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薛登存，李责生，王新事(华北石油勘察设计研究院，河北任丘062552)

1 前言

原油采输过程所用的各种油气水管道，其介质的温度各不相同，所处的环境条件也不同。为了延长管道使用寿命，减少腐蚀事故的发生，最有效、最常用的防腐方法是进行涂层防腐。

石油管道和设备用的防腐涂料品种很多，但大多数防腐涂料适用于干热管道和设备．而适用于湿热环境条件下中高温(100—150℃)管道和设备的防腐涂料品种较少。油田的中高温热水管线、蒸汽管线困没有合适的耐湿热涂料，绝大多数未进行内壁防腐。根据油田的实际需要，我们开展了耐湿热防腐蚀涂料的研究。

2 实验部分

2．1 成膜物的选择

防腐涂料的成膜物直接影响涂层的耐化学介质性和物理机械性能。常用的耐温树脂有呋喃树脂、酚醛树脂等，以这些树脂制成的涂料，其涂层可在100～ 120℃长期使用，对其改性后，这些树脂形成涂层的耐湿热温度可达150℃。呋喃树脂一般使用酸性固化剂成膜，容易造成底材腐蚀，在实际中较少使用本涂料选择酚醛树脂和环氧树脂作为成膜物。酚醛树脂的贮存期较短(仅1个月左右)，对其进行改性后，贮存期可延长到1年，且涂层的耐湿热性、耐水性和部分物理性能都有明显提高。

2．2 树脂的改性

采用双酚A型环氧树脂改性酚醛树脂，以提高酚醛树脂的贮存稳定性。改性方法是将酚醛树脂与环氧树脂混合反应，通过控制两者的混合比例、反应温度、反应时间，制得不同环氧值、不同环氧当量的改性酚醛树脂。所得改性酚醛树脂的性能指标为：环氧值O．5 e,~100 g，环氧当量190 eq。改性前后酚醛树脂制得涂层的物理性能指标见表1。



2．3 固化剂的类型及最佳用量的确定

涂料交联成膜的性能取决于所用固化剂的类型和用量，固化涂层的致密程度对其耐湿热性、耐水性、耐腐蚀性、耐冲击性等有明显的影响，正确选用固化剂非常重要。

2．3．1 固化剂类型的选择

为使涂料更好地交联成致密的网状涂层， 满足涂层对耐湿热性、耐化学品性和物理性能指标的要求，对酸酐类、胺类、肼类、聚酰胺类等固化剂进行筛选．试验结果见表3。



由表3、4可见：改性胺l 固化剂固化涂层的耐湿热性较好，但需加热固化；聚酰胺2 固化涂层的流平性、耐冲击性较好，且可常温固化。故选择改性胺l 和聚酰胺2 两种固化剂进行下一步试验。

2．3．2 固化剂最佳用量的确定

在选择适宜固化剂类型的同时，还应确定固化剂最佳用量。固化剂用量过小，树脂固化不完全，高温下树脂局部熔化，产生气泡；固化剂用量过大，树脂完全固化，但多余的固化剂在高温下，同样使涂层产生气泡。为此，在确定了固化剂类型的基础上进行固化剂最佳用量试验 固化剂用量计算公式：固化剂用量= 固化剂当量×环氧值 由于环氧树脂及改性酚醛树脂的环氧值范围较宽，有机氯和无机氯的存在还要消耗一部分固化剂，应在使用中调整固化剂的用量，其用量范围的选择方法为：下限值取上述公式计算的下限添加量；上限值则取上述公式计算的上限添加量．再加上、下限之差值。我们首先将这个范围的上、中、下三个用量进行试验，以后逐渐折半处理，以确定固化剂的最终用量。改性胺l 和聚酰胺2 固化剂用量试验结果见表5和表6。



从表5和表6可以看出，改性胺l 和聚酰胺2固化剂的最佳用量分别为32％和29％。

2．3．3 两种固化剂的拼用试验

改性胺1 固化的涂层耐湿热性较好，但需要加热固化或经过较长时问完全固化；而聚酰胺2 可常温固化，但湿热温度高时，涂层会产生气泡。为了使涂膜既能常温下固化，又可以在固化条件下加热快速固化，进行两种固化剂的拼用试验，最终确定改性胺1 和聚酰胺2 固化剂的用量分别为20％和12％。

2．4 颜填料的选择

国外的耐湿热涂料多采用陶瓷粉作为主要填料，因此，在填料选择试验中，对美国生产的陶瓷粉进行评价。试验结果表明，采用陶瓷粉的涂层的流平性、耐冲击性等比采用其他填料效果好，故选择陶瓷粉作为主要填料。试验确定的其他颜填料有钛白粉、氧化锌、硅灰石粉、超细白炭黑等。

2．5 助剂的选择

耐湿热涂料除采用常用的消泡剂、防沉剂、流平剂外．还采用增韧剂。常用的增韧剂有纤维性物质或弹性材料，如聚硫橡胶、丁腈橡胶、聚乙烯缩丁醛等。

橡胶类增韧剂的缺点是固化后仍有少量橡胶残留在基料中，使涂层的热膨胀系数增大；采用橡胶增韧剂使涂料的生产工艺复杂。本涂料采用新型增韧剂A和B，涂层的增韧效果明显。

市售增韧剂A是含活性基团的长链脂肪族化合物，在一定条件下与树脂中的环氧基、固化剂等起交联反应(同时消耗多余的树脂或固化剂)，形成体型嗍状大分子结构，其柔性的分子链起缓冲和传递应力的作用，具有优异的柔韧性和抗开裂性。该增韧剂与环氧树脂、固化剂、酚醛树脂等具有良好的相容性，加到涂料中，提高了涂层的抗断裂性、耐冷热交变性和耐低温脆性开裂性。增韧剂A用量的试验结果见表7。



由表8可见，随着增韧剂B用量增大，涂层的柔韧性和耐冲击性提高，而耐湿热性能变差。为了弥补使用单一增韧剂在部分性能方面的不足，采用增韧剂A和B拼用，试验结果见表9由表9可见，增韧剂A、B的加量分别为1％和4％ 时，涂层性能较好。



2．6 涂料配方确定厦其性能指标确定了成膜物、固化剂、颜填料、增韧剂最佳用量后，对涂料配方进行重复性试验，确定了陵涂料的最佳配方(见表10)，最后对涂层性能进行了综合测试，测试结果见表11。



作者简历薛登存，男，1990年毕业于石油大学(华东)应用化学专业，获理学学上。曾从事油田地面建设防腐技术研究反肺腐保温施工与技术监督工作，目前从事油田防腐技术研究与防腐产品开发工作。

作者地址河北任丘市华北石油勘察设计研究院

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