油田用段塞流捕集器內涂層施工新技術應用淺析

（中國石油 塔里木油田分公司，新疆 庫爾勒 841000）

壓力容器被廣泛用于石油、天然氣的生產(chǎn)、分離及儲存等環(huán)節(jié)，是油田中的重要設備。由于壓力容器內介質、工況（壓力、溫度）有所不同，容器會產(chǎn)生化學腐蝕、孔蝕、晶間腐蝕或疲勞腐蝕，可能導致容器泄漏甚至爆炸，嚴重影響油田生產(chǎn)的安全平穩(wěn)運行。目前，對油田壓力容器的防腐，大多采用內涂層和犧牲陽極相結合的內防腐方法，其中內涂層是壓力容器內防腐最有效、最經(jīng)濟的方法［1］。

油田壓力容器長期處于腐蝕性較強的介質環(huán)境中，介質中的水、硫化氫、二氧化碳及氯離子含量高，而且容器內涂層同時受多種液態(tài)、氣態(tài)介質的混合作用，檢修中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)壓力容器內涂層存在大量鼓泡、脫落等失效現(xiàn)象［2］。文中分析了內涂層的防腐機理和失效原因，根據(jù)某油田處理站段塞流捕集器內涂層現(xiàn)場使用情況，提出了內涂層施工的新技術。采用這些技術既能保證內涂層施工質量，延長壓力容器使用壽命，又能有效提高施工效率。

1 段塞流捕集器內涂層失效情況

某油田油氣處理站設置有2套段塞流捕集器，單井集氣站來的油氣混輸介質通過段塞流捕集器進行天然氣和油、水的氣液分離。2套段塞流捕集器的結構以及各項參數(shù)完全相同，工作壓力13.1 MPa，設計壓力13.8 MPa，設計溫度 64℃，體積 92 m3，規(guī)格 DN1 000 mm×45 000 mm，筒體材質16MnR，工藝介質為天然氣、凝析油（富含水、二氧化碳及氯離子）。

由于段塞流捕集器內壁長期處于含水、二氧化碳及氯離子的介質中，容易產(chǎn)生電化學腐蝕，近年檢修中發(fā)現(xiàn)2套段塞流捕集器內涂層均出現(xiàn)鼓泡、脫落等現(xiàn)象（圖1）。

圖1 段塞流捕集器內涂層失效情況

2 壓力容器內涂層防腐機理及失效原因

2.1 防腐機理［3］

2.1.1 屏蔽保護作用

容器表面具有一定厚度的致密性涂層能隔離開容器基材和腐蝕介質，避免二者直接接觸，阻止水、二氧化碳和硫化氫等滲透進入容器基材引起腐蝕。

2.1.2 犧牲陽極保護作用

由于在涂料中加入了鋅粉等比容器基材化學性質更活撥的金屬，因此，如果發(fā)生腐蝕電化學反應，鋅粉等活潑金屬會首先發(fā)生反應并被溶解，從而保護容器基材不被腐蝕。

2.1.3 附著力作用

內涂層與容器表面的附著力能夠避免內涂層發(fā)生鼓泡或者脫離，防止因內涂層下方的水、氧氣的滲透壓增大加速滲透而導致的水、氧氣對容器的腐蝕。

2.1.4 電阻效應

內涂層具有良好的電絕緣性能，可避免在容器表面發(fā)生腐蝕原電池反應，防止容器表面陰極鐵原子失電子變成離子而導致容器基材金屬產(chǎn)生腐蝕。

2.2 失效原因［4］

2.2.1 內涂層鼓泡

內涂層中含有的氣體揮發(fā)或是內涂層吸水都會引發(fā)鼓泡，隨著腐蝕介質在內涂層內部滲透，導致基材金屬的腐蝕。

隨著內涂層內部腐蝕產(chǎn)物的聚集，涂層內壓增大，會進一步加劇內涂層鼓泡。

雖然有新面孔上榜，但是以往占據(jù)榜單的大戶房地產(chǎn)行業(yè)依然有百人上榜，占比最高。榜單顯示，房地產(chǎn)富豪占據(jù)了總富豪榜的1/4，上榜人數(shù)達百人，成為產(chǎn)生富豪最多的行業(yè)之一。排名前10位中有3位是從事房地產(chǎn)相關行業(yè)，分別為去年的首富、排名下降到第三的中國恒大董事局主席許家印，隨后是萬達集團董事長王健林和排名第六的碧桂園董事局副主席楊惠妍。

