柔性陶瓷内防腐工艺与玻璃粉末内防腐工艺比较

在石油天然气开采系统中，长距离的输送管道具有生命线的作用，同时也是国民经济建设中的一根大动脉。伴随着我国对油气资源的消耗越来越大，油气集输管路的总里程也突飞猛涨，但油气集输管道存在的腐蚀问题严重影响了油气传输，影响整个运行成本。

在油气集输的过程中，由于管路所处的土壤环境复杂，所传输的物质具有腐蚀性，使得管道的内外壁都有可能受到一定的腐蚀。一旦管道被腐蚀穿孔，即造成油、气漏失，不仅使运输中断，而且会污染环境，甚至可能引起火灾，造成危害。

按油气集输管道被腐蚀部位，可分为内壁腐蚀和外壁腐蚀；因内腐蚀更具有隐蔽性，腐蚀的程度更严重，造成的恶果远远超过了外腐蚀。有数据表明，截至目前，管线内壁的腐蚀穿孔占总腐蚀穿孔量的90%。

管道内防腐是有效控制管道内部腐蚀的重要方法，油气管道内防腐的主要技术有：选择耐蚀金属基材或非金属基材、添加缓蚀剂、使用涂层防腐和衬里防腐。其中管道的内涂层是解决集输系统和注水系统管道内腐蚀问题的一种非常有效的措施，柔性陶瓷内防腐工艺与玻璃粉末内防腐工艺是目

前两种比较先进的内涂层工艺。本文主要就耐高温高压柔性陶瓷内防腐工艺与玻璃粉末内防腐工艺在实际使用中的效果进行分析对比。

一、耐高温高压柔性陶瓷内防腐工艺

柔性陶瓷是运用纳米化学技术创新出来的一种新型复合材料，它有形状记忆的功能且弯曲后不易破碎，其独特的性能让它一面世就受到多领域的追捧，成为市场炙手可热的宠儿。

今天，基于柔性陶瓷专利技术，西美克CeRam-Kote产品已经超过15个品种，应用于各个行业防腐耐磨领域，包括石油化工容器和长输管线内防腐，卤水管线和处理罐内防腐，海洋石油平台飞溅区、甲板、油水分离器海水管线和生产管线，水下装置的防腐，电力系统的管线和容器及冷却塔的内外防腐，饮用水管线和储罐、海底管线内防腐，、注水井管、套管的内外防腐、钻杆、抽油杆的耐磨防腐及其它重要腐蚀领域。西美克柔性陶瓷涂料主要产品有CeRam-Kote 54、CeRam-Kote PCF等，下面仅就这两种产品的特性进行描述：

1、CK-54

CK-54主要成分是亚微米级的陶瓷颗粒，具有稳定的化学性能和极高的硬度，颗粒占据涂料体积的80%左右。CK-54为双组分涂料，A组成分包括：陶瓷颗粒、改性环氧树脂、异丙醇、丁酮和甲基异丁基酮；B组成分包括：改性脂肪族多元胺、二亚已基三胺混合物和双酚-A。其工作机理在于涂料中的陶瓷微粒与树脂结合形成独特的囊状壳。树脂固化后，这种空心的囊状陶瓷颗粒既起到保护基体的作用，又起到润滑作用；而几种不同树脂的混合增加了交联强度，提高了变态温度，在很宽的环境条件下，能够保持化学性能不变。由陶瓷本身的物理和化学性能所决定，这种涂料极适合于严重磨蚀和腐蚀的环境。

涂层保护作用的关键在于涂层与基体的结合强度，CK-54涂料对几乎所有材质的基体具有很强的结合力的主要原因是固体占绝大部分，因而在固化过程中收缩率极小，固化后涂层的内应力水平很低，细微的陶瓷颗粒与经过喷砂处理的表面形成坚固的锚接。

CK-54涂层极适合于严重磨蚀和腐蚀的环境，而利用多种改性环氧树脂结合陶瓷粉末的独特方式，使其柔韧性和结合力俱佳，远超环氧、环氧改性、熔结环氧及其他高性能涂层系统。致密的固化膜层具有高表面润滑性、极低的表面摩擦系数（接近PTFE材料，静摩擦系数仅为0.152）、非凡的滑动耐磨性，提供非凡保护力量，抵抗侵蚀、腐蚀和磨损。

