高性能容器內(nèi)腐蝕防護在海上油田的應(yīng)用

田興忠 陳經(jīng)華 王 濤 金快快 曹康新

（1. 中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300459；2. 中海油常州涂料化工研究院有限公司上海海鎧防腐工程技術(shù)分公司，天津 300452）

0 引言

容器在石油化工領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛，作為一種可以承載一定程度壓力的封閉性設(shè)備，其通常情況下用來放置氣體或者液體等。在容器長期工作中會有多種因素影響其使用性能，其中包括腐蝕現(xiàn)象、表面開裂以及物理擠壓等情況[1]。對于海洋石油平臺，容器的內(nèi)外腐蝕自平臺投產(chǎn)以來到服役結(jié)束整個生命周期伴隨始終。外腐蝕主要為保溫層下的腐蝕，在海上平臺通常定期對外部局部拆除保溫檢查并對存在腐蝕區(qū)域采取防護。相對于外腐蝕，內(nèi)腐蝕情況由于生產(chǎn)連續(xù)性所限，無法經(jīng)常開罐檢查，腐蝕較不可控，因此容器內(nèi)部的腐蝕防護需要更為重視。若容器發(fā)生嚴重的內(nèi)部腐蝕，可能進一步導(dǎo)致腐蝕穿孔、腐蝕開裂等問題，對于含有油氣的容器，除了泄露的風(fēng)險外還有巨大的安全風(fēng)險，油氣泄露遇火源爆炸，對于海上平臺屬于極為重大的安全事故，嚴重威脅人員安全。在現(xiàn)場應(yīng)用中，相關(guān)工作人員使用容器的過程中，往往對于內(nèi)腐蝕現(xiàn)象重視程度不足，從而加快了容器的腐蝕損傷，使其使用壽命降低，給油田造成安全隱患也增加了作業(yè)成本，因此內(nèi)部防腐的質(zhì)量對于油田生產(chǎn)至關(guān)重要。

容器內(nèi)腐蝕控制措施通常在以下方面：（1）選材，在設(shè)計階段采用，根據(jù)油田初期基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行設(shè)計；（2）緩蝕劑防腐，在腐蝕介質(zhì)中添加藥劑降低腐蝕速率；（3）涂層，在建造期間和維修期間對容器內(nèi)部刷涂防護涂料，阻斷腐蝕回路，減緩腐蝕；（4）陰極保護，通過陽極塊的安裝施加陰極保護電流，優(yōu)先消耗陽極。

然而，選材僅限于設(shè)計階段，在油田生產(chǎn)過程中介質(zhì)的情況也發(fā)生了變化，含水率、酸性氣體含量、藥劑換型等都導(dǎo)致腐蝕的因素發(fā)生了改變，初始設(shè)計可能不適用；緩蝕劑對于整體防腐效果欠佳；涂層存在老化情況，在惡劣的環(huán)境中壽命可能縮短；陰極保護僅可在電解質(zhì)環(huán)境中使用，電流分布不均時，微小腐蝕環(huán)境無法顧及。

因此，本項目采用了一種能夠具備長效防護性能，良好的耐蝕性，全面防護容器內(nèi)部的高性能腐蝕防護技術(shù)，PTFE復(fù)合緊襯技術(shù)。

1 技術(shù)特點

1.1 材質(zhì)性能

PTFE即為聚四氟乙烯，材質(zhì)本身具有良好的物理化學(xué)性能：（1）力學(xué)性能，PTFE材質(zhì)屬于一種堅韌，拉伸強度適中的材料，在本身有一定強度的情況下也可承受應(yīng)力的影響；（2）耐熱性，在通常油田化工領(lǐng)域的容器溫度下不會發(fā)生變化，當(dāng)溫度達到200℃時開始呈現(xiàn)有少量的分解，隨著溫度上升至300℃以上，變化仍不明顯；（3）耐化學(xué)性，PTFE材質(zhì)具有優(yōu)秀的耐化學(xué)性能，可以耐強酸強堿的化學(xué)作用，包括：鹽酸、硫酸、硝酸等；（4）不粘性，具有十分優(yōu)異的表面不粘性能，對水、油和大多數(shù)有機溶劑的非浸潤性，對固體材料低摩擦性，這些優(yōu)異的表面性能使其能夠廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)及日常用品中[2]。PTFE材質(zhì)也有其使用方面的不足，主要在于該材質(zhì)的工藝要求高，其良好的不沾性也導(dǎo)致傳統(tǒng)施工處理效果往往不能滿足應(yīng)用需求。

圖1 PTFE材質(zhì)照片

1.2 工藝特點

傳統(tǒng)的松襯技術(shù)，將PTFE板材與鋼板完全脫離，僅依靠法蘭端的位置固定，而PTFE復(fù)合緊襯技術(shù)針對PTFE材質(zhì)的施工性進行了優(yōu)化，是一種先進的工藝，工藝的主要特點是相對于傳統(tǒng)的松襯技術(shù)，通過實現(xiàn)緊襯將應(yīng)力開裂，泄露壓力，無法開展電火花檢測等缺陷徹底解決，以充分發(fā)揮材質(zhì)的良好性能。工藝的主要特點在于：

