阻止全球油气设施保温层下腐蚀

当传统的防腐失效时，一种新的方法可以显著延长上游、中游和下游应用的寿命

作者：Del Williams, 技术文档工程师, Torrance, CA

保温层下腐蚀（CUI）是导致全球石油化学行业许多最严重问题的根源，这些问题包括被迫停产、生产损失、早期维修和更换损失等，以及每次事故可能造成数百万美元的安全和环境后果。CUI涉及到由水的渗透而导致的保温层下容器或管道的腐蚀，它是潜在的，因为它无法轻易被检测出，除非拆除绝缘材料进行检查或发生泄漏。水的渗透可以由许多原因引起，包括季风、降雨、洪水、冲刷和洒水系统，以及受到蒸汽、湿度或大气湿度的频繁凝结和蒸发的影响。

美国国际腐蚀工程师协会的《国际腐蚀技术预防、应用及经济措施（影响）》研究表明，从上游水井、立管、钻井平台或海上平台，到中游管道、存储和液化天然气终端，下游的炼油厂，与CUI和主要腐蚀所进行的战斗便一直在进行，且艰苦卓绝，它也是油气设施运行的主要成本。

幸运的是，即使在传统涂层允许CUI和腐蚀发生的情况下，一种新的方法也可以阻止腐蚀，从而显著延长油气工业应用中的设施和设备的寿命。

阻止现存腐蚀与CUI

传统的防腐通常涉及到聚合物涂料和橡胶型涂料的应用。这种方法创造了一个物理屏障，使水和氧气等促进腐蚀的元素远离钢材基底。然而，当涂料被划伤、剥落或破裂，促进腐蚀的元素进入基材和涂层之间的间隙时，这种保护方法就失效了。然后涂层就会变得像温室一样，里面的水、氧气和其他腐蚀促进元素将促使腐蚀扩散。

现在，包括中国石油化工集团公司在内的一些全球最大的石油化学企业，正在通过一种新方法，来成功阻止CUI和腐蚀的发生。

中国石油化工集团公司，简称中国石化，是世界上最大的能源化工一体化公司之一，拥有上游、中游和下游各项业务。中石化位于湖北省江汉平原的江汉油田项目中，存在众多的油气开采、运输和储存设施。

然而，由于湖北属亚热带季风气候，CUI与腐蚀等问题严重，导致设备寿命短，且需要过度维护。在这种环境下，传统的涂料已经失效，而阻止已经开始产生的腐蚀，通常是最后的手段。

为了延长已出现严重CUI或遭遇重大腐蚀设备的生产和使用寿命，中石化在两个示范项目上选择了EonCoat的喷涂无机涂料，它来自一家总部位于北卡罗来纳州罗利的同名公司。EonCoat代表了一种新型的硬质化学结合磷酸盐陶瓷产品（CBPCs），即使在非常潮湿、易受季风影响的环境中，它也能阻止腐蚀，易操作，并减少生产停工时间。

与传统的涂在基材上的聚合物涂料相比，耐腐蚀的CBPC涂料是与基材进行化学反应来结合的，轻微的表面氧化实际上促进了这种反应。当形成合金层时，钢材的表面被钝化。这使得像氧气和湿度这样的腐蚀促进元素不可能像普通涂料那样渗透到涂层后面去。

尽管传统的聚合物涂层会机械地粘附在已经充分处理好的基材上，但如果刮擦之后，水分和氧气会从被刮擦的各个地方在涂层下面进行渗透迁移。

相比之下，由于碳钢表面已被化学转化为稳定的氧化合金，陶瓷涂层基材相同的损伤将不会产生腐蚀扩散。一旦钢表面具稳定性（就像黄金和白银等贵金属是稳定的一样），它就会不再与环境发生反应，因此不会产生腐蚀。

在扫描电子显微镜图像中可见，EonCoat不会在钢材和涂层之间留下缝隙，因为它们之间的粘结是化学的而不是机械的。由于没有缝隙，即使湿气是由于刨入钢中而进入的，也没有湿气流动的地方。这有效地阻止了大气腐蚀和CUI对碳钢基材的破坏。

耐腐蚀屏障由陶瓷层覆盖，可进一步抵挡水、火、磨损、冲击影响、化学品和高达400°F温度的腐蚀。除此之外，陶瓷还发挥着独特的作用，它有助于结束每隔几年就需要替换的典型屏障型涂层的昂贵维护周期。

“CUI是隐形的杀手，”麦里克·阿尔珀特解释说，他是EonCoat的总裁，“这种隔离材料在钢材上形成了一个培养皿，如果使用传统涂层，就肯定会发生腐蚀。然后隔热层就会将腐蚀隐藏起来，直到发现，为时已晚。

中石化使用CBPC涂料的第一个示范项目，涉及到在江汉油田采油设施的一个500立方米的储油罐上对CUI进行处理。

该储罐的原始涂层被包裹在矿棉保温层下，由于雨水、凝结和湿气通过破损的保温层侵入，这些涂层已经失效，使得CUI在许多区域存在。

剥离了绝缘层后，用喷砂打磨法处理好金属基材的表面，再涂上CBPC涂料。该措施有效地解决了CUI问题，并有望在未来几年延长储罐的功能寿命。

在第一个项目成功后，中石化选择使用CBPC涂料来解决江汉油田另一个设施—箱式注水泵站的严重腐蚀问题。由于泵站室外位置土壤盐碱含量很高，加之容器的环境非常潮湿，一般每三年便需停机一次来进行防腐维护。

泵站通常采用传统的三涂层系统进行防腐保护，因此每层涂层的干燥时间至少需要三天。包括表面处理在内，总的维修停机时间至少为7天，这影响了生产。

但是，CBPC涂料最大的好处之一是能够最小化缩短设备的停机时间，快速恢复服务。陶瓷涂料在防腐涂料工程中所节省的时间，既来自于对表面处理的简化，也来自于固化时间的加速。

对于传统的防腐涂料，对基材表面进行处理要准备近白色金属喷砂清洗（NACE 2 / sspc - sp10）。但是对于陶瓷涂料，通常只需要NACE 3 / sspc - sp6商业喷砂即可。

对于传统的涂层，需要进行大量的表面处理，每次只做一点，以避免表面氧化，即通常所说的“闪锈”，然后需要重新喷砂。但有了CBPC涂料，闪锈实际上是可以存在的。没有必要再喷砂。主要是因为CBPC的特性，由于在铁锈中存在铁，这有助于形成镁铁磷酸盐合金层。正是这种合金层使得CBPC涂料能够如此有效地保护碳钢不受腐蚀。

相比之下，碳钢的防腐涂料用陶瓷涂层，单一涂层几乎不需要固化时间。只需一个小时就可以恢复运行，这可为油气设施减少停机时间，每天节省数十万美元。

由于这些独特的性能，中石化泵站包括表面预处理在内的全部涂料施工仅需要两天时间，所有的设施即可立刻投入使用。

由于CUI和腐蚀是大型碳钢结构油气设施长期存在的问题，使用CBPC涂料可以在几十年内控制腐蚀，并减少停机时间，这将会帮助企业获得利润。

欲了解更多信息，请致电754/222.4919或访问www.eoncoat.com。