2.2.2 內涂層脫落

當壓力容器內涂層的附著力降低時，介質中的水分子通過內涂層微孔穿過涂層漆膜，進而在容器基材表面形成水分子層。同時，穿過漆膜的氧氣或者二氧化碳等會溶解在水中，使基材金屬發(fā)生電化學反應產(chǎn)生腐蝕，造成內涂層大面積破損以致于脫落。

3 段塞流捕集器內涂層施工過程

3.1 施工前試噴涂

在內涂層正式施工前先進行試噴涂，即選用與段塞流捕集器相同材質的1 m×1 m（長度×寬度）的板材，先對其進行噴砂除銹，通過試噴涂來確定適宜的噴砂壓力、噴射角度和噴射距離，確保容器表面粗糙度，即錨紋深度在40～80μm。同時在鋼板上按照工藝流程進行涂敷試驗，并對涂層進行宏觀檢查、漆膜厚度及附著力檢測等質量驗證工作，以考察涂料及涂層的質量以及涂料與施工工藝的適用性，確保涂層施工質量［5］。

3.2 容器表面預處理

內涂層正式施工時，將段塞流捕集器內部表面的油污、積垢徹底清除，要達到可清晰辨識涂層損傷情況的要求。采用濕法噴砂工藝，使用噴砂設備對段塞流捕集器內表面進行處理，使段塞流捕集器表面錨紋深度達到標準要求的40～80μm。完成噴砂除銹后對段塞流捕集器表面進行清潔處理，使用壓縮空氣吹掃表面的灰塵，用面團清除段塞流捕集器焊縫、接管等邊角部位的灰塵，保證段塞流捕集器整體表面清潔度處理達到ST3級別［6］。

3.3 內涂層涂刷

使用輥涂工藝進行內涂層涂刷，包括2道底漆、3道面漆，共計5道涂層（總漆膜厚度不小于350μm）。涂刷時按自上而下、先里后外、先難涂后易涂的順序進行。涂料要涂裝均勻，保證厚薄一致，先涂刷段塞流捕集器內的死角位置、焊縫處，用刷尖沾上涂料進行來回滾壓涂刷，然后再對段塞流捕集器進行大面積涂刷。最終確保內涂層不露底、不流掛、不漏涂［7］。

3.4 涂層固化

內涂層施工完成后，使用與快速固化型重防腐涂料相匹配的紫外線燈光照射工藝，使成膜樹脂與固化劑充分反應，同時采取加裝排風扇等措施對段塞流捕集器進行通風2～3 d，保證涂層固化效果［8］。

3.5 施工注意事項［9］

①施工時每一道涂層表干后即可涂刷下一道，2道涂層涂刷時間間隔不超過24 h，以免降低漆膜附著力。②人員在進入容器施工時必須穿戴清潔鞋套，確保前一道涂層不被沙塵、水、油污等影響涂層質量的物質侵蝕。③施工時如遇風沙、雨或相對濕度大于85%的天氣應停止施工，并對已施工而未完全固化的涂層加以防護，滿足防塵、防雨要求。

4 段塞流捕集器內涂層質量控制新技術

4.1 選用低表面處理St2等級環(huán)氧防腐涂料

該段塞流捕集器為氣液分離設備，受到復雜的內部結構限制，內部空間較為狹窄，不利于內涂層表面噴砂除銹、清潔除塵等施工作業(yè)，也難以達到St3級處理效果。使用低表面處理St2等級環(huán)氧防腐涂料能較好地解決這些問題，而且減少了清潔、除銹等施工作業(yè)。該涂料針對性強、使用方便，在油田壓力容器檢修中得到了較多應用，應用效果較好。

4.2 采用內涂層施工新技術

4.2.1 濕法噴砂預處理

根據(jù)以往經(jīng)驗，對容器內防腐層的噴砂除銹施工通常采用干式噴砂除銹技術，即將壓縮空氣與石英砂礫等磨料混合，利用壓縮空氣將磨料高壓噴射在容器表面，從而達到去污、除銹的目的［11］。

