石油化工领域防腐涂料应用及措施分析

张林哺

中海油惠州石化有限公司，广东惠州，516000

0 引言

了解近年来我国石油化工产业运行情况可知，为了全面深化绿色发展战略，提高产业经济效益，实现经济高质量发展，企业管理人员虽然针对常见的电化腐蚀、渗碳腐蚀、应力腐蚀等现象提出了有效的防范措施，但是实践工作并没有达到预期效果。随着石油化工领域科学技术水平的不断提升，科研学者在考虑行业设备和管线防腐工作较为复杂的情况下，提出利用实践案例探讨了腐蚀现象的原因和后果，最终研制出不同类型的防腐涂料和应用方法。根据各类设备的防腐要求选择适合的防腐涂料，强化日常工作的监管力度，能在展现材料应用优势的同时，确保机械设备安全稳定运行，以此提高石油化工产业的工作质量。

1 目前石油化工领域的防腐涂料类型分析

1.1 水性重防腐涂料

市场中的水性重防腐涂料产品很多，最常应用的有：第一，水性无机富锌底漆。这类产品是目前发展最为成熟的防腐涂料之一，在石油化工领域中极具推广价值。从化学角度来看，水性无机富锌底漆的VOCs含量是0，主要是将锌粉看作是防腐颜料，应用期间完全无毒无味不易燃烧[1]。现如今，这类产品主要应用在溶剂储罐或中间产品储罐的单一涂层防腐工作中，主要是运用涂层的耐介质特性，避免储罐受到腐蚀。由于水性无机富锌底漆具有极强的腐蚀性能，对施工管理要求极高，因此随着现代科学技术水平的不断提升，未来必然在石油化工领域中发挥重要作用；第二，双组分水性环氧防腐漆。这类产品是现如今水性重防腐涂料发展探讨的主要内容，各国学者已经开发研制出两种不同产品，一方面是指水性环氧树脂，另一方面是指水性环氧固化剂。从化学角度来看，双组份水性环氧防腐漆的VOCs含量非常低，在施工建设时不会埋下安全隐患，因此在市场发展中拥有广阔空间。第三，水性丙烯酸漆。这类产品在发展初期主要应用在建筑领域，在经过有效整改后，呈现出极强的环保优势和成本优势，现在新建储罐和储罐维修中得到了合理运用；第四，水性聚氨醅漆。这类产品性能更强，主要用来涂抹新建工程外壁，但是因为开发成本过高，技术体系不完善，施工管理的安全风险较高；第五，水性氟碳漆。这类产品作为储罐外壁防腐面漆的主要替代品，实际开发成本过高和技术不成熟，是目前应用发展面临的主要问题。

1.2 聚氨酯涂料体系

从实践研究角度来看，这类涂料体系中包含了三类产品：首先，环氧树脂富锌底漆。通过国内外石油化工领域的应用情况可知，底漆可以选择聚氨酯涂料或双组分环氧树脂等，一方面其中蕴含丰富的锌粉，可以与机械设备底部材料产生阴极保护；另一方面在锌粉发生腐蚀反应后，形成的碱式碳酸锌会让底部材料产生屏蔽作用，避免在加工生产期间出现不必要的腐蚀现象；其次，环氧云母氧化铁中间漆。从实践工作角度来看，中间漆的作用在于提高整体防腐涂料的厚度。因为云母氧化铁属于微观片状结构，可以有效屏蔽外界的腐蚀介质，控制其渗透到机械设备中的速度和途径，以此增强石油化工机械设备的防腐性能；最后，脂肪族聚氨酯面漆。虽然这类产品的开发成本较高，但是对于防腐性还是柔韧度等都比其他面漆更强，在我国石油化工领域得到了广泛应用，通常保护作用时间可以控制在10到20年之间[2]。通过研究聚氨酯涂料在石油化工领域中应用发现具有以下优势：第一，极强的耐磨性能增加防腐涂料的应用时间；第二，优良的耐油性能避免机械设备受到污染；第三，耐化学品性能更高，可以从基础上保障机械设备的应用质量；第四，自身附着力较强，不会因温度、湿度等参数变化快速脱落；第五，低温固化性能较高，能更好满足石油化工领域的防腐工作需求；第六，极高的装饰性能，为石油化工人员创造了良好的工作环境；第七，应用性能呈现多样性和可调性。尤其是在现代科技技术革新发展中，随着防腐涂料体系配方的不断改进，聚氨酯涂膜既能拥有高硬度涂膜，又可以转变成柔韧性更好的弹性涂膜，这样有助于扩大聚氨酯涂料的应用范围；第八，耐高温和低温的性能较好；第九，涂膜固定之后不会产生不良气体；第十，聚氨酯涂料体系属于环保型涂料，符合绿色经济建设发展要求。

