液化天然氣（LNG）作為一種能量密度大、儲(chǔ)運(yùn)效率高、清潔高效的能源在國(guó)際市場(chǎng)上發(fā)展迅速，目前國(guó)內(nèi)已投入運(yùn)營(yíng)的LNG接收站有11座，在建和規(guī)劃的LNG接收站有18座，大部分分布在沿海地區(qū)。卸料臂是LNG接收站內(nèi)的一套關(guān)鍵性設(shè)備，處于海邊碼頭的卸料臂長(zhǎng)期暴露在含鹽較高的潮濕海洋大氣環(huán)境中，容易遭受腐蝕侵害，尤其是大氣中的Cl-會(huì)導(dǎo)致不銹鋼材質(zhì)（SUS304或SUS304L）的管道產(chǎn)生點(diǎn)蝕破壞，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致管道穿孔。因此，需采用防腐蝕涂料對(duì)卸料臂表面進(jìn)行保護(hù)。國(guó)內(nèi)某LNG接收站內(nèi)有5臺(tái)日本產(chǎn)LNG卸料臂，其輸送LNG的不銹鋼管道表面采用設(shè)備廠家提供的涂層體系（環(huán)氧底漆30m+環(huán)氧中間漆30m+聚氨酯面漆25m）在工廠涂裝后運(yùn)輸?shù)絃NG接收站進(jìn)行安裝。然而，由于LNG卸料臂長(zhǎng)期處于超低溫（-162℃）和常溫（60℃）的冷熱循環(huán)工況中，1a后表面涂層開(kāi)始剝離，2～3a內(nèi)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(mǎn)足工程需要。而目前國(guó)內(nèi)外未見(jiàn)成熟的耐超低溫和常溫冷熱循環(huán)、耐紫外線的防腐涂層體系報(bào)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(wú)機(jī)富鋅涂料、環(huán)氧富鋅涂料和普通環(huán)氧涂料（雙酚A型）具有優(yōu)異的耐腐蝕性能，而聚氨酯涂料具有優(yōu)異的耐紫外線老化性能，但這些涂料能否適應(yīng)超低溫（-162℃）和常溫（60℃）冷熱循環(huán)工況，目前國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)尚未有這方面的報(bào)道。環(huán)氧酚醛涂料具有較高的交聯(lián)密度，優(yōu)異的防腐蝕性能和良好的耐化學(xué)品、耐熱循環(huán)開(kāi)裂性能，常用作石化容器內(nèi)壁襯里或保溫層下高溫防腐蝕涂料，國(guó)內(nèi)有將環(huán)氧酚醛涂料用作保溫層下LNG不銹鋼管道長(zhǎng)效防腐設(shè)計(jì)的報(bào)道，但其耐低溫性能還未經(jīng)過(guò)工程實(shí)踐考驗(yàn)。另外，環(huán)氧酚醛涂料的耐紫外線性能差，在露天的環(huán)境下會(huì)產(chǎn)生粉化現(xiàn)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(huán)氧酚醛涂料之間的粘接力如何目前國(guó)內(nèi)外也尚未有報(bào)道。惰性共聚物涂料是涂料廠家新近開(kāi)發(fā)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(huán)變化環(huán)境，但其性能還未經(jīng)過(guò)工程實(shí)踐考驗(yàn)。

    LNG卸料臂管道為不銹鋼材質(zhì)，無(wú)機(jī)富鋅和環(huán)氧富鋅涂料不能使用于不銹鋼表面，而普通環(huán)氧（雙酚A型）涂料、環(huán)氧酚醛涂料、聚氨酯涂料和惰性共聚物涂料的耐冷熱循環(huán)性能需進(jìn)一步現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。因此，本研究將普通環(huán)氧涂料、環(huán)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(zhì)、同大氣環(huán)境、同冷熱循環(huán)工況的LNG槽車(chē)站裝車(chē)臂表面進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)涂裝試驗(yàn)，1a后檢查3種涂層體系的狀況見(jiàn)圖1，材質(zhì)為SUS304L不銹鋼，非金屬磨料噴砂，粗糙度25～85m。

    a—環(huán)氧酚醛涂料100m+環(huán)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(huán)氧涂料100m+雙酚A型環(huán)氧涂料100m+聚氨酯涂料50m

