張林哺

中海油惠州石化有限公司，廣東惠州，516000

0 引言

了解近年來(lái)我國(guó)石油化工產(chǎn)業(yè)運(yùn)行情況可知，為了全面深化綠色發(fā)展戰(zhàn)略，提高產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展，企業(yè)管理人員雖然針對(duì)常見(jiàn)的電化腐蝕、滲碳腐蝕、應(yīng)力腐蝕等現(xiàn)象提出了有效的防范措施，但是實(shí)踐工作并沒(méi)有達(dá)到預(yù)期效果。隨著石油化工領(lǐng)域科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，科研學(xué)者在考慮行業(yè)設(shè)備和管線防腐工作較為復(fù)雜的情況下，提出利用實(shí)踐案例探討了腐蝕現(xiàn)象的原因和后果，最終研制出不同類型的防腐涂料和應(yīng)用方法。根據(jù)各類設(shè)備的防腐要求選擇適合的防腐涂料，強(qiáng)化日常工作的監(jiān)管力度，能在展現(xiàn)材料應(yīng)用優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，確保機(jī)械設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行，以此提高石油化工產(chǎn)業(yè)的工作質(zhì)量。

1 目前石油化工領(lǐng)域的防腐涂料類型分析

1.1 水性重防腐涂料

市場(chǎng)中的水性重防腐涂料產(chǎn)品很多，最常應(yīng)用的有：第一，水性無(wú)機(jī)富鋅底漆。這類產(chǎn)品是目前發(fā)展最為成熟的防腐涂料之一，在石油化工領(lǐng)域中極具推廣價(jià)值。從化學(xué)角度來(lái)看，水性無(wú)機(jī)富鋅底漆的VOCs含量是0，主要是將鋅粉看作是防腐顏料，應(yīng)用期間完全無(wú)毒無(wú)味不易燃燒[1]。現(xiàn)如今，這類產(chǎn)品主要應(yīng)用在溶劑儲(chǔ)罐或中間產(chǎn)品儲(chǔ)罐的單一涂層防腐工作中，主要是運(yùn)用涂層的耐介質(zhì)特性，避免儲(chǔ)罐受到腐蝕。由于水性無(wú)機(jī)富鋅底漆具有極強(qiáng)的腐蝕性能，對(duì)施工管理要求極高，因此隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，未來(lái)必然在石油化工領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用；第二，雙組分水性環(huán)氧防腐漆。這類產(chǎn)品是現(xiàn)如今水性重防腐涂料發(fā)展探討的主要內(nèi)容，各國(guó)學(xué)者已經(jīng)開(kāi)發(fā)研制出兩種不同產(chǎn)品，一方面是指水性環(huán)氧樹(shù)脂，另一方面是指水性環(huán)氧固化劑。從化學(xué)角度來(lái)看，雙組份水性環(huán)氧防腐漆的VOCs含量非常低，在施工建設(shè)時(shí)不會(huì)埋下安全隱患，因此在市場(chǎng)發(fā)展中擁有廣闊空間。第三，水性丙烯酸漆。這類產(chǎn)品在發(fā)展初期主要應(yīng)用在建筑領(lǐng)域，在經(jīng)過(guò)有效整改后，呈現(xiàn)出極強(qiáng)的環(huán)保優(yōu)勢(shì)和成本優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)在新建儲(chǔ)罐和儲(chǔ)罐維修中得到了合理運(yùn)用；第四，水性聚氨醅漆。這類產(chǎn)品性能更強(qiáng)，主要用來(lái)涂抹新建工程外壁，但是因?yàn)殚_(kāi)發(fā)成本過(guò)高，技術(shù)體系不完善，施工管理的安全風(fēng)險(xiǎn)較高；第五，水性氟碳漆。這類產(chǎn)品作為儲(chǔ)罐外壁防腐面漆的主要替代品，實(shí)際開(kāi)發(fā)成本過(guò)高和技術(shù)不成熟，是目前應(yīng)用發(fā)展面臨的主要問(wèn)題。

