光固化復(fù)合材料在儲罐防腐中的應(yīng)用

楊建順 王俊領(lǐng) 王喬松

摘要：本文闡述了光固化聚合機(jī)理以及光固化復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)、性能和生產(chǎn)工藝;對光固化復(fù)合材料的耐溫性能、耐腐蝕性能進(jìn)行了檢測試驗(yàn)，其耐溫性能達(dá)到85℃，耐酸堿鹽腐蝕性能優(yōu)良;并以某6#儲罐為例，介紹了光固化復(fù)合材料在儲罐防腐工程中的施工工藝和質(zhì)量控制點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：光固化;光固化復(fù)合材料;儲罐防腐

光固化復(fù)合材料材料是近十年來研究開發(fā)的一種新材料、新工藝。它由樹脂、光敏劑、添加劑、纖維增強(qiáng)材料組成。成型后，在日光、紫外光的照射下即可固化成性能優(yōu)異的結(jié)構(gòu)性防腐、修復(fù)、增強(qiáng)材料。

1 光固化聚合原理

光敏劑PI在吸收紫外光獲取能量產(chǎn)生自由基R.。新的自由基引發(fā)、聚合實(shí)現(xiàn)鏈增長，形成高分子聚合物。自由基與自由基、聚合物與聚合物碰撞聚合，自由電子消失，聚合反應(yīng)完成，鏈增長終止。

1.2 材料結(jié)構(gòu)

光固化膠由光固化樹脂、光敏劑、添加劑組成，其光固化樹脂主要有環(huán)氧乙烯基樹脂、苯乙烯樹脂、丙烯酸樹脂等，由纖維材料涂覆光固化膠即形成光固化復(fù)合材料，其纖維材料主要有玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、維綸纖維等，根據(jù)生產(chǎn)運(yùn)行工況，需要的結(jié)構(gòu)性修復(fù)強(qiáng)度，選用不同纖維材料，以滿足生產(chǎn)要求。

1.3 生產(chǎn)工藝

將一定寬度的塑料薄膜卷材鋪設(shè)的傳送帶上，再將一層或多層纖維材料鋪設(shè)到薄膜上面，在薄膜和纖維材料上分別涂敷光固化膠，再將面層塑料薄膜鋪設(shè)到纖維材料上，經(jīng)輥壓形成光固化復(fù)合卷材。

2 光固化復(fù)合材料性能

2.1 性能指標(biāo)

3 現(xiàn)場應(yīng)用

3.1 材料特點(diǎn)

（1）材料強(qiáng)度高，拉伸強(qiáng)度≥50MPa，20*40mm孔貼補(bǔ)后耐壓10.0MPa;

（2）耐溫性能好，濕熱環(huán)境80℃，干燥環(huán)境130℃;

（3）耐候性好、耐腐蝕強(qiáng);使用壽命20年以上;

（4）材料阻燃性好，達(dá)到V0級;體積收縮率小，成型體積收縮率≤0.3%;

（5）材料的自粘性好，可實(shí)現(xiàn)無縫隙搭接;與基材粘接強(qiáng)度高，剝離強(qiáng)度2MPa。

（6）產(chǎn)品為預(yù)浸卷材，便于現(xiàn)場施工質(zhì)量控制;避光長期儲存，無需冷藏;沒有揮發(fā)份，施工比較安全、環(huán)保;可自然光固化，節(jié)能降耗;

（7）固化速度快，可以“按需固化”在紫外光照射下幾分鐘便能固化;施工環(huán)境溫度沒有要求，可以在冬季施工。

3.2工程案例

3.3.1 某 4#、6#儲油罐光固化材料和環(huán)氧復(fù)合插層厚漿防腐涂料防護(hù)工程

（1）防護(hù)方案

某4#、6#儲油罐既承擔(dān)原油儲存沉降脫水任務(wù)，同時肩負(fù)好壞原油處理儲存處理任務(wù)，罐內(nèi)水液面波動大，水線較高，根據(jù)儲罐的材質(zhì)、儲存介質(zhì)、溫度、內(nèi)腐蝕環(huán)境，依據(jù)《鋼質(zhì)石油儲罐防腐蝕工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50393-2008）和光固化材料和環(huán)氧復(fù)合插層厚漿防腐技術(shù)試驗(yàn)評價(jià)結(jié)果，對儲罐采取合理防腐材料保護(hù)設(shè)計(jì)。

（2）設(shè)計(jì)原則

1）原油儲罐底板內(nèi)表面和油水分界線以下的壁板內(nèi)表面，采用絕緣型防腐蝕涂料，涂層的表面電阻率應(yīng)不低于1013Ω，且具有耐酸堿、耐鹽水、耐硫化物、耐油和耐溫的防腐蝕性能，涂層干膜厚度根據(jù)涂層配套體系確定厚度≥1.5 mm。

2）原油浮頂罐頂和罐內(nèi)壁的油水分界線以上采用耐油和耐水的導(dǎo)靜電防腐蝕涂料，涂層的表面電阻率應(yīng)為 108-1011Ω，涂層干膜厚度根據(jù)涂層配套體系罐頂涂層厚度≥300μm、罐內(nèi)壁涂層厚度≥300μm。

（3）施工工藝過程

儲油罐罐底板和壁板采用光固化材料防護(hù)施工步驟如下：

清罐→腐蝕檢測→更換犧牲陽極→噴砂除銹→涂層噴涂施工→光固化防腐材料施工準(zhǔn)備→刷涂底膠材料→光固化防腐材料粘貼→紫外光固化→檢驗(yàn)→養(yǎng)護(hù)、驗(yàn)收投產(chǎn)。

4 結(jié)論

（1）光固化復(fù)合材料為近十年來發(fā)展起來的新技術(shù)、新材料。具有廣泛的技術(shù)開發(fā)空間和市場應(yīng)用前景其技術(shù)特點(diǎn)有。

（2）光固化復(fù)合材料應(yīng)用于油田儲罐腐蝕治理，由于其優(yōu)異的耐腐蝕性能、較高的力學(xué)性能和便捷的施工工藝，是優(yōu)良的結(jié)構(gòu)性修復(fù)材料，可以對腐蝕罐壁起到加強(qiáng)作用，有效的延長儲罐使用壽命。

（3）進(jìn)一步加強(qiáng)光固化樹脂和纖維材料對于油田產(chǎn)出液和生產(chǎn)運(yùn)行參數(shù)的適應(yīng)性研究，以滿足不同生產(chǎn)工況的要求，同時優(yōu)化現(xiàn)場施工工藝，一定能為塔河油田金屬儲罐腐蝕治理工程探索出一條新路子。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王紅梅，林筱華.光固化纖維增強(qiáng)復(fù)合片材在油氣儲罐罐頂修復(fù)中的應(yīng)用.2015年全國石化企業(yè)裝備、維護(hù)與檢修高端研討會，2015.