    圖1 3種涂層體系現(xiàn)場(chǎng)涂裝試驗(yàn)1a后的情況

    從圖1中可以看出，1a后，涂層體系a外觀未見(jiàn)涂層脫落等變化，而涂層體系b和c均出現(xiàn)了涂層局部脫落情況，現(xiàn)場(chǎng)涂裝試驗(yàn)的結(jié)果表明涂層體系a的綜合性能優(yōu)于涂層體系b和c，且初步判定能滿(mǎn)足耐冷熱循環(huán)（-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(jù)NorsokM501標(biāo)準(zhǔn)，不銹鋼表面涂層的干膜厚度至少為225m，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)涂裝試驗(yàn)結(jié)果，設(shè)計(jì)LNG卸料臂表面超低溫防腐涂層體系（見(jiàn)表1）。

    表1 超低溫防腐涂層體系設(shè)計(jì)表

    2、超低溫防腐蝕涂層體系應(yīng)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(jìn)行了涂裝應(yīng)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(jìn)行噴砂處理，壓縮空氣吹掃后按照ISO8503-4標(biāo)準(zhǔn)中的要求測(cè)量粗糙度（見(jiàn)表2），再按照涂料說(shuō)明書(shū)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(cè)儀按照ISO19840標(biāo)準(zhǔn)中的要求測(cè)量涂層干膜厚度（見(jiàn)表2），固化7d后按照ISO4624標(biāo)準(zhǔn)[8]中的要求采用拉開(kāi)法測(cè)試了涂層的附著力（見(jiàn)表3）。整個(gè)涂裝過(guò)程均在相對(duì)濕度低于85%，且不銹鋼管道表面溫度高于露點(diǎn)3℃以上的條件下進(jìn)行的。

    表2 不銹鋼管道表面粗糙度和涂層干膜厚度測(cè)量

    表3 涂層附著力測(cè)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(shè)計(jì)要求。涂裝完成后，涂層總干膜厚度平均值為255.3m，超過(guò)設(shè)計(jì)總干膜厚度（250m），且最小干膜厚度（205m）超過(guò)80%的設(shè)計(jì)總干膜厚度（200m），因此，涂層總干膜厚度符合設(shè)計(jì)要求。從表3中可以看出，涂層附著力測(cè)試的數(shù)值分別為9.45MPa和6.53MPa，均大于設(shè)計(jì)要求的5MPa。由此可見(jiàn)，新型超低溫防腐涂層體系的施工符合設(shè)計(jì)和使用要求。

    圖2 LNG卸料臂運(yùn)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(yùn)行1a后，對(duì)不銹鋼管道表面的涂層狀況進(jìn)行了檢查，未發(fā)現(xiàn)涂層存在脫落、起泡等現(xiàn)象，外觀狀況良好（見(jiàn)圖2），同時(shí)還檢測(cè)了涂層附著力（見(jiàn)表3），分別為7.09MPa和5.82MPa，依然大于5MPa。由此可見(jiàn)，新型超低溫防腐涂層經(jīng)受住了超低溫（-162℃）至常溫（60℃）冷熱循環(huán)工況的考驗(yàn)，滿(mǎn)足LNG卸料臂工程實(shí)踐要求。

    3、結(jié)語(yǔ)

    通過(guò)對(duì)6種常用防腐涂料的性能進(jìn)行比較，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)涂裝試驗(yàn)，選擇了一種既能滿(mǎn)足超低溫（-162℃）和常溫（60℃）的冷熱循環(huán)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(huán)氧酚醛涂料+聚氨酯涂料），并在LNG卸料臂表面進(jìn)行了涂裝應(yīng)用，1a后的新型超低溫防腐涂層經(jīng)受住了-162～60℃冷熱循環(huán)工況的考驗(yàn)，滿(mǎn)足LNG卸料臂工程實(shí)踐要求，其綜合性能優(yōu)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(hù)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(yè)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(huán)的設(shè)備表面，如未加保溫層的鋼質(zhì)LNG罐及管道的表面上，具有較好的潛在應(yīng)用價(jià)值。

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責(zé)任編輯：王元

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