液化天然氣（LNG）作為一種能量密度大、儲運效率高、清潔高效的能源在國際市場上發展迅速，目前國內已投入運營的LNG接收站有11座，在建和規劃的LNG接收站有18座，大部分分布在沿海地區。卸料臂是LNG接收站內的一套關鍵性設備，處于海邊碼頭的卸料臂長期暴露在含鹽較高的潮濕海洋大氣環境中，容易遭受腐蝕侵害，尤其是大氣中的Cl-會導致不銹鋼材質（SUS304或SUS304L）的管道產生點蝕破壞，嚴重時可導致管道穿孔。因此，需采用防腐蝕涂料對卸料臂表面進行保護。國內某LNG接收站內有5臺日本產LNG卸料臂，其輸送LNG的不銹鋼管道表面采用設備廠家提供的涂層體系（環氧底漆30m+環氧中間漆30m+聚氨酯面漆25m）在工廠涂裝后運輸到LNG接收站進行安裝。然而，由于LNG卸料臂長期處于超低溫（-162℃）和常溫（60℃）的冷熱循環工況中，1a后表面涂層開始剝離，2～3a內涂層大面積脫落，6a后涂層幾乎全部脫落，日本LNG卸料臂廠家提供的防腐蝕涂層體系已不能滿足工程需要。而目前國內外未見成熟的耐超低溫和常溫冷熱循環、耐紫外線的防腐涂層體系報道，因此，需要探索新的超低溫防腐蝕涂層體系。

    1、超低溫防腐蝕涂層體系選擇

    無機富鋅涂料、環氧富鋅涂料和普通環氧涂料（雙酚A型）具有優異的耐腐蝕性能，而聚氨酯涂料具有優異的耐紫外線老化性能，但這些涂料能否適應超低溫（-162℃）和常溫（60℃）冷熱循環工況，目前國內外文獻尚未有這方面的報道。環氧酚醛涂料具有較高的交聯密度，優異的防腐蝕性能和良好的耐化學品、耐熱循環開裂性能，常用作石化容器內壁襯里或保溫層下高溫防腐蝕涂料，國內有將環氧酚醛涂料用作保溫層下LNG不銹鋼管道長效防腐設計的報道，但其耐低溫性能還未經過工程實踐考驗。另外，環氧酚醛涂料的耐紫外線性能差，在露天的環境下會產生粉化現象而影響涂層的外觀和防腐性能，為提高涂層的耐紫外線老化性能，需在其表面涂裝聚氨酯涂料作為面漆，而聚氨酯涂料與環氧酚醛涂料之間的粘接力如何目前國內外也尚未有報道。惰性共聚物涂料是涂料廠家新近開發的一種用于保溫層下的高溫防腐涂料，具有良好的耐腐蝕性能和耐紫外線性能，廠家推薦可適用于-185～540℃的溫度循環變化環境，但其性能還未經過工程實踐考驗。

    LNG卸料臂管道為不銹鋼材質，無機富鋅和環氧富鋅涂料不能使用于不銹鋼表面，而普通環氧（雙酚A型）涂料、環氧酚醛涂料、聚氨酯涂料和惰性共聚物涂料的耐冷熱循環性能需進一步現場測試。因此，本研究將普通環氧涂料、環氧酚醛涂料、聚氨酯涂料和惰性共聚物涂料4種涂料組成3種涂層體系，選擇與LNG卸料臂同材質、同大氣環境、同冷熱循環工況的LNG槽車站裝車臂表面進行現場涂裝試驗，1a后檢查3種涂層體系的狀況見圖1，材質為SUS304L不銹鋼，非金屬磨料噴砂，粗糙度25～85m。

    a—環氧酚醛涂料100m+環氧酚醛涂料100m+聚氨酯涂料50m； b—惰性聚合物涂料200m；
    c—雙酚A型環氧涂料100m+雙酚A型環氧涂料100m+聚氨酯涂料50m