1.2 聚氨酯涂料體系

從實(shí)踐研究角度來(lái)看，這類涂料體系中包含了三類產(chǎn)品：首先，環(huán)氧樹(shù)脂富鋅底漆。通過(guò)國(guó)內(nèi)外石油化工領(lǐng)域的應(yīng)用情況可知，底漆可以選擇聚氨酯涂料或雙組分環(huán)氧樹(shù)脂等，一方面其中蘊(yùn)含豐富的鋅粉，可以與機(jī)械設(shè)備底部材料產(chǎn)生陰極保護(hù)；另一方面在鋅粉發(fā)生腐蝕反應(yīng)后，形成的堿式碳酸鋅會(huì)讓底部材料產(chǎn)生屏蔽作用，避免在加工生產(chǎn)期間出現(xiàn)不必要的腐蝕現(xiàn)象；其次，環(huán)氧云母氧化鐵中間漆。從實(shí)踐工作角度來(lái)看，中間漆的作用在于提高整體防腐涂料的厚度。因?yàn)樵颇秆趸F屬于微觀片狀結(jié)構(gòu)，可以有效屏蔽外界的腐蝕介質(zhì)，控制其滲透到機(jī)械設(shè)備中的速度和途徑，以此增強(qiáng)石油化工機(jī)械設(shè)備的防腐性能；最后，脂肪族聚氨酯面漆。雖然這類產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)成本較高，但是對(duì)于防腐性還是柔韌度等都比其他面漆更強(qiáng)，在我國(guó)石油化工領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，通常保護(hù)作用時(shí)間可以控制在10到20年之間[2]。通過(guò)研究聚氨酯涂料在石油化工領(lǐng)域中應(yīng)用發(fā)現(xiàn)具有以下優(yōu)勢(shì)：第一，極強(qiáng)的耐磨性能增加防腐涂料的應(yīng)用時(shí)間；第二，優(yōu)良的耐油性能避免機(jī)械設(shè)備受到污染；第三，耐化學(xué)品性能更高，可以從基礎(chǔ)上保障機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用質(zhì)量；第四，自身附著力較強(qiáng)，不會(huì)因溫度、濕度等參數(shù)變化快速脫落；第五，低溫固化性能較高，能更好滿足石油化工領(lǐng)域的防腐工作需求；第六，極高的裝飾性能，為石油化工人員創(chuàng)造了良好的工作環(huán)境；第七，應(yīng)用性能呈現(xiàn)多樣性和可調(diào)性。尤其是在現(xiàn)代科技技術(shù)革新發(fā)展中，隨著防腐涂料體系配方的不斷改進(jìn)，聚氨酯涂膜既能擁有高硬度涂膜，又可以轉(zhuǎn)變成柔韌性更好的彈性涂膜，這樣有助于擴(kuò)大聚氨酯涂料的應(yīng)用范圍；第八，耐高溫和低溫的性能較好；第九，涂膜固定之后不會(huì)產(chǎn)生不良?xì)怏w；第十，聚氨酯涂料體系屬于環(huán)保型涂料，符合綠色經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展要求。

1.3 防靜電防腐涂料

根據(jù)近年來(lái)防靜電漆層結(jié)構(gòu)應(yīng)用情況來(lái)看，其對(duì)石油產(chǎn)品儲(chǔ)罐防銹壽命的影響主要包含三項(xiàng)因素：首先是指填料的標(biāo)準(zhǔn)電極電位，其次是指漆層的抗?jié)B透性能，最后是指漆層的干膜厚度。通過(guò)系統(tǒng)掌握各項(xiàng)因素引發(fā)的不良現(xiàn)象，在施工建設(shè)期間加強(qiáng)管控力度，能從基礎(chǔ)上增強(qiáng)石油化工領(lǐng)域儲(chǔ)罐的防腐性能。這類產(chǎn)品的電阻數(shù)值控制在105到1010Ω之間，主要是由分散導(dǎo)電填料制備成的分散型，在國(guó)外市場(chǎng)中主要分為三種：首先是指復(fù)合系抗靜電涂料，其次是指界面活性劑系，最后是指蒸著系。在石油化工領(lǐng)域中，主要是利用防靜電涂料處理儲(chǔ)罐內(nèi)部，與其他工業(yè)提出的應(yīng)用要求不同，一方面要保障涂裝的是鋼結(jié)構(gòu)，另一方面要保障涂層不會(huì)污染石油產(chǎn)品[3]。從實(shí)踐應(yīng)用角度來(lái)看，大部分儲(chǔ)罐內(nèi)部可以選擇碳系導(dǎo)電填料的聚氨酯漆和環(huán)氧漆。在涂抹后發(fā)現(xiàn)，近十年內(nèi)涂層結(jié)構(gòu)都沒(méi)有發(fā)生變化。

2 案例分析

水性工業(yè)防腐涂料作為目前石油化工領(lǐng)域建設(shè)管理關(guān)注的焦點(diǎn)，相關(guān)防腐涂料產(chǎn)品在實(shí)踐工作中得到了廣泛應(yīng)用，原因在于這類材料的應(yīng)用成本較低，無(wú)毒無(wú)味，不會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境和工作人員產(chǎn)生不良影響。本文研究以水分散性環(huán)氧涂料為例，主要探討材料的應(yīng)用性能和施工措施，以此為保障施工化工設(shè)備安全提供有效依據(jù)。

2.1 涂料體系

在水中乳化之后的水性環(huán)氧涂料分為兩組，其中基料是指環(huán)氧樹(shù)脂，而固化劑選用了胺類，具體內(nèi)容如表1所示：

表1 水性環(huán)氧涂料的體系結(jié)構(gòu)

