摘要：通過對環(huán)氧樹脂' 固化劑' 助劑.顏填料的選擇.精確設(shè)計(jì)配方.反復(fù)調(diào)整試驗(yàn)配方.結(jié)合施工工藝.
現(xiàn)場應(yīng)用，研制生產(chǎn)了符合要求的油管內(nèi)防腐層熔結(jié)環(huán)氧粉末涂料。
關(guān)鍵詞：注水井油管；內(nèi)防腐層：熔結(jié)環(huán)氧粉末涂料
世界各國的工業(yè)發(fā)展對石油的需求量愈來愈大， 對石油工業(yè)的依賴性也愈來愈強(qiáng)，而石油工業(yè)的發(fā)展 則離不幵油田開采全過程中的各種設(shè)施的配套。隨著 石油工業(yè)的快速發(fā)展，人們對石油勘探、鉆采、集輸和 注水等工藝過程的認(rèn)識(shí)也越來越清楚，油管等在石油勘 探幵發(fā)中發(fā)揮的作用也越來越大。尤其是隨著油氣勘 探幵發(fā)地域的擴(kuò)展，所開采油氣層位越來越深、地質(zhì) 條件愈趨復(fù)雜、難度越來越大，為保證盡可能高效地進(jìn) 行石油鉆采和提高原油采收率，從鉆井、固井、壓裂酸 化,到最后采出油、氣的各個(gè)環(huán)節(jié)，都必須采取有效的 防腐措施以保證作業(yè)的順利進(jìn)行。通過注水井向油層 注水以補(bǔ)充能量，是大多數(shù)油田目前用來保持油層壓力 并延長采油期，提高油田的幵發(fā)速度和石油采收率的一 頂措施。在原油幵采過程中，原油中含有的各種腐蝕性 介質(zhì)和油田井下油管由于經(jīng)受注水及增注調(diào)配作用的 混合酸的作用，會(huì)造成井下注水油管的嚴(yán)重腐蝕。腐蝕 不但消耗了大量高品質(zhì)的無縫鋼管，而且，鐵誘與水一 起注人油層，還會(huì)破壞油層結(jié)構(gòu)，影響油井質(zhì)量，嚴(yán)重 時(shí)會(huì)造成注水油管的管壁由于嚴(yán)重腐蝕而穿孔，使整個(gè) 油井報(bào)廢' 注水井管柱腐蝕將直接影響著油田的原油 生產(chǎn)，嚴(yán)重的管柱腐蝕在幾個(gè)月內(nèi)即造成管柱失效， 如果防腐得當(dāng)，將會(huì)挽回非?？捎^的腐蝕損失，因此 油管的有效防腐是油田的一頂重要的工作。
油管內(nèi)防腐層熔結(jié)環(huán)氧粉末涂料主要用于油田注 水井，酸化井，含硫化氫注氣井，結(jié)蹈嚴(yán)重的井，結(jié) 蠟井等管柱的防腐，與其他防腐油管相比具有以下優(yōu)
點(diǎn)：U涂層的機(jī)械強(qiáng)度大，具有優(yōu)良的柔韌性，抗沖 擊性。2、環(huán)氧粉末防腐層與管體結(jié)合力極強(qiáng)，可靠性 高，不會(huì)成片脫落，不污染底層。涂層只在介質(zhì)流動(dòng) 中緩慢磨損，使用壽命長。3、物理機(jī)械性能優(yōu)良，化 學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，電氣絕緣性能良好。4、涂層無毒，不污 染環(huán)境。5、表面平整光滑，可抑制管內(nèi)結(jié)垢，提高介 質(zhì)輸送能力。6、采用獨(dú)特的技術(shù)，確保整個(gè)油管的液 流通道的耐腐蝕能力。
本文按照標(biāo)準(zhǔn)要求，通過對環(huán)氧樹脂、固化劑、 助劑、顏填料的選擇，精確設(shè)計(jì)配方，反復(fù)調(diào)整試驗(yàn) 配方，結(jié)合施工工藝，現(xiàn)場應(yīng)用，研制生產(chǎn)了符合要 求的油管內(nèi)防腐層熔結(jié)環(huán)氧粉末涂料。
1實(shí)驗(yàn)部分 1.1樹脂的選擇
環(huán)氧樹脂具有力學(xué)性能好、粘結(jié)性能高、固化 收縮率低、綜合性能優(yōu)異等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于防腐領(lǐng) 域。環(huán)氧樹脂的類型及相對分子質(zhì)量對涂料性能的影 響很大。因雙酚A型環(huán)氧樹脂分子中含有極性高的脂肪 族羥基和醚鍵，使其對底材具有較高的浸潤性和粘附 性，而且耐化學(xué)品性能也高，又因其結(jié)構(gòu)為剛性的苯 磣和柔性的烴鍵交替排列，從而賦予涂膜較好的物理 機(jī)械性能' 重防腐粉末涂料宜采用中等相對分子質(zhì)量 分子量環(huán)氧樹脂為成膜物質(zhì)。其結(jié)構(gòu)中含有高極性和 活性的環(huán)氧基，涂膜具有很強(qiáng)的附著力。涂層具有較 好的熱穩(wěn)定性和電絕緣性。其結(jié)構(gòu)如下：
在初始試驗(yàn)中，苜先采用自己一步法生產(chǎn)的601、 604環(huán)氧樹脂跟特種樹脂1搭配，但是經(jīng)過多次試驗(yàn)發(fā) 現(xiàn)，雖然涂層的流平較好，但是95°C或75°C水煮附著 力達(dá)不到要求。之后分別選用兩步法精制環(huán)氧樹脂1、 環(huán)氧樹脂2和環(huán)氧樹脂3，通過與特種樹脂1不同的比例 搭配，做了大量的試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果顯示，用兩步法精 制環(huán)氧樹脂1與特種樹脂1按一定比例配合水煮附著力 和-30°C抗30彎曲性能最好。
1.2固化劑的選擇
環(huán)氧樹脂確定后，固化