1.3 防静电防腐涂料

根据近年来防静电漆层结构应用情况来看，其对石油产品储罐防锈寿命的影响主要包含三项因素：首先是指填料的标准电极电位，其次是指漆层的抗渗透性能，最后是指漆层的干膜厚度。通过系统掌握各项因素引发的不良现象，在施工建设期间加强管控力度，能从基础上增强石油化工领域储罐的防腐性能。这类产品的电阻数值控制在105到1010Ω之间，主要是由分散导电填料制备成的分散型，在国外市场中主要分为三种：首先是指复合系抗静电涂料，其次是指界面活性剂系，最后是指蒸著系。在石油化工领域中，主要是利用防静电涂料处理储罐内部，与其他工业提出的应用要求不同，一方面要保障涂装的是钢结构，另一方面要保障涂层不会污染石油产品[3]。从实践应用角度来看，大部分储罐内部可以选择碳系导电填料的聚氨酯漆和环氧漆。在涂抹后发现，近十年内涂层结构都没有发生变化。

2 案例分析

水性工业防腐涂料作为目前石油化工领域建设管理关注的焦点，相关防腐涂料产品在实践工作中得到了广泛应用，原因在于这类材料的应用成本较低，无毒无味，不会对生态环境和工作人员产生不良影响。本文研究以水分散性环氧涂料为例，主要探讨材料的应用性能和施工措施，以此为保障施工化工设备安全提供有效依据。

2.1 涂料体系

在水中乳化之后的水性环氧涂料分为两组，其中基料是指环氧树脂，而固化剂选用了胺类，具体内容如表1所示：

表1 水性环氧涂料的体系结构

2.2 性能实验

研究水性体系涂料的漆膜发现，实际性能如表2所示：

表2 漆膜性能实验结果

按照ASTM 3960-87涂料中挥发有机化合物含量的检测方法，准确计算出溶剂型涂料与水性涂料的VOC含量，分析表层溶剂的排放数量，能为实践应用提供有效依据。

现如今，有关水性涂料VOC含量的计算方法有很多，本文研究主要结合美国VOC法令计算，公式如下所示：

在上述公式中，VOC代表减去水分之后挥发有机化合物的含量，单位是g/L；V代表总体挥发数量，单位是%；D代表涂料的密度，单位是g/mL；W代表水含量，单位是%；Dw代表水的比重，在本文研究中设定为0.997g/mL（25℃）。根据上述公式计算分析，最终可以得到如表3所示的研究结果：

表3 水性涂料的数值分析结果

2.3 具体施工

在应用溶剂型涂料时，优先选择无空气喷涂方式，将喷嘴压力设定为130kg，这样既能确保喷漆呈现扇形，又可以实现大规模喷涂[4]。而在应用水性涂料时，工作人员要准确掌控核心参数，充分考虑施工方法和固化条件，以此达到预期应用效果。具体参数如表4所示：

表4 水性涂料的参数分析

在无空气喷涂水性丙烯酸涂料时，工作环境的湿度不能过低，不然很容易出现干喷现象。原因在于，防腐涂料离开喷嘴之后，水分持续蒸发，周边湿度下降，会导致雾化的涂料颗粒干化，无法快速恢复到原本状态，负责在漆膜表层的颗粒会失去光泽[5]。比如说，在室内施工时，工作人员要利用湿度机将相对湿度调到最小，通常情况下要达到70%；而在室外施工时，水分逐渐挥发会让涂膜干燥，相对湿度越大，干燥的速度越慢，因此在干燥时相对湿度要控制在80%以下，以此为涂料创造良好的工作环境。其中，图1代表时间、温度、湿度之间的关系。

