天然气球罐酚醛环氧树脂内涂层性能测试_技术研究

摘要

摘　要：针对某天然气球形储罐储气温度、压力及气源组成，提出球罐内涂层(酚醛环氧树脂)配方，对涂层性能进行了测试，测试结果理想。关键词：天然气球罐；内涂层；酚醛环氧树脂；性能

摘　要：针对某天然气球形储罐储气温度、压力及气源组成，提出球罐内涂层(酚醛环氧树脂)配方，对涂层性能进行了测试，测试结果理想。

关键词：天然气球罐；内涂层；酚醛环氧树脂；性能测试

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

成都某储配站设有几何容积为5000m³的球形储气罐(以下简称球罐)3台，储气压力最高可达1.2MPa，总储气量为l8×10⁴m³。球罐气源来自中石油西南油气田公司，气源组成见表1。由表1可知，气源主要组分为CH4、C2H6、N2、CO2、H2O、H2S，其中CO2、H2O、H2S是引起球罐内壁腐蚀的主要因素^[1]。

储气温度与压力是影响球罐内鼙腐蚀的环境因素^[2]。球罐储气温度为-10～60℃。2013年2月各测试日3台球罐的压力(10：00的数据)见表2。由表2可知，罐l～3压力范围分别为0.90～1.00、0.90～1.02、0.75～1.00MPa。通常，设计压力为运行压力的l.2倍，因此在压力实验时选取1.2 MPa作为实验压力。各项实验中选取的基材材质与球罐罐体内壁材质一致，涂层平均厚度为175mm。

2　内涂层配方及基本性能测试

①内涂层配方

针对天然气气源组成、储气温度及压力提出的酚醛环氧树脂内涂层配方见表3。

②基本性能测试

内涂层基本性能测试结果见表4。由表4可知，涂层各项基本性能符合要求。

3　性能测试

3.1　涂层附着情况

①压力实验

实验目的是检测实际条件下涂层的附着性能。高温高压釜的设计指标为5L、70MPa、200℃，实验参照NACE TM 0815—2000(实验室金属腐蚀实验)。

将试样(见图1)置于釜中，然后将釜密封。将温度设定在60℃，通电恒温。向釜中通入试验燃气(表1所示的气源天然气)并加压至1.2MPa。在设定温度下实验336h以后，将釜关闭并进行冷却；在15～30min内以均匀速度泄压，从釜中取出试样并观察外观、颜色及涂层附着情况。

压力实验后试样外观见图2。比较图1、2可知，压力实验前后涂层颜色未出现明显变化，涂层表面光滑平整，无起泡、针孔、裂纹等现象，也未肿胀及变软。涂层与基材之间未脱落，附着情况良好。

②拉伸实验

实验目的是检测拉伸实验前后涂层的附着情况。拉伸实验选用MTS810疲劳实验机，按照GB／T 228.1—2010《金属材料拉伸实验第1部分：室温实验方法》。将试样(见图3，图中数值单位为mm)拉伸至屈服强度后卸载，观察涂层表面形态变化以及涂层附着情况。分析拉伸实验后的试样可知，涂层表面无裂纹和剥离，涂层附着情况良好。

3.2　抗腐蚀性能

①交流阻抗实验

实验目的是测试涂层对基材的保护能力。交流阻抗实验选用的仪器为电化学测试用PARSTAT2273电化学工作站，采用经典一三电极体系：参比电极为饱和甘汞电极(SCE)，辅助电极为铂电极，带涂层的基材为工作电极。分别对实验时间为1h、2h、168h、336h的压力实验试件进行交流阻抗实验^[3]，实验数据采用ZsimpWin软件拟合，并拟合出Nyquist图谱(见图4、5)。图4、5并未出现文献[4]提供的曲线形态(该曲线形态表征腐蚀物穿透涂层，对基材造成损害)可得到以下结论：涂层有效阻挡了天然气腐蚀性物质向基材的扩散。