含醇地层水储罐内涂层防腐效果评价

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摘 要：针对第二净化厂的含醇地层水水质的特点以及罐内防腐涂层的使用情况分析，凭借以往经验，对腐蚀情况及裕度加以分析，总结出适合气田生产的含醇地层水存储的储罐内防腐材料，并提出一些防腐建议。

关键词：含醇地层水 储罐 内防腐材料

一、概况

第二净化厂对南以及靖边气田北区井产生的含醇地层水进行回收处理。处理时需要对含醇地层水进行存储。据化验数据统计，含醇地层水浓度显酸性，PH值一般在5.8―6.3之间。冬季供气高峰期，地层水含甲醇浓度也逐渐偏高，数据见表1：

地层水水质的特性直接关系着其腐蚀性和耐腐蚀材料的选择。

二、含醇地层水腐蚀机理分析

（一）CO2的腐蚀作用

气田产出含醇污水中，二氧化碳腐蚀是一个重要的腐蚀因素。伴随天然气开采的过程，CO2溶于产出地层水中，使其呈酸性。在pH值低的条件下，二氧化碳腐蚀要比在强酸溶液中更为强烈。这是因为在碳酸介质中氢离子同碳酸和被溶解的CO2处于平衡，去极化作用消耗的氢离子可以靠碳酸的形式和离解水来补充，当金属表面碳酸溶液中氢离子消耗时，深层溶液的扩散便可以给予补充。

在水中的CO2反应可生成弱解离酸： CO2+H2OH2CO3

H++HCO3-

当环境的PH值减小，铁腐蚀速率增大，常温下，铁和CO2、H+之间腐蚀的最终产物：Fe+ H2CO3= FeCO3+H2

由于碳酸铁不是很好的保护膜，它会导致坑洼型腐蚀。

（二）H2S和溶解氧引起的腐蚀

H2S溶于水之后形成弱酸，其影响比CO2更严重。H2S相对高强度钢可引起自然的脆裂，即产生硫化应力破裂，是氢脆的一种形式。

含醇地层水在收集运输和处理过程中，有可能与空气接触，使水中溶解一定浓度的溶解氧，另外，由于种种原因，碳钢表面并不是均匀，当地层水与金属接触后会与金属发生电化学反应造成金属腐蚀。

钢腐蚀方程式为：2Fe +2H2O +O2=2Fe2++4OH-=2Fe（OH）2

虽然Fe（OH）2可以氧化生成Fe（OH）3形成一层保护膜，但当水中有Cl-，就会影响这种保护膜的形成。

（三）溶解盐的腐蚀作用

从气田污水水质分析结果看，含有大量的溶解盐，矿化度高达50000―100000mg/L，而且水型为CaCl2水型，位于电化学腐蚀最严重的盐含量区域，是系统腐蚀的一个重要因素。

（四）甲醇的腐蚀性

纯甲醇的腐蚀性不是很强。但含杂质的甲醇或是甲醇溶液却具有一定的腐蚀性。其腐蚀性与甲醇纯度和温度有关，总的来说，甲醇纯度越低，温度越高，腐蚀性越为强烈。

甲醇对几种建筑材料的腐蚀速率：

根据NACE RP0775-2005对腐蚀程度的规定：甲醇对碳钢的腐蚀速率为：0.05mm/年，属于中等腐蚀；因此，在含醇地层水浓度高的情况下，应选择正确的内防腐涂层来防止甲醇腐蚀。

三、污水储罐应用防腐涂料的特点及应用效果

第二净化厂的含醇地层水储罐内防腐层先后用了玻璃钢材料、聚脲涂层防腐材料以及水性无机富锌涂层。三种材料之间有各自的优、缺点，根据各种材料的特点及应用效果，来评价其是否适合存储气田地层水的回收存储。

（一）玻璃钢

1、玻璃钢防腐材料的特点

玻璃钢具有密度小，良好的介电绝缘性能和良好的隔热性能以及吸水性、热膨胀性能等。

2、玻璃钢防腐层的不足

由于玻璃钢易老化，层间剪切强度低。当玻璃钢防腐层老化以后，就会有起皮，脱落的现象。而且玻璃钢的拉伸强度与机械强度也受到一定的影响，不能起到很好地防腐效果。所以只能暂时性地做到含醇地层水储罐的防腐，不能保证长期防腐的效果。

（二）聚脲涂层

聚脲弹性体是异氰酸酯与胺相反应而合成。

聚脲反应：R―NCO+R’― NH2RNHCONHR’

喷涂聚脲弹性体的特点：

在2009-2012年，做过经防腐处理的调节罐、检修储罐发现腐蚀穿孔现象。

分析原因，聚脲反应生成的聚脲弹性体与高浓度甲醇有互溶现象，当甲醇浓度>30%时，聚脲弹性体就会溶于含甲醇浓度高的地层水中。由于施工质量有限，聚脲喷涂过程中聚脲弹性体厚度不均，使得聚脲弹性体厚度薄处引起损坏，进而引起防腐层大面积脱落。

由下表可以看出，高浓度甲醇确实对聚脲弹性体有溶解腐蚀的作用。

（三）水性无机富锌涂层

2013年第二净化厂对转水罐、2具溶液槽进行重新防腐涂层的选择。之后对3具含醇地层水储槽采用水性无机富锌的防腐涂层。根据水性无机富锌涂料耐有机溶剂性的特性，可以有效地克服聚脲与高浓度甲醇溶液相溶的弊端。由于其与钢铁反应形成硅酸锌铁络合物，因而对钢铁表面形成很强的化学键，形成的强附着力，所以可以运用在转水罐中抵抗地层水中杂质以及油分的冲刷。由于其为可形成原电池，采用牺牲阳极的机理，也可更好保护储罐表面。

四、结论

在对于含醇地层水储罐的防腐过程中，由于地层水腐蚀性强的特点，储罐防腐层分别更换了玻璃钢、聚脲以及水性无机富锌涂层。经过防腐效果分析后，聚脲对于甲醇浓度低的地层水能比较有效地进行罐内防腐。但却不适用于甲醇浓度高的地层水储罐中。水性无机富锌涂层虽然有很多优点，但具体效果还有待观察。且因其造价比较高的现实，所以也建议进行防腐试验探索其他更有效的防腐涂料对地层水储罐进行性价比更高的防腐施工。