金属防腐热喷涂技术在油田的应用前景
张福泉
中国石油和化工标准与质量
内容导读：石油化工领域一直是我国重点研究的领域，对于油田中设施的防腐工作也一直是我们研究的重点，下面，让我们看看热喷涂技术在石油化工领域的应用前景。
摘要：在原油处理过程中，有很多用于油气水处理的金属管线、容器及储罐，如何延长这些设施的使用寿命，提高经济效益，一个很重要的课题就是如何的保护这些金属设施延缓腐蚀。本文着重分析金属防腐热喷涂料技术在油田中的应用前景。
关键词：油气水处理；金属储罐防腐；热喷涂技术;热喷涂粉末
1 对金属设施的保护主要方法
1.1 金属防腐的保护层法：这种防腐方法是在金属的表面制造各种材质的保护层，将金属产品与外界的腐蚀介质隔离开来，从而达到防止腐蚀的效果。通过涂抹、喷涂、电镀、热镀、喷镀等方法形成。常见的防护层材料很多，有机油、油漆等涂料和陶瓷、塑料等耐腐蚀的非金属材料。
1.2 金属防腐的电化学保护法：根据原电池理论，分为阳极保护和阴极保护两个类别，其中阴极保护应用较多。
1.3 金属防腐的腐蚀介质处理法：这种方法着重消除腐蚀介质的存在，也就是保持金属机械的干燥，在腐蚀介质中添加缓蚀剂等。
2 热喷涂技术概述
热喷涂技术就是表面防腐和强化的技术之一，是表面防腐工程中一门重要的学科。所谓热喷涂，就是利用某种热源，如电弧、等离
子弧、燃烧火焰等将热喷涂粉末状或丝状的金属和非金属涂层材料加热到熔融或半熔融状态，然后借助焰流本身的动力或外加的高速气流雾化并以一定的速度喷射到经过预处理的基本材料表面，与基体材料结合而形成具有各种功能的表面覆盖涂层的一种技术。
材料或部件经热喷涂强化或修复，可显著延长使用寿命，改进应用前景或拓展应用领域，从而节约资源、减少环境危害、推动技术进步。也正是热喷涂技术具有以上特殊优点，目前已成为我国政府大力推行的绿色再制造、修旧利废、节能减排、环境又好的重要技术手段。
3 热喷涂长效防腐技术的突出特点
3.1 防腐寿命长：根据不同的腐蚀环境和具体工作特点，通过合理的涂层设计，目前热喷涂长效防腐涂层体系自身的耐蚀寿命达50年以上，是重防腐油漆的4-5倍，热浸镀锌2-3倍，玻璃涂层的2-3倍。因此热喷涂防腐技术使钢结构件的使用寿命由5~10年提高到20－50年。
据“全国油罐防腐蚀会议”提供的资料显示，我国油罐设计寿命一般为20年，但是由于严重的腐蚀和缺乏有效的防护手段，油罐平均寿命缩短了5年，同时应该指出的是，这些油罐在使用期间的技术状况也是较差的，经常由于腐蚀造成各种泄漏或者更加严重的事故。油罐腐蚀一般有以下几种：一是化学腐蚀，主要发生在干燥的罐外壁，情况较轻：二是浓差腐蚀，主要发生在罐内部液面以下，由氧浓度差引起的；三是电化学腐蚀。这种腐蚀是油罐内部最主要、最严重、危害性最大的；四是细菌腐蚀，主要发生在油罐底部；五是摩擦腐蚀，主要发生在浮顶罐的浮动伸缩部位。目前油水储罐的防腐主要用环氧类涂料和环氧玻璃钢内衬防腐，防腐不能达到防腐层同油水储罐的设计寿命相一致，在我国的重腐蚀区，环氧类涂料的寿命仅为3~5年，环氧玻璃钢防腐寿命一般为5－10年，甚至更短，因此近年能长效防腐的喷涂复合涂层得到了广泛的应用，采用这种热喷涂层可以做到防腐层同油罐的设计寿命相一致，还可延长油罐的使用寿命，大大节约油罐的维护费用，提高设备的利用率，减小由于设备维护造成的减产或停产。热喷涂复合保护层能够有效地保护储油罐的内壁，特别是阴极保护不能实现的部位，在油罐的内壁油气介质腐蚀部位，采用喷涂锌做基础，外部涂覆抗静电封闭剂，在海洋大气及工业大气复合污染的环境下，采用铝基复合涂层，能够使内外壁获得长效抗腐蚀保护，保守估计，在恶劣情况下至少使用寿命30年以上。
3.2 新型防腐技术施工，设备先进，施工效率高，速度快，管理成本低，因此与常规防腐技术相比，价格约为120－180元/每平方米，跟单纯的重防腐价格相似。
3.3 与金属基体的结合力高：热喷涂层与基体以机械热镶嵌和微冶金结合共同作用，涂层表现出较高的结合力，是涂料喷涂的3倍，大大超过国家标准，在所有防腐涂层里结合力最高。
3.4 生产效率高：热喷涂长效防腐技术同涂料刷相比，热喷涂为双丝送入，单机生产效率提高了3-4倍。
3.5 涂层质量好：热喷涂加热丝材方式为火焰加热，丝材融化温度高，融化均匀，喷涂致密，涂层质量稳定，对工件的热应力没有影响。
3.6 可修复性强：钢结构件在加工、起吊、运输、安装过程中，涂层易被碰坏、划伤，热喷涂技术可以进行修复，保证了防腐体系的完整性和有效性：而涂料涂刷及玻璃钢等防腐技术本身无法进行修补，只能用其它方法修复，势必增加设备投资。
3.7 普遍适应性好：热喷涂技术可根据腐蚀环境不同选用相应的耐蚀材料，工艺系统具有普遍适应性；对于复杂的腐蚀环境，单一的防腐涂料涂层往往又难以适应。
4 热喷涂中喷锌、铝涂层的特点
4.1 具有双重保护作用，一方面象涂层那样起着覆盖作用。将钢铁基体与水和空气隔离开来，另一方面涂层孔隙或局部损坏时，锌涂层、铝涂层与基体结构腐蚀电池，涂层成为阳极，钢铁基体成为阴极、以锌、铝溶解产生保护电流来制止钢铁腐蚀，从而起到牺牲阳极保护阴极作用。若喷涂0.2毫米及以上锌涂层、铝锌涂料封闭，可使钢铁构件在数十年内不发生锈蚀。
4.2 锌、铝涂层与钢铁基体之间具有良好附着力，而且有一定的韧性，也能适应结构在正常范围内的变形、热胀冷缩等情况而不发生翘皮、脱壳等破坏。
4.3 锌、铝涂层具有一定的抗击和磨损能力，能经受淤泥、油水介质波浪的冲击和磨擦而不发生破坏，保证终身不剥离、不脱落，结合力超强。
4.4 结合强度比有机涂层高，达到2-3kgf/mm2，使用寿命长。
4.5 耐高温：喷铝涂层经扩散处理，可在900℃高温下抗氧化：锌涂层亦可承受450℃
4.6 经过喷锌、喷铝的钢铁结构，日常维修工作极小。
4.7 良好的的节能和环保技术。钢结构表面只有喷锌、喷铝后，才能真正起到阳极保护作用，从而达到钢结构长效防腐之目的。新型热金属喷涂技术防腐蚀效果好，使用寿命长，综合经济性良好，在油田储罐防腐方面必将发挥更大作用。在油气集输、采油以及公用设施防腐等各方面均具有广泛折应用价值。
参考文献略
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