（1）對PTFE板材的鈉化處理提高PTFE粘接性能，鈉化處理劑處理的PTFE表面具有良好的親水性，在膠的作用下可與容器良好附著，從而實現(xiàn)了緊襯的效果，擴大了PTFE的應(yīng)用范圍；

（2）PTFE板材與鋼體完全緊密地粘貼，兩者之間不存有空氣，令容器內(nèi)部壁面與PTFE板材形成了一個整體，容器內(nèi)壓力的變化直接傳遞到鋼材上，在壓力和液位變化的時候，襯里不存在變形和波動，從而使其長期穩(wěn)定可靠；

（3）相對于松襯工藝，采用緊襯的大型設(shè)備的幾何形狀和尺寸大小并不會受到限制，即使方形設(shè)備也可正常應(yīng)用，且不依賴于設(shè)備的法蘭固定；

（4）由于襯里與鋼體緊密結(jié)合，二者有很強的結(jié)合力，在溫度變化的時候，不會產(chǎn)生收縮情況，也不會由于膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生不同步，確保了環(huán)境溫度的變化襯里不會發(fā)生鼓包，影響整體的防護；

（5）由于PTFE板材與鋼材之間沒有縫隙，在電火花測試的時候可以充分檢測出鋼材本身與焊縫的缺陷，發(fā)現(xiàn)問題后可及時處理至整體合格，保障了施工的完整性，也保障了設(shè)備的可靠性。

2 應(yīng)用效果

本技術(shù)方案在某海上石油平臺進行了應(yīng)用，應(yīng)用主要步驟如下：

首先，將容器內(nèi)部進行噴砂，將其處理至Sa2級，同時使用“萘鈉”處理將板材表面柔化，且使其達到良好的親水性，然后在PTFE板涂上粘結(jié)劑。在容器內(nèi)部的鋼材涂上粘結(jié)劑，然后將PTFE板粘結(jié)在鋼體上。粘結(jié)時要壓緊實，充分趕出兩者之間的空氣，確保兩者緊密結(jié)合，待粘結(jié)劑穩(wěn)定后，其結(jié)合強度要達到大于5n/mm。從而確保襯層在溫度和壓力變化時不會產(chǎn)生變形。確保襯層的可靠性。

由于設(shè)備的形狀和大小不同，對襯里的板材各部分之間的縫隙進行焊接，使其成為一個整體，焊接的強度到達到板材自身強度的90%以上，從而確保即使焊鍵壓縮和拉伸時不會發(fā)生脫焊而發(fā)生的泄漏，襯里層的可靠性得到保證。

設(shè)備在焊接完成后，進行加溫，對粘結(jié)劑進行軟化，使其更均勻，從而消除PTFE板材的應(yīng)力，使PTFE板材和設(shè)備殼體粘帖更吻合。然后使用真空設(shè)備抽出PTFE板材和殼體之間的殘余空氣，確保達到真空要求，避免在使用過程中因為溫度的上升，空氣膨脹，導(dǎo)致PTFE板材與殼體脫落。

圖2 PTFE板表面處理

在抽真空和消除應(yīng)力程序完成后，對焊縫和板材進行全面的電火花和電阻檢測，發(fā)現(xiàn)漏點和板材的缺陷，就進行焊補，在檢測無缺陷為合格?？傊?，緊密內(nèi)村工藝使內(nèi)村板與鋼殼體形成一個緊密的整體，襯里層不會因溫度變化和液位壓力變化而產(chǎn)生破壞，從而確保了整個襯里設(shè)備的可靠性、穩(wěn)定性和長期安全使用，一般儲罐的壽命至少30年以上。

圖3 電火花測試

3 結(jié)語

通過PTFE復(fù)合緊襯技術(shù)，對容器內(nèi)腐蝕的防護提供了良好的解決方案。該技術(shù)既可以在容器內(nèi)部腐蝕修復(fù)時采用，也可以應(yīng)用于新建容器內(nèi)部，可以有效控制高腐蝕性介質(zhì)對容器的腐蝕，延長容器使用壽命。通過高性能容器內(nèi)腐蝕防護方案可保障容器穩(wěn)定安全運行，大幅降低腐蝕引發(fā)泄漏停產(chǎn)的風(fēng)險，保障穩(wěn)定生產(chǎn)。通過方案的應(yīng)用一次性對容器形成長效防護，避免了由于涂層本身的局限性3～5年一修的狀態(tài)，減少停產(chǎn)維修次數(shù)提高效率，降低維修成本，具有良好的應(yīng)用推廣價值。