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  • 油管内防腐层熔结环氧粉末涂料的研制

  • 内容出处:http://www。dssufen。com时间2013-11-20 01:42作者admin浏览次数
 
 
摘要:通过对环氧树脂' 固化剂' 助剂.颜填料的选择.精确设计配方.反复调整试验配方.结合施工工艺.
 
现场应用,研制生产了符合要求的油管内防腐层熔结环氧粉末涂料。
 
关键词:注水井油管;内防腐层:熔结环氧粉末涂料
 
世界各国的工业发展对石油的需求量愈来愈大, 对石油工业的依赖性也愈来愈强,而石油工业的发展 则离不幵油田开采全过程中的各种设施的配套。随着 石油工业的快速发展,人们对石油勘探、钻采、集输和 注水等工艺过程的认识也越来越清楚,油管等在石油勘 探幵发中发挥的作用也越来越大。尤其是随着油气勘 探幵发地域的扩展,所开采油气层位越来越深、地质 条件愈趋复杂、难度越来越大,为保证尽可能高效地进 行石油钻采和提高原油采收率,从钻井、固井、压裂酸 化,到最后采出油、气的各个环节,都必须采取有效的 防腐措施以保证作业的顺利进行。通过注水井向油层 注水以补充能量,是大多数油田目前用来保持油层压力 并延长采油期,提高油田的幵发速度和石油采收率的一 顶措施。在原油幵采过程中,原油中含有的各种腐蚀性 介质和油田井下油管由于经受注水及增注调配作用的 混合酸的作用,会造成井下注水油管的严重腐蚀。腐蚀 不但消耗了大量高品质的无缝钢管,而且,铁诱与水一 起注人油层,还会破坏油层结构,影响油井质量,严重 时会造成注水油管的管壁由于严重腐蚀而穿孔,使整个 油井报废' 注水井管柱腐蚀将直接影响着油田的原油 生产,严重的管柱腐蚀在几个月内即造成管柱失效, 如果防腐得当,将会挽回非常可观的腐蚀损失,因此 油管的有效防腐是油田的一顶重要的工作。
 
油管内防腐层熔结环氧粉末涂料主要用于油田注 水井,酸化井,含硫化氢注气井,结蹈严重的井,结 蜡井等管柱的防腐,与其他防腐油管相比具有以下优
点:U涂层的机械强度大,具有优良的柔韧性,抗沖 击性。2、环氧粉末防腐层与管体结合力极强,可靠性 高,不会成片脱落,不污染底层。涂层只在介质流动 中缓慢磨损,使用寿命长。3、物理机械性能优良,化 学稳定性强,电气绝缘性能良好。4、涂层无毒,不污 染环境。5、表面平整光滑,可抑制管内结垢,提高介 质输送能力。6、采用独特的技术,确保整个油管的液 流通道的耐腐蚀能力。
 
本文按照标准要求,通过对环氧树脂、固化剂、 助剂、颜填料的选择,精确设计配方,反复调整试验 配方,结合施工工艺,现场应用,研制生产了符合要 求的油管内防腐层熔结环氧粉末涂料。
 
1实验部分 1.1树脂的选择
 
环氧树脂具有力学性能好、粘结性能高、固化 收缩率低、综合性能优异等特点,广泛应用于防腐领 域。环氧树脂的类型及相对分子质量对涂料性能的影 响很大。因双酚A型环氧树脂分子中含有极性高的脂肪 族羟基和醚键,使其对底材具有较高的浸润性和粘附 性,而且耐化学品性能也高,又因其结构为刚性的苯 碜和柔性的烃键交替排列,从而赋予涂膜较好的物理 机械性能' 重防腐粉末涂料宜采用中等相对分子质量 分子量环氧树脂为成膜物质。其结构中含有高极性和 活性的环氧基,涂膜具有很强的附着力。涂层具有较 好的热稳定性和电绝缘性。其结构如下:
 
在初始试验中,苜先采用自己一步法生产的601、 604环氧树脂跟特种树脂1搭配,但是经过多次试验发 现,虽然涂层的流平较好,但是95°C或75°C水煮附着 力达不到要求。之后分别选用两步法精制环氧树脂1、 环氧树脂2和环氧树脂3,通过与特种树脂1不同的比例 搭配,做了大量的试验,试验结果显示,用两步法精 制环氧树脂1与特种树脂1按一定比例配合水煮附着力 和-30°C抗30弯曲性能最好。
 
1.2固化剂的选择
 
环氧树脂确定后,固化剂的性能决定了粉末涂料 的防腐性能。经过理论选择和试验证实,从开始使用
 
OH
的癸肼、酚醛树脂作为固化剂,到以高分子酚类化合 物作为重防腐粉末涂料固化剂,其中后者效果最好。 主要酚羟基与环氧基进行反应,当然固化过程中羟基 也能和环氧基反应,由于空间位阻效应及反应活性原因 ,反应极其微弱。事实上酚羟基和环氧基反应的速度 较慢,实际应用中还须加入催化剂以加快反应速度。 常用的催化剂有季胺类、眯唑类、硼化物等,一般咪 唑较为常用。咪唑环上的亚氨基与环氧基团进行反应 生成的加成物相当于叔胺起催化作用。
 
高分子酚类固化剂其结构如下:
从其分子结构可以看出,它其实是以酚羟基封端 的长链状树脂,与环氧树脂具有相似的结构。从其合 成机理来看,实质上是用双酚A与低分子量环氧树脂 在催化剂存在下反应,生成局分子量环氧树脂,然后 再与过量双酚A反应,生成含羟基的化合物。因此, 用做环氧粉末涂料的固化剂时,与树脂具有更好的混 容性,而且部分游离的双酚A在参加反应肘就相当于 双官能团的树脂,其活性较大,易引起环氧基的幵环 反应,同时也提高了交联密度,所以高分子酚类固化 剂具有很高的反应活性,所得的涂膜具有极高的光泽 度、优异的防腐性能和机械性能。
 
高分子酚类化合物固化环氧粉末涂料固化机理较 复杂,主要如下所示:
 
固化机理表明固化过程中无小分子物放出,涂层 表面不存在“爆泡”等弊端,不会因为涂层厚度增加 而导致性能下降。另外,固化剂中含有大量-OH,大 大促进了对基体的附着力。通过大量的试验证实这种 酚类固化剂固化的管道粉末涂料在平板或管道外壁的 水煮附着力及_30°C抗30弯曲性能非常优秀,但在管道 内壁时的这些性能大大下降,说明熔结环氧粉末涂料 固化过程中在管道内壁与外壁产生的内聚力是不一样 的。与固化剂生产厂家结合特制了类似结构的多官能 团特种固化剂,形成网状结构,使涂膜结抅更致密, 完美的解决了粉末涂膜在管道内壁固化后的性能问 题。
 
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