为设备穿上“软猬甲”

——海洋工程公司工程技术研究院钻研防腐涂层技术纪实

    期次:第26期    作者:□ 周钇 张贻刚 张桂生 崔灿灿

技术人员在鄂北水资源项目现场查看PCCP管外防腐层质量。

防腐涂层被称为装备的铠甲,其性能直接影响装备的服役寿命与运行效能。中国石油海洋工程公司工程技术研究院深耕防腐涂层专业技术 40 余年,始终坚持自主研发、自主创新,内减阻涂层等多项技术成功运用在中俄东线天然气管道、西气东输管道等,直接提高输气量20%以上,为国家重点工程建设起到了强劲的保驾护航作用。

平抑国外技术产品价格

跻身世界先进行列

6月26日,河北沧州巨龙钢管有限公司施工人员冒着酷暑,加班加点采用AW-03无溶剂内减阻耐磨涂料防腐保供国家重点项目西气东输三线中段(中卫—枣阳)天然气管道建设。这一涂料是工程技术研究院自主创新研制的最新产品。

在钢质管道内壁涂敷一层特殊的保护涂层,既减阻又防腐。但在国内项目设计采用内减阻涂层的初期,这一技术被西方国家所垄断。为摆脱对国外技术的依赖,2000年,工程技术研究院开始对这一难题进行攻关。他们针对减阻涂层的粗糙度、耐磨性以及抗弯曲性能等关键技术,通过改性不同分子量树脂体系,优化流平剂体系及防沉触变剂体系等创新技术,自主研发形成“AW-01 天然气管道减阻耐磨涂料”技术,并先后在西气东输一线、西气东输二线、陕京二线、中亚管线等国家重点工程广泛应用。这项技术不仅各项指标达到设计要求,还平抑国外先进技术产品价格50%以上,为国家节约建设资金1亿元以上。

近年来,为响应国家生态发展战略号召,工程技术研究院研发人员针对减少溶剂量排放、降低表面粗糙度等关键环节进行优化和改进,成功开发出“AW-03无溶剂内减阻耐磨涂料”,又一次实现了跨越式技术突破升级,进一步拓宽了减阻防腐涂层应用领域。这项技术可服役零下 45 摄氏度高寒环境管道施工与运行,有效延长寒冷冬季施工时间,技术指标达到国际先进水平。2018年,这项技术产品入选中国石油自主创新重要产品;2020年,荣获中国石油科技进步奖。2018年以来,这项技术累计应用输气管道2778公里,与传统技 术 相 比 ,减 少 VOCs 排 放1321吨;持续为中俄东线、西气东输三线中段、北京燃气天津南港LNG项目等国家重点工程建设提供技术保障。

技术新突破

解决行业大难题

含硫化氢/二氧化碳酸性气体介质腐蚀一直是油气田集输管线、压力容器及储罐很难解决的行业技术难题。通常情况下,含硫化氢/二氧化碳酸性气体在高压、高矿化度的腐蚀环境里,由于介质腐蚀性极强,经常通过硫化物应力开裂、氢诱发裂纹、电化学腐蚀等不同方式对金属基材形成强腐蚀,导致管线刺漏、压力容器腐蚀穿孔失效等,严重影响油田生产建设,同时带来安全风险隐患。

为解决这一技术难题,工程技术研究院打破常规思维,创新思路,经过上百次的实验和总结分析,最终采用酚醛改性环氧树脂与由丁醇醚化的酚醛树脂反应形成致密结构。这项技术提高了体系交联密度,使得涂层兼具环氧树脂优异的附着力和酚醛树脂优良的耐酸性、耐磨性和耐热性等特点。他们创新采用纳米功能填料,进一步提高涂层致密性,形成 JG-01 耐酸防腐蚀涂料+YG 系列油管防腐蚀涂料+HR-200 换热器专用防腐蚀涂料体系,具有优良的抗硫化氢/二氧化碳和原油污水耐腐蚀功效,有效解决了压力容器的腐蚀问题。

这项技术获得国家授权发明专利 3 件,其中 1 项成果产品入选中国石油自主创新重要产品,在塔里木油田、大庆石化、锦州石化等酸性介质压力容器/储罐/换热器等累计应用 3200 余台。在塔里木油田,其压力容器检修周期由1~2年提高到5年以上,延长了设备检修周期,成为塔里木油田指定采用的压力容器内防腐涂层技术产品。

进军民用建设市场

风生水起

工程技术研究院自主研发创新的防腐涂层技术不仅应用于石油炼化等国家重点工程建设项目,还广泛地应用于民用建设项目。作为首批取得国家卫生部颁发的国产涉及饮用水卫生安全产品卫生许可批件单位,工程技术研究院研发的8701、8703等民生输水工程防腐蚀涂料,在输水管线具有35年成功的工程应用案例。

近年来,随着国家重大水利工程的陆续启动与实施,防腐涂层技术在这一领域也得到了广泛的应用。这些工程主要采用压力钢管、预应力钢筒混凝土管(PCCP)等材料,具有口径大、输送压力高、设计使用寿命长等特点。由于输水管道长期处于各类严峻腐蚀复杂环境,尤其是 PCCP 管道水泥砂浆因遭受侵蚀而造成穿孔渗漏甚至爆管风险,对压力钢管、PCCP 管长效防腐与长期安全运行带来严峻挑战。对此,科研人员经过艰苦攻关,对涂料进行一系列的优化和改进,形成长输输水管线防腐蚀涂层技术体系,并通过上海市疾病预防控制中心卫生无毒检测。这一系列技术获得国家授权发明专利5件,2项科技成果产品分别入选国家重点新产品和天津市重点新产品,相关配套技术荣获天津市科技进步奖三等奖;先后在南水北调、新疆准东供水工程、鄂北水资配置工程等数十项国家重大水利工程应用,获得广泛好评。