2.2 性能實(shí)驗(yàn)

研究水性體系涂料的漆膜發(fā)現(xiàn)，實(shí)際性能如表2所示：

表2 漆膜性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果

按照ASTM 3960-87涂料中揮發(fā)有機(jī)化合物含量的檢測(cè)方法，準(zhǔn)確計(jì)算出溶劑型涂料與水性涂料的VOC含量，分析表層溶劑的排放數(shù)量，能為實(shí)踐應(yīng)用提供有效依據(jù)。

現(xiàn)如今，有關(guān)水性涂料VOC含量的計(jì)算方法有很多，本文研究主要結(jié)合美國(guó)VOC法令計(jì)算，公式如下所示：

在上述公式中，VOC代表減去水分之后揮發(fā)有機(jī)化合物的含量，單位是g/L；V代表總體揮發(fā)數(shù)量，單位是%；D代表涂料的密度，單位是g/mL；W代表水含量，單位是%；Dw代表水的比重，在本文研究中設(shè)定為0.997g/mL（25℃）。根據(jù)上述公式計(jì)算分析，最終可以得到如表3所示的研究結(jié)果：

表3 水性涂料的數(shù)值分析結(jié)果

2.3 具體施工

在應(yīng)用溶劑型涂料時(shí)，優(yōu)先選擇無(wú)空氣噴涂方式，將噴嘴壓力設(shè)定為130kg，這樣既能確保噴漆呈現(xiàn)扇形，又可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模噴涂[4]。而在應(yīng)用水性涂料時(shí)，工作人員要準(zhǔn)確掌控核心參數(shù)，充分考慮施工方法和固化條件，以此達(dá)到預(yù)期應(yīng)用效果。具體參數(shù)如表4所示：

表4 水性涂料的參數(shù)分析

在無(wú)空氣噴涂水性丙烯酸涂料時(shí)，工作環(huán)境的濕度不能過(guò)低，不然很容易出現(xiàn)干噴現(xiàn)象。原因在于，防腐涂料離開(kāi)噴嘴之后，水分持續(xù)蒸發(fā)，周邊濕度下降，會(huì)導(dǎo)致霧化的涂料顆粒干化，無(wú)法快速恢復(fù)到原本狀態(tài)，負(fù)責(zé)在漆膜表層的顆粒會(huì)失去光澤[5]。比如說(shuō)，在室內(nèi)施工時(shí)，工作人員要利用濕度機(jī)將相對(duì)濕度調(diào)到最小，通常情況下要達(dá)到70%；而在室外施工時(shí)，水分逐漸揮發(fā)會(huì)讓涂膜干燥，相對(duì)濕度越大，干燥的速度越慢，因此在干燥時(shí)相對(duì)濕度要控制在80%以下，以此為涂料創(chuàng)造良好的工作環(huán)境。其中，圖1代表時(shí)間、溫度、濕度之間的關(guān)系。

圖1 關(guān)系曲線圖

結(jié)合圖1分析發(fā)現(xiàn)，在石油化工工程中應(yīng)用防腐涂料，必須要保障施工現(xiàn)場(chǎng)具有良好的通風(fēng)性，氣流要經(jīng)過(guò)所有涂抹防腐材料的表層，以此讓表層水分得到快速揮發(fā)，預(yù)防工作環(huán)境的相對(duì)濕度持續(xù)上升。在水分揮發(fā)之后，水性涂料的樹(shù)脂粒子會(huì)聚集到一起，在完全固化之后，達(dá)到預(yù)期性能。需要注意的是，時(shí)間、溫度等作為影響固化的主要因素，現(xiàn)場(chǎng)工作人員必須要根據(jù)各項(xiàng)數(shù)值的變化趨勢(shì)，全方位提高防腐涂料的應(yīng)用性能。

2.4 考慮因素

在為石油化工工程選擇防腐材料時(shí)，必須要充分考慮以下因素：首先，使用環(huán)境。防腐涂料對(duì)環(huán)境要求極高，因此工作人員要充分考慮不同環(huán)境下的數(shù)值變化，選擇適宜的防腐涂料，其中包含壓力、溫度、濃度、介質(zhì)等；其次，施工條件。工作人員要在整合以往工作經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，準(zhǔn)確分析石油化工的施工條件，并由此選擇符合要求的防腐涂料[6]。比如說(shuō)，如果工作現(xiàn)場(chǎng)的通風(fēng)條件不達(dá)標(biāo)，那么可以優(yōu)先選擇高固體分子或無(wú)溶劑的防腐涂料。如果施工現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法烘干，那么可以選擇自干型涂料；再次，技術(shù)經(jīng)濟(jì)。工作人員要充分考慮技術(shù)性能和應(yīng)用經(jīng)濟(jì)等是否符合石油化工領(lǐng)域要求，比如說(shuō)涂層性能、施工成本、處理成本等，以此避免產(chǎn)生不必要的安全風(fēng)險(xiǎn)；最后，環(huán)境影響。在社會(huì)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步發(fā)展中，為了保障石油化工行業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，真正滿足綠色經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展要求，工作人員要對(duì)涂料產(chǎn)品和應(yīng)用技術(shù)提出更高標(biāo)準(zhǔn)，在條件允許的情況下，選擇影響力較低的環(huán)保產(chǎn)品。