图1 关系曲线图

结合图1分析发现，在石油化工工程中应用防腐涂料，必须要保障施工现场具有良好的通风性，气流要经过所有涂抹防腐材料的表层，以此让表层水分得到快速挥发，预防工作环境的相对湿度持续上升。在水分挥发之后，水性涂料的树脂粒子会聚集到一起，在完全固化之后，达到预期性能。需要注意的是，时间、温度等作为影响固化的主要因素，现场工作人员必须要根据各项数值的变化趋势，全方位提高防腐涂料的应用性能。

2.4 考虑因素

在为石油化工工程选择防腐材料时，必须要充分考虑以下因素：首先，使用环境。防腐涂料对环境要求极高，因此工作人员要充分考虑不同环境下的数值变化，选择适宜的防腐涂料，其中包含压力、温度、浓度、介质等；其次，施工条件。工作人员要在整合以往工作经验的基础上，准确分析石油化工的施工条件，并由此选择符合要求的防腐涂料[6]。比如说，如果工作现场的通风条件不达标，那么可以优先选择高固体分子或无溶剂的防腐涂料。如果施工现场无法烘干，那么可以选择自干型涂料；再次，技术经济。工作人员要充分考虑技术性能和应用经济等是否符合石油化工领域要求，比如说涂层性能、施工成本、处理成本等，以此避免产生不必要的安全风险；最后，环境影响。在社会经济稳步发展中，为了保障石油化工行业实现可持续发展目标，真正满足绿色经济建设发展要求，工作人员要对涂料产品和应用技术提出更高标准，在条件允许的情况下，选择影响力较低的环保产品。

3 以涂料为主的石油化工防腐措施分析

3.1 设备

现如今，石油化工领域基于机械设备提出了多种防护措施，工作人员要在充分考虑金属特性后，有效预防金属和腐蚀介质直接接触，并在其表层涂抹防腐涂料。与此同时，企业还会组织技术人员改善金属性能，以此确保金属和空气可以得到有效隔离。电化气保护作为目前石油化工领域最常见的处理措施，其本质就是降低或清除腐蚀的电位差[7]。这种方法主要分为两种形式，一方面是指阳极保护，会让外加直流电源阳极和被保护金属连接到一起，有效控制金属腐蚀速度；另一方面是指阴极保护，会在被保护结构上添加阴极电流，有效控制保护结构物的阳极腐蚀速度和溶解速度。从实践应用角度来看，电化气保护就是运用电化学机理改善机械设备的工作性能，因为操作性能具有合理性和科学性，所以现已在石油化工领域得到了广泛推广。

3.2 选材

机械设备零件质量直接影响着石油化工领域的抗腐蚀效果，因此工作人员要根据自身累积经验和行业生产要求，合理选择金属和非金属材料。在选择材料的过程中，工作人员既要考虑材料的力学性能，明确机械设备的工作性能，又要研究不同零部件的抗腐蚀性变化，判断其在不同环境下的工作性能，以此确保所选材料符合石油化工领域的防腐需求[8]。在我国抗腐蚀涂层技术飞速发展中，石油化工机械设备零部件的抗腐蚀性要求越来越高，将相关技术理论运用到设计制造等环节，能从基础上保障材料的工作性能，进而优化我国石油化工领域的发展水平。

3.3 环境

从环境角度考虑防腐涂料的应用条件和具体方法，不仅能从基础上降低腐蚀现象的发生概率，还可以充分发挥防腐涂料的独特作用[9]。现如今，工作人员主要从以下几点入手实现环境防腐：一方面，清除环境内部的腐蚀物质。从实践工作角度来看，空气当中的水分和氧气会对机械设备造成腐蚀，因此可以利用脱氧剂清除空气中的氧气，亦或是利用除湿剂保障机械设备表层干燥；另一方面，在机械设备原材料中加入添加剂，比如说硫基苯、亚铬酸盐等，使其表层形成保护膜。

4 结语

综上所述，在石油化工领域中选择适宜的防腐涂料，注重加强防腐涂料的研发创新能力，能在控制腐蚀现象的同时，推动石油化工企业进一步发展。因此在新时代背景下，石油化工领域要加强专业技术人才的培养力度，学习借鉴国外科研探讨的丰富经验，深层探讨加工生产各环节出现腐蚀的主要原因，而后提出更多有效的防护处理措施。