓力變化
管道輸送液體或氣體介質都要有一定的壓力,減阻內覆蓋層在這種狀況下工作,當管道發生故障或異常泄漏時,因其突發的降壓可能造成覆蓋星的起泡,為此對減阻內覆蓋層要有耐壓的性能要求。
2.5 耐熱性
耐熱性要求是出于兩方面的考慮,一是運行過程中因介質與管內壁的摩擦產生的熱量造成管壁溫度升高,另一點是在管道防腐作業時,當采用“先內后外”工藝時,因為外防腐層施工過程中可能會有250℃的高溫,內涂涂料應能承受住這一短時的高溫作用。
2.6 化學穩定性和耐蝕性
由于天然氣介質可能混有汽油、醇類、潤滑油等雜質,其凝聚物都有可能造成內覆蓋層的破壞和腐蝕,所以內涂的涂料必須具有化學穩定性和耐蝕性,來抵御這些物質的腐蝕與破壞。
雖然正常的天然氣中不肯腐蝕性物質,但在管道施工過程中和運行中仍有腐蝕的可能性,如空氣中水汽和介質中的冷凝物等,在這種條件下內涂涂料可起到防止腐蝕的作用。
2.7 覆蓋層的光澤度
用于減阻內涂的覆蓋層要有一定的光澤度,光澤度反映出覆蓋層的光滑程度,表面越光滑,磨阻越小,減阻的效果也就越好。
除上述性能之外還有柔韌性、硬度、耐久性、易涂裝等也是內涂涂料應具有的性能。
3.減阻內涂的壽命要求
在本節所要討論的壽命應是覆蓋層的技術指標,之所以在這里討論是因為覆蓋層的壽命與涂料性能有著千絲萬縷的聯系,好涂料形成的膜層壽命也長,反之,性能差的涂料膜層壽命就短。當然影響覆蓋層壽命的因素還有運行條件、施工質量、設計是否正確、使用是否合理等。
3.1 覆蓋屋使用壽命的定義
覆蓋層的使用壽命(life of coating )可定義為:覆蓋層發生起泡和(或)剝離之前所經歷的時間。對于減阻內涂,當內覆蓋層發生惡化導致輸送效率大幅降低之前,都可作為覆蓋層的使用壽命來考慮。
3.2 影響壽命的涂料及施工因素
在上節所講的涂料性能中,許多性能是與覆蓋層韻壽命相關的,比如黏結力、耐磨、耐熱、耐壓、抗滲透等。施工中的表面處理質量、噴涂質量、厚度等因素,也都會直接影響覆蓋層使用壽命。
3.3 影響壽命的條件因素
這里要講的是輸迭介質是否含有硫化氫,管道鋼表面是否含有超標的鹽分。
天然氣中含有的硫化氧,盡管濃度很低,也會明顯地加速覆蓋層損壞。由于減阻內涂多采用環氧樹脂、氧化鐵紅、防腐顏料、聚酰胺固化劑等組成,其中氧化鐵紅及其它顏料可與硫化氫起反應,形成亞硫酸鹽,亞硫酸鹽提高了覆蓋層對硫化氫的可溶性,并增強硫化氫的滲透性,使覆蓋層的附著力降低。
鋼管內表面若有鹽分,可把覆蓋層視作為一種半透膜,在某些運行條件下;介質中的水分便會穿透覆蓋層到達鋼表面,這些鹽分遇水后,便會造成鋼的腐蝕,剝離覆蓋層導致滲透起泡。當輸送介質中古有微量的鹽分時,有水分存在,則會滲透到鋼表面,造成滲透起泡。
另外,在管道安裝前的運輸和存放期間,管子受到大氣中水汽和氧的作用,也會造成覆蓋層的損壞,故做完內涂的管子不宜在空氣中存放過長時間。
3.4 影響壽命的運行因素
運行因素中主要的是清管器的機械破壞,雖然在選用涂料時考慮了耐磨,但當清管程序不合理、選用清管器不當時仍會造成內涂漆膜的損壞。
3.5 環氧樹脂的熱降解
一般的內覆蓋層材料,主要包括環氧樹脂和胺加成物,或聚酰胺,如果未經改性,只有在施加外覆蓋層后才可以涂覆,也就是說只適用于“先外后內”工藝,否則在涂覆外覆蓋層時管道的預熱致使內覆蓋層損壞。這就要求內涂涂料在管道預熱溫度高達250℃時,解決內覆蓋層的抗熱解問題。
固化環氧樹脂的熱降解被認為是由自由基鏈式反應引起的。固化環氧樹脂主要的分子結構由R′OCH2CH(OH)CH2OR″表示,在這個結構中,具有活性的氫原子連接到叔碳原于上,這種活潑氫原子很容易被(R′)自由基拉過去,同時產生新的自由基(見式3-1)。這些自由基與氧反應生成了過氧化物自由基(式3-2)。這些過氧化物自由基瞬間分解成酮類,同時產生了過氧化氫自由基(式3-3)。酮化合物中的醚健斷裂而形成的自由基再分解成為更小分子量的產物,如甲醛以及通過多級分裂反應形成的其他醛類(式3-4和式3-5)。由這些分解反應產生的自由基團,如R'和HOO'又與固化環氧樹脂發生化學反應生成新的自由基(式3-6和式3-7),這些新的自由基又按照式(3-2)和式(3-5)所示的同樣方式分解。
由于固化環氧樹脂的分解是在自由基的鏈上進行的,涂料中如果含有能阻止或延緩自由基鏈上化學反應的某些組分就能夠有效地改善耐熱性能。
?

國外文獻[3]報道了對胺加成物、聚酰胺、酸酐和硫醇加合物四種不同的環氧樹脂進行了耐熱性試驗,研究加熱烘箱內板條在260℃加熱30min后,熱解溫度與涂覆過的實驗板條之間的行為特性關系。結果表明,硫醇加合物固化涂料,在四種涂料中保留光澤面是最好的,并保持了很好的彎曲能力和柔韌性。胺加合物與聚酰胺固化涂料保持的光澤面均較差,這是由于它們的熱解溫度低,而酸酐不論熱解溫度有多么高,其固化涂料的光澤面保留都很差,其原因尚未明了。
硫醇加合物固化涂層舶韌性也比其它涂料好;當熱解溫度在245~280℃范圍內時其韌性是最好的。其原因可解釋為在硫醇加合物固化環氧樹脂中硫醇基(—SH)和硫醚(一S—)的穩定效應,阻止了氧化鏈式反應充當中間體的過氧化物自由基。表3-2所示為硫醇加合物固化涂料在加熱前后的性能實驗結果與典型的常用內涂料的比較(此處常用涂料被稱為參照涂料)。從這些實驗結果來看,熱解溫度為266℃試驗涂料6#在所有被檢測涂料中是最好的。表3-3和表3-4分射列出了試驗涂料6#的組成及基本性質與參照涂料的對比(以下試驗涂料6#被稱為EPX-8)。EPX-8適用期在4h以上,能滿足熱穩定性的要求。
科技賦能,AI強安——談AI技術在石油…
危險化學品安全技術說明書(PDF版)
170種危險化學品安全技術說明書匯編
化工企業冬季安全生產須知——防火篇
化工企業冬季安全生產須知——防凍凝篇
有限空間作業如何預防窒息和中毒
有限空間作業切記注意安全!
夏季有限空間作業安全風險防范
危險化學品目錄(2015版)
危險化學品分類及其危險特性
對制度落實不到位的原因調查及解決辦…
職工安全生產的權利和義務
危險化學品的儲存
有限空間作業安全知識
柴油罐的存放
加油站安全知識手冊