施工时无需底漆，直接涂装于经处理后的基材，单涂层，二次涂装，提高工作效率，减少停工时间，同时单涂层系统可以降低三层涂层系统相互兼容的风险。

在充分混合两种组份后，可对经过严格喷砂处理的干燥洁净表面直接喷涂(或刷涂和滚涂) CK-54，一涂两遍自然固化3h后可触摸，一般情况12h后可投入使用；加热到70°C时，固化1h后便可使用；CK-54具有很强的自身聚合能力，只要略作表面清理，就可进行涂层修补；可用丙酮、丁酮或异丙醇稀释和溶解CK-54。最佳涂层干膜厚度为0.2mm。在避光、干燥、密封和自然温度条件下，CK-54可无限期存放。

CK-54已广泛应用于在石油和天然气，海洋，船舶，石油化工行业昂贵和关键设备的保护，并延伸进入食品和饮料，造纸和纸浆，污水处理，电力，运输和采矿业。

国内应用案例：中石油输道、中海油-海洋平台、中石化输道。 胜利油田海洋采油厂2008年引入CK-54，用于海底管道内防腐。至今，在输油、注水等100余条海底管道累计应用达260公里以上。中心一号至海三站： 输线Φ457*14.3，2011年至今运行良好。CB12B至中心一号： 输线Φ325*13，2011年至今运行良好。

2、CK-PCF

PCF涂料是一种液体薄膜涂料，是悬浮于高度改性环氧树脂的柔性陶瓷粉末体系，该涂料应用在油田复杂环境中有极好的性能。环氧陶瓷涂层通过分子间的高度交联提高涂层对不同的腐蚀环境的适应能力，并具备良好的化学抵抗力，对油田管道提供化学防护和耐腐蚀防护。

PCF柔性陶瓷涂料，专业设计用于油井管内壁的特种防腐涂料。涂料独特的亚微米级陶瓷颗粒聚合物专利技术，高分子陶瓷增强了动态化学性能和物理性能，具有超强的耐磨和卓越持久的防腐性能，为油井管内壁提供优良的防护。PCF已经成功的应用于油井管、长输管线内外涂层，双组份常温固化形成的坚韧壳可持久抵御外界腐蚀因素对管体的浸蚀、磨刷，提供长达15年以上的防腐寿命，延长油井管的使用寿命。

PCF特殊专利配方涂层给油井管材提供优异的耐酸碱化学和抗腐蚀特性，高表面润滑性可减少结垢提高输送效率，PCF涂层自1986年开始已经涂装了近3000万米的油井管和输送管线，广泛应用于油气田的开采和运输系统。

性能优势：

柔韧性：15%延展率，即使有应力变化时，涂层延展特性可持续对内壁提供保护；

渗透率低：涂层致密，低摩擦系数，减阻提高输送效率； 附着力强：5倍于环氧涂层，长效持久保护管线内壁； 高防腐性能：6000小时盐雾，延长使用寿命；

耐高温高压：工作温度范围-40℃ ～300℃，耐高压等同于油井管抗屈

服强度；

使用环境： 高硫化氢、二氧化碳、富含硫酸盐还原菌、高氯离子卤水、矿盐、炼油、化肥、对苯二甲酸、乙酸和其他高温高压环境。

应用案例:

项目名称：山东黄河三角洲矿盐化工有限公司新建700 万m3/年采输卤及地热能综合利用项目

建设内容：山东黄河三角洲矿盐化工有限公司由华泰集团有限公司、山东胜宏国际石油开发投资有限公司、东营市矿产资源储备与勘查开发中心共同出资合办，注册资金20000万元。公司主要经营东营市地下盐资源的开采、加工和销售，以及工业盐及盐化工产品生产和销售。

拟建项目为700 万m3/年采输卤及地热能综合利用项目，于垦利县胜坨镇东麻王村、唐家屋子区域范围内建设。开发方案计划涉及总井数21 口，管道内防腐涂层全部选用CK-PCF。

二、玻璃内防腐工艺

玻璃内防产品具有优良的耐腐蚀、防结蜡、耐磨、减阻、节能、耐高温、抗老化等特性，可广泛应用于输油、输气、输水、注聚等领域。其成品的具 体性能可见下表内衬玻璃防腐钢管成品涂层技术要求。

