天然氣球罐酚醛環氧樹脂內涂層性能測試

摘要

摘　要：針對某天然氣球形儲罐儲氣溫度、壓力及氣源組成，提出球罐內涂層(酚醛環氧樹脂)配方，對涂層性能進行了測試，測試結果理想。關鍵詞：天然氣球罐；內涂層；酚醛環氧樹脂；性能

摘　要：針對某天然氣球形儲罐儲氣溫度、壓力及氣源組成，提出球罐內涂層(酚醛環氧樹脂)配方，對涂層性能進行了測試，測試結果理想。

關鍵詞：天然氣球罐；內涂層；酚醛環氧樹脂；性能測試

Performance Testing of Phenolic Epoxy Resin Internal Coating of Natural Gas Spherical Tank

Abstract：Considering the gas storage temperalure，pressure and gas composition，the formulation(phenolic epoxy resin)of internal coating of natural gas spherical tank is proposed．The coating performante is tested，and the test results are satisfactorr．

Keywords：natural gas spherical tank；internal coating；phenolic epoxy resin；performance testing

1　概述

成都某儲配站設有幾何容積為5000m³的球形儲氣罐(以下簡稱球罐)3臺，儲氣壓力最高可達1.2MPa，總儲氣量為l8×10⁴m³。球罐氣源來自中石油西南油氣田公司，氣源組成見表1。由表1可知，氣源主要組分為CH4、C2H6、N2、CO2、H2O、H2S，其中CO2、H2O、H2S是引起球罐內壁腐蝕的主要因素^[1]。

儲氣溫度與壓力是影響球罐內鼙腐蝕的環境因素^[2]。球罐儲氣溫度為-10～60℃。2013年2月各測試日3臺球罐的壓力(10：00的數據)見表2。由表2可知，罐l～3壓力范圍分別為0.90～1.00、0.90～1.02、0.75～1.00MPa。通常，設計壓力為運行壓力的l.2倍，因此在壓力實驗時選取1.2 MPa作為實驗壓力。各項實驗中選取的基材材質與球罐罐體內壁材質一致，涂層平均厚度為175mm。

2　內涂層配方及基本性能測試

①內涂層配方

針對天然氣氣源組成、儲氣溫度及壓力提出的酚醛環氧樹脂內涂層配方見表3。

②基本性能測試

內涂層基本性能測試結果見表4。由表4可知，涂層各項基本性能符合要求。

3　性能測試

3.1　涂層附著情況

①壓力實驗

實驗目的是檢測實際條件下涂層的附著性能。高溫高壓釜的設計指標為5L、70MPa、200℃，實驗參照NACE TM 0815—2000(實驗室金屬腐蝕實驗)。

將試樣(見圖1)置于釜中，然后將釜密封。將溫度設定在60℃，通電恒溫。向釜中通入試驗燃氣(表1所示的氣源天然氣)并加壓至1.2MPa。在設定溫度下實驗336h以后，將釜關閉并進行冷卻；在15～30min內以均勻速度泄壓，從釜中取出試樣并觀察外觀、顏色及涂層附著情況。

壓力實驗后試樣外觀見圖2。比較圖1、2可知，壓力實驗前后涂層顏色未出現明顯變化，涂層表面光滑平整，無起泡、針孔、裂紋等現象，也未腫脹及變軟。涂層與基材之間未脫落，附著情況良好。

②拉伸實驗

實驗目的是檢測拉伸實驗前后涂層的附著情況。拉伸實驗選用MTS810疲勞實驗機，按照GB／T 228.1—2010《金屬材料拉伸實驗第1部分：室溫實驗方法》。將試樣(見圖3，圖中數值單位為mm)拉伸至屈服強度后卸載，觀察涂層表面形態變化以及涂層附著情況。分析拉伸實驗后的試樣可知，涂層表面無裂紋和剝離，涂層附著情況良好。

3.2　抗腐蝕性能

①交流阻抗實驗

實驗目的是測試涂層對基材的保護能力。交流阻抗實驗選用的儀器為電化學測試用PARSTAT2273電化學工作站，采用經典一三電極體系：參比電極為飽和甘汞電極(SCE)，輔助電極為鉑電極，帶涂層的基材為工作電極。分別對實驗時間為1h、2h、168h、336h的壓力實驗試件進行交流阻抗實驗^[3]，實驗數據采用ZsimpWin軟件擬合，并擬合出Nyquist圖譜(見圖4、5)。圖4、5并未出現文獻[4]提供的曲線形態(該曲線形態表征腐蝕物穿透涂層，對基材造成損害)可得到以下結論：涂層有效阻擋了天然氣腐蝕性物質向基材的擴散。