高温管道环氧粉末涂层的性能评价

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1、高温管道环氧粉末涂层的性能评价EvaluationofFBECoatingsforHighTemperaturePipelineApplications作者：哥伦比亚国家石油公司JMLizcanoContreras等翻译：王向农摘要：哥伦比亚油田管道表面操作温度大约120℃。按照加拿大CSA标准和美国材料试验学会ASTM标准，阴极剥离试验规定的最高试验温度为95℃，而我们的管道涂层需要在95℃–150℃的温度范围内进行试验评价。为了选择适合高温管道的防腐涂层，我们已经开发了一套试验方案，适合在工厂、实验室

2、和现场进行试验，评价管道防腐涂层在95℃–150℃高温下的性能。该套试验方案包括下列试验项目：干膜厚度、孔隙度、机械性能、耐磨性、抗冲击强度、伸长率、附着力、湿态附着力、化学溶液浸泡试验、阴极剥离和电化学阻抗。实验室试验结果能够将环氧粉末涂料的玻璃化温度与涂层的电化学反应很好地关联起来，从而能够有效评价涂层中发现的损坏程度。本项研究结果可以在高于95℃的条件下评价管道防腐涂层性能，是一套可靠的试验方法。研究发现，甚至在150℃的高温下，电化学阻抗试验结果与抗阴极剥离性能的评价仍然可以很好地关联起来。关键词

3、：电化学阻抗、剥离、环氧粉末、阴极剥离、渗透性、孔隙度14一、引言有些哥伦比亚油田采出液温度高于120℃，而埋地管道周围土壤的温度比较低，加上当地湿度比较高，所以在管道与土壤的界面存在大量的水汽，对管道外防腐层构成很大的威胁。为了满足油田生产的需要，我们开展了高温管道防腐涂层性能评价试验方法的研究。目前，管道防腐涂层性能评价标准规定的试验温度是比较低的。ASTMG42标准规定的最高试验温度为60℃，而CSAZ245.20-10标准规定的最高试验温度为95℃。本文提出一套评价高温管道防腐涂层性能的方法，既包

4、括耐磨性、抗冲击强度和伸长率这些机械性能的评价试验方法，也包括附着力、湿态附着力、化学溶液浸泡、阴极剥离和电化学阻抗等浸泡试验和电化学试验方法。根据这些研究成果，我们提出一套试验方法，适合最高使用温度150℃的防腐涂层的选择。二、背景据我们了解，在公开发表的文献中，还没有适合高于95℃的温度下评价环氧粉末涂层性能的任何标准试验方法。2008年，Kirkpatrick在NACE08037报告中说，需要开发用于预测高温下熔结环氧粉末涂层长期性能的试验方法。在2004年的管道防腐涂层国际研讨会上，Papavin

5、asam和Revie也说，目前还没有在高温下测试防腐层性能的工业标准。表1归纳了不同国际组织开发的阴极剥离标准试验方法。在2010年的NACE国际腐蚀会议上，Shukla等人在NACE10006报告中指出，电化学阻抗谱（EIS）是研究涂料退化变质特征很好的工具，特别是14金属上的涂层。电化学阻抗谱（EIS）提供了两条信息：（i）有机涂膜的电阻绝对值和电容的变化，这些与涂膜的水吸收都有关系；（ii）在涂层与金属界面上的电荷转移电阻值。用涂层的阻抗可以测量出电容与电荷转移电阻的偏差。开始发生腐蚀时，涂层中形成

6、的针孔或者饱和电解质涂膜的剥离都会导致检测结果偏离单纯电容特性，得出减小的电荷转移电阻。表1阴极剥离试验国际标准概要国际标准电压（对应硫酸铜参比电极）温度（℃）试验持续时间（天）ASTMG8-1.45~-1.55V2530天ASTMG19-1.45V253~18个月ASTMG42-1.5V6030天ASTMG80-1.45~-1.55V2560天ASTMG95-3.20V2590天CSAZ45.21（12.3节）-1.50V20~9528天NACERP0394-1.50V6628天在2010年的NACE国

7、际腐蚀会议上，AlBorno等人在NACE10008报告中，叙述了一种高温下进行阴极剥离试验的方法。他们设计了用于高温条件下试验的电解池。这个电解池有个冷却外套，很容易实现恒温控制，阴极剥离试验可以在较高的温度下进行，甚至在180℃（356℉）的高温下，电解液也不会蒸发掉。三、实验程序图1所示是本文开发的管道涂层高温试验方法的工作流程示意图。除了传统的试验项目，如14用于涂敷过程中质量控制的干膜厚度测量和涂膜孔隙度测试外，我们还提议进行机械性能试验、浸泡试验、阴极剥离试验和电化学阻抗试验。我们的试验样品是

8、在哥伦比亚卡塔赫那管道涂料制造厂里制备的。开始l耐磨性试验l冲击强度试验机械性能试验●柔韧性试验l附着力试验l湿态附着力试验电化学阻抗试验●化学溶液里浸泡试验浸泡试验●在130℃和150℃的阴极剥离试验阴极剥离试验●在130℃和150℃的电化学阻抗试验图1高温涂层的选择评价方法下文简要叙述了本文开发的各项管道涂层高温试验方法。3.1耐磨性试验在下列两种条件下都要进行耐磨性试验：a）收到的环氧粉末涂料、涂敷后的环氧涂层以及固化后