油田壓力容器多處于油氣泄漏后易燃、易爆的場所，而且容器本身為密閉空間，干式噴砂造成的大量煙霧粉塵不僅影響施工人員健康，也會帶來安全隱患。為此，采用新型濕法噴砂技術對段塞流捕集器內防腐涂層進行施工。

濕法噴砂技術是在干式噴砂的基礎上，將普通噴砂噴頭改為砂水混合的復合噴頭，利用壓縮空氣和高壓水流共同噴射砂石，高壓水流噴射在容器表面，既能消除高速砂石與容器碰撞摩擦產(chǎn)生的火花，也能消除普通干式噴砂帶來的大量煙霧粉塵，在保障容器表面預處理質量的同時，解決油氣場所存在的易燃、易爆的安全風險問題，保障施工人員的健康。

4.2.2 快速固化工藝

大量的在役壓力容器需要定期進行內防腐層修復，而且很多是停產(chǎn)檢修，內防腐層施工期過長會影響正常生產(chǎn)和經(jīng)濟效益。一般要求在容器開罐檢測和防腐修復后盡快封罐重新投入生產(chǎn)運行，這就要求涂敷完成后涂料能盡快固化，而一般防腐涂料固化至少需要7 d，因此各種新型的快速固化工藝也逐步在油田得到推廣應用。

在此次段塞流捕集器內涂層施工中，采用了一種快速固化型重防腐涂料（JG-01），其主要成分包括環(huán)氧酚醛樹脂、鈍化緩蝕顏料、溶劑及固化劑等。該涂料中含有光敏型的特種固化劑，涂敷完成后用紫外光燈照射涂層，幾小時即可完全固化，可將涂層干燥固化時間從7 d縮短至2～3 d，極大地縮短施工工期，減少因內涂層施工期過長帶來的經(jīng)濟損失。

5 段塞流捕集器內涂層質量檢測

5.1 宏觀檢查

主要對段塞流捕集器內涂層外觀進行檢查，要求外觀光滑、平整，色澤均勻，無氣泡、開裂、剝落、流掛、漏涂和斑痕等缺陷［12］。該容器總共涂刷了5道涂層（2道底漆、3道面漆），每道涂層涂刷后都進行了外觀檢查，有缺陷立即整改，直至符合要求。

5.2 漆膜厚度檢測

參照SY/T 0319—2012《鋼制儲罐液體涂料內防腐層技術標準》［13］，采用磁性測厚儀，重點對容器的罐頂、罐壁、罐底以及附件4個部位內涂層的干膜厚度進行檢測，檢測結果分別為358μm、365μm、352μm、372μm，符合施工方案中的厚度規(guī)定要求。

5.3 電火花漏點檢測

參照SY/T 0319—2012，采用電火花檢漏儀對段塞流捕集器選定區(qū)域的全部防腐涂層進行漏點檢測。標準要求當電火花檢漏電壓為5 V/μm，平均漏點數(shù)不超過1個/m2時，應進行修補；平均漏點數(shù)超過1個/m2時，要對該部分進行全面復涂。實際檢測結果為，段塞流捕集器各部位內涂層電火花漏點檢測數(shù)量均為0，符合標準的要求，無需復涂。

5.4 附著力檢測

附著力檢測屬于破壞性檢測，會對已施工的內涂層造成損傷，因此在同時涂刷防腐涂層的試驗樣板上進行附著力檢測。具體檢測步驟參照SY/T 0319—2012中附錄B的方法，檢測結果顯示，段塞流捕集器內涂層剪切粘結強度為8 MPa，符合標準要求。

6 結語

壓力容器內腐蝕是影響油田生產(chǎn)安全運行的重大隱患，而內涂層是隔離容器內壁與腐蝕介質直接接觸的最直接、有效的保護措施，因此提高內涂層質量對延長壓力容器壽命至關重要［14-23］。通過分析壓力容器內涂層的防腐機理和失效原因，結合段塞流捕集器現(xiàn)場使用情況，檢修期間采用文中所述新技術對該容器進行了內防腐涂層施工。施工后經(jīng)嚴格質量檢測，內涂層質量符合相關要求，證明采取措施行之有效，可保障容器的長周期安全平穩(wěn)運行。