一种天然气管道内防腐涂料的制备及性能研究

【摘要】：近年来,随着酸性气田开发处于中、后开采期,集输天然气中含水率的提高和H2S等伴生气体的存在,使得管道内部腐蚀的情况越来越严重,给管道集输的安全运行带来极大隐患,因此天然气管道的防护需求越来越重要,而涂层防护是减缓腐蚀最常用的方法,于是选择制备无机陶瓷涂料改善X80钢的防腐蚀性能就具有实际意义。 选用二氧化硅、三氧化二铝和二氧化钛无机原料作为涂料的骨料,氧化镁作为涂料的固化剂,磷酸二氢铝为涂料的粘结剂,通过正交试验的方法确定了各组分在涂料中的适宜比例,制备出一种无机陶瓷涂料。采用附着力、硬度、抗冲击强度测试等方法对涂层的常规性能进行了评价。电化学实验研究了该陶瓷涂层的防腐蚀性能,摩擦磨损实验评价了涂层的耐磨性能,常压浸泡实验和高温高压釜实验评价了涂层对腐蚀介质的抵抗性能。获得的具体研究结果如下： (1)涂料的较优配方为：二氧化钛19.3wt%、二氧化硅6.4wt%、三氧化二铝10.3wt%、氧化镁10wt%、磷酸二氢铝54wt%。固化温度为200℃C,时间为2h时,所获涂层的厚度为26μmm,附着力为一级,显微硬度为637.5HV,抗冲击性能为20cm,磨损量为0.0003g。在30℃环境下,浸泡于含硫量为1.75mg/L的模拟含硫地层水中3d后,其自腐蚀电位(Ecorr)为-0.5316V,自腐蚀电流密度(icorr)为1.004×10-1A/cm2,具有较好的防腐蚀性。 (2)在模拟罗家寨含硫地层水环境下,通过电化学实验测试和阻抗谱对不同的环境温度、介质浓度、浸泡时间因素条件下涂层试样的防腐蚀性能进行研究,结果表明：涂层试样耐中性盐雾试验超过72h。随着环境温度、介质浓度、浸泡时间因素的升高,涂层试样的防腐蚀性能大致呈现减弱趋势。在30℃C含硫浓度为1.75mg/L的介质环境下,Ecorr为-0.4651V,icorr为2.899×10-8A/cm2,具有较好的防腐蚀性能。40℃时,涂层试样腐蚀过程受到介质扩散控制,腐蚀介质已经达到了基体界面,涂层的防护能力下降。在60℃温度条件下的模拟罗家寨含硫地层水环境更符合油田现场实际腐蚀环境,该环境条件下涂层的极化电阻(Rp)随浸泡时间的延长呈指数衰减,满足函数关系Rρ=2131.29+28714.24e-1/30.66+711.421et/3.49-1014.15et/5.09,icorr与实验时间呈线性关系,且满足icorr=2.41923x10-7+1.71647x10-8t。高温高压釜实验中涂层试样的阻抗值大于空白试样的阻抗值,说明在高温下涂层试样仍然使用。 进一步结合现场环境条件,通过中性盐雾实验测试涂层试件在除锈等级、涂层厚度、空气吹扫压力、基材温度条件下物理性能,利用正交试验方法确定了涂覆工艺条件并优选为基材温度20℃C,喷砂除锈等级为Sa2.5,空气吹扫压力为0.5MPa,涂层厚度为26gm。 【关键词】：无机物 涂料 陶瓷 腐蚀 涂覆
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TE988.2;TQ637
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-17
• 1.1 研究的目的与意义8-9
• 1.2 内防腐涂料防护作用9-10
• 1.3 内防腐涂料的发展状况10-13
• 1.3.1 环氧树脂防腐涂料10
• 1.3.2 聚氨酯防腐涂料10-11
• 1.3.3 煤焦油环氧树脂11
• 1.3.4 三层聚乙烯11-12
• 1.3.5 无机陶瓷涂料12-13
• 1.4 陶瓷涂层制备技术13-15
• 1.4.1 激光熔覆法13
• 1.4.2 包埋法13
• 1.4.3 电泳沉积法13-14
• 1.4.4 溶胶-凝胶法14
• 1.4.5 气相沉积法14
• 1.4.6 热喷涂法14
• 1.4.7 料浆法14-15
• 1.5 管道内涂层技术现状15
• 1.6 主要研究内容15-17
• 第2章 陶瓷涂料的制备17-30
• 2.1 概述17
• 2.2 实验部分17-24
• 2.2.1 实验药品17
• 2.2.2 实验仪器17-18
• 2.2.3 实验材料18
• 2.2.4 实验介质18
• 2.2.5 涂料配方设计18-20
• 2.2.6 涂料制备20-21
• 2.2.7 涂层制备21
• 2.2.8 涂层物理性能21-22
• 2.2.9 电化学测试22-23
• 2.2.10 综合评分标准23-24
• 2.3 结果与分析24-29
• 2.3.1 涂层物理性能测试24-27
• 2.3.2 涂层电化学测试27-28
• 2.3.3 涂料配方28-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第3章 陶瓷涂料防腐蚀性能研究30-46
• 3.1 概述30
• 3.2 实验部分30-31
• 3.2.1 实验药品30
• 3.2.2 实验仪器30-31
• 3.2.3 测试与表征31
• 3.3 结果与讨论31-44
• 3.3.1 涂层中性盐雾试验31-33
• 3.3.2 电化学测试结果33-44
• 3.4 本章小结44-46
• 第4章 内涂层涂覆工艺研究46-53
• 4.1 概述46
• 4.2 内涂层特性46-47
• 4.3 实验方法47-49
• 4.3.1 主要仪器设备47
• 4.3.2 实验的腐蚀条件47
• 4.3.3 实验设计及测试47-49
• 4.4 结果与讨论49-52
• 4.5 小结52-53
• 第5章 结论与建议53-54
• 5.1 结论53
• 5.2 建议53-54
• 致谢54-55
• 参考文献55-60
• 攻读硕士学位期间发表的论文60

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