但该工艺内防腐层延伸率低，机械性能差，不耐磕碰、抗变形能力差。对于DN100以上大口径薄壁管，易随母材变形而出现裂纹甚至脱落，形成局部内防腐层失效；对于螺旋焊管及直缝管，如除锈工序处理不当，在焊缝处极易形成起鼓，在输送介质运行中易发生气泡破裂，防腐层局部脱落失效。在防腐层局部脱落，管道局部没有内防腐层保护而暴露在腐蚀介质中时，就

会形成点蚀，腐蚀速度相比不做内防腐的管道成倍增加。

内衬玻璃防腐钢管成品涂层技术要求

项目 外观 涂层厚度， mm 不小于 抗弯曲强度≥8kN，（支点间距330mm） 抗冲击强度 耐压强度 涂层漏点，（90V） 附着力（撬剥法），级 10%硫酸中腐蚀速度 耐腐蚀试验 mg/cm 2要求 平整、光滑、色泽均匀 0.4 无漏点 无漏点 玻璃层无破裂 无击穿 1～2 ≤0.01 ≤0.01 ≤0.5 试验方法 目测或内窥镜 涂层测厚仪 见Q/0503SJD 003-2017附录B 见Q/0503SJD 003-2017附录D GB 50184-2011 SY/T 0063-1999 见Q/0503SJD 003-2017附录A 钢管壁厚≤4mm ， ≥4 J 钢管壁厚＞4mm ， ≥8 J 10%盐酸中腐蚀速度 10%氢氧化钠中腐蚀速度 见Q/0503SJD 003-2017附录C 下图（玻璃内防剖开部分腐蚀穿孔的照片）为孤岛采油厂2014年11月建成投产的K53-P5外输线，管线规格159*6无缝管，采用玻璃内防腐，外防腐为3PE。输送介质为油田采出液，油水气混合，其中H2S含量较高。

该外输线于2016年6月发生腐蚀穿孔泄漏事故，使用寿命一年半。事故发生后，孤岛采油厂基建管理中心组织事故相关单位召开了分析研讨会，参会人员查看了从现场切割的穿孔管段，结合管线建设安装、运行过程等情况对穿孔

原因进行了讨论分析，确认是防腐管线在施工装运过程中采用吊钩钩住管口吊装，在没有防护措施的情况下，钢吊钩直接与内防腐层接触，管口处与吊钩接触受力的玻璃内防腐层局部被破坏，在介质冲刷下、侵蚀下逐渐形成漏点，管线输送介质中H2S含量较高，腐蚀性强，造成管线点腐蚀穿孔。

三、性价比

管道内防腐材料性能表

序号 内防腐材料 应用领域 性能特点 100%高固体含量陶瓷涂料，耐磨（实测27mg）、耐冲击优势：高防腐、高耐磨、耐冲击 190 优势劣势 内防价格 元/平方米 备注 广泛应用于石油、天1 CK-54 然气输送管道、海底性佳，盐雾测试达10000小管道防腐，船舶防腐 时无损，30年寿命周期。 注水管线、输优异的耐酸碱化学、耐磨堆焊焊材ER2209，管线长度:DN200以下以10米/支计，DN200以上以12米 /支计 2 CK-PCF 线、容器分离器，高氯离子卤水、矿盐和其他高温高压环境 （实测36mg）和抗腐蚀特优势：耐高温高压性，高表面润滑性，减少结（300℃/35MPa）、垢提高输送效率，提供长达高防腐、高耐磨性 15年以上的防护寿命。 优良的防腐、耐磨（硬度为优势：高防腐、高耐磨性 劣势：机械252 240 堆焊焊材ERNiCrMo-3，管线长度:DN200以下以10米/支计，DN200以上以12米/支计 3 玻璃 油田输油、输气、输1000~1500HV，是钢铁的10性能一般，对于大水、注聚等领域。 倍左右）、防结蜡、减阻等 口径薄壁管易随母 特性 材变形失效。 四、结论

通过以上论述可以看出，柔性陶瓷涂料便于现场施工，玻璃内衬不易现场施工，而且玻璃易脆，其内防的价格也是居高不下，稍有磕碰挤压就会出现裂纹崩牙等缺陷，综合考虑更倾向于采用柔性陶瓷涂料。