    圖1 3種涂層體系現場涂裝試驗1a后的情況

    從圖1中可以看出，1a后，涂層體系a外觀未見涂層脫落等變化，而涂層體系b和c均出現了涂層局部脫落情況，現場涂裝試驗的結果表明涂層體系a的綜合性能優于涂層體系b和c，且初步判定能滿足耐冷熱循環（-162～60℃）、耐紫外線和防腐蝕的要求。LNG卸料臂地處海邊碼頭，依據NorsokM501標準，不銹鋼表面涂層的干膜厚度至少為225m，結合現場涂裝試驗結果，設計LNG卸料臂表面超低溫防腐涂層體系（見表1）。

    表1 超低溫防腐涂層體系設計表

    2、超低溫防腐蝕涂層體系應用

    將表1中的超低溫防腐蝕涂層體系在LNG卸料臂不銹鋼管道表面進行了涂裝應用。首先用清潔劑清洗不銹鋼管道表面以去除油脂等污垢，然后用36#白剛玉磨料進行噴砂處理，壓縮空氣吹掃后按照ISO8503-4標準中的要求測量粗糙度（見表2），再按照涂料說明書的要求分別噴涂底漆、中間漆和面漆，采用渦流干膜厚度檢測儀按照ISO19840標準中的要求測量涂層干膜厚度（見表2），固化7d后按照ISO4624標準[8]中的要求采用拉開法測試了涂層的附著力（見表3）。整個涂裝過程均在相對濕度低于85%，且不銹鋼管道表面溫度高于露點3℃以上的條件下進行的。

    表2 不銹鋼管道表面粗糙度和涂層干膜厚度測量

    表3 涂層附著力測試

    從表2中可以看出，噴砂后不銹鋼表面粗糙度為35.2～49.2m，符合設計要求。涂裝完成后，涂層總干膜厚度平均值為255.3m，超過設計總干膜厚度（250m），且最小干膜厚度（205m）超過80%的設計總干膜厚度（200m），因此，涂層總干膜厚度符合設計要求。從表3中可以看出，涂層附著力測試的數值分別為9.45MPa和6.53MPa，均大于設計要求的5MPa。由此可見，新型超低溫防腐涂層體系的施工符合設計和使用要求。

    圖2 LNG卸料臂運行1a后不銹鋼管道表面超低溫防腐涂層外觀

    在LNG卸料臂運行1a后，對不銹鋼管道表面的涂層狀況進行了檢查，未發現涂層存在脫落、起泡等現象，外觀狀況良好（見圖2），同時還檢測了涂層附著力（見表3），分別為7.09MPa和5.82MPa，依然大于5MPa。由此可見，新型超低溫防腐涂層經受住了超低溫（-162℃）至常溫（60℃）冷熱循環工況的考驗，滿足LNG卸料臂工程實踐要求。

    3、結語

    通過對6種常用防腐涂料的性能進行比較，結合現場涂裝試驗，選擇了一種既能滿足超低溫（-162℃）和常溫（60℃）的冷熱循環的工況，又具有良好的防腐蝕和耐紫外線性能的新型超低溫防腐涂層體系（環氧酚醛涂料+聚氨酯涂料），并在LNG卸料臂表面進行了涂裝應用，1a后的新型超低溫防腐涂層經受住了-162～60℃冷熱循環工況的考驗，滿足LNG卸料臂工程實踐要求，其綜合性能優于日本卸料臂廠家提供的涂層體系。新型超低溫防腐涂層體系不僅有效地保護了LNG卸料臂免遭Cl-和海洋性大氣腐蝕的侵害，可為其他LNG企業的卸料臂維修借鑒，而且還可用于露天的超低溫（-162℃）和常溫（60℃）的冷熱循環的設備表面，如未加保溫層的鋼質LNG罐及管道的表面上，具有較好的潛在應用價值。

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責任編輯：王元

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