3 以涂料為主的石油化工防腐措施分析

3.1 設(shè)備

現(xiàn)如今，石油化工領(lǐng)域基于機(jī)械設(shè)備提出了多種防護(hù)措施，工作人員要在充分考慮金屬特性后，有效預(yù)防金屬和腐蝕介質(zhì)直接接觸，并在其表層涂抹防腐涂料。與此同時(shí)，企業(yè)還會(huì)組織技術(shù)人員改善金屬性能，以此確保金屬和空氣可以得到有效隔離。電化氣保護(hù)作為目前石油化工領(lǐng)域最常見(jiàn)的處理措施，其本質(zhì)就是降低或清除腐蝕的電位差[7]。這種方法主要分為兩種形式，一方面是指陽(yáng)極保護(hù)，會(huì)讓外加直流電源陽(yáng)極和被保護(hù)金屬連接到一起，有效控制金屬腐蝕速度；另一方面是指陰極保護(hù)，會(huì)在被保護(hù)結(jié)構(gòu)上添加陰極電流，有效控制保護(hù)結(jié)構(gòu)物的陽(yáng)極腐蝕速度和溶解速度。從實(shí)踐應(yīng)用角度來(lái)看，電化氣保護(hù)就是運(yùn)用電化學(xué)機(jī)理改善機(jī)械設(shè)備的工作性能，因?yàn)椴僮餍阅芫哂泻侠硇院涂茖W(xué)性，所以現(xiàn)已在石油化工領(lǐng)域得到了廣泛推廣。

3.2 選材

機(jī)械設(shè)備零件質(zhì)量直接影響著石油化工領(lǐng)域的抗腐蝕效果，因此工作人員要根據(jù)自身累積經(jīng)驗(yàn)和行業(yè)生產(chǎn)要求，合理選擇金屬和非金屬材料。在選擇材料的過(guò)程中，工作人員既要考慮材料的力學(xué)性能，明確機(jī)械設(shè)備的工作性能，又要研究不同零部件的抗腐蝕性變化，判斷其在不同環(huán)境下的工作性能，以此確保所選材料符合石油化工領(lǐng)域的防腐需求[8]。在我國(guó)抗腐蝕涂層技術(shù)飛速發(fā)展中，石油化工機(jī)械設(shè)備零部件的抗腐蝕性要求越來(lái)越高，將相關(guān)技術(shù)理論運(yùn)用到設(shè)計(jì)制造等環(huán)節(jié)，能從基礎(chǔ)上保障材料的工作性能，進(jìn)而優(yōu)化我國(guó)石油化工領(lǐng)域的發(fā)展水平。

3.3 環(huán)境

從環(huán)境角度考慮防腐涂料的應(yīng)用條件和具體方法，不僅能從基礎(chǔ)上降低腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生概率，還可以充分發(fā)揮防腐涂料的獨(dú)特作用[9]。現(xiàn)如今，工作人員主要從以下幾點(diǎn)入手實(shí)現(xiàn)環(huán)境防腐：一方面，清除環(huán)境內(nèi)部的腐蝕物質(zhì)。從實(shí)踐工作角度來(lái)看，空氣當(dāng)中的水分和氧氣會(huì)對(duì)機(jī)械設(shè)備造成腐蝕，因此可以利用脫氧劑清除空氣中的氧氣，亦或是利用除濕劑保障機(jī)械設(shè)備表層干燥；另一方面，在機(jī)械設(shè)備原材料中加入添加劑，比如說(shuō)硫基苯、亞鉻酸鹽等，使其表層形成保護(hù)膜。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在石油化工領(lǐng)域中選擇適宜的防腐涂料，注重加強(qiáng)防腐涂料的研發(fā)創(chuàng)新能力，能在控制腐蝕現(xiàn)象的同時(shí)，推動(dòng)石油化工企業(yè)進(jìn)一步發(fā)展。因此在新時(shí)代背景下，石油化工領(lǐng)域要加強(qiáng)專業(yè)技術(shù)人才的培養(yǎng)力度，學(xué)習(xí)借鑒國(guó)外科研探討的豐富經(jīng)驗(yàn)，深層探討加工生產(chǎn)各環(huán)節(jié)出現(xiàn)腐蝕的主要原因，而后提出更多有效的防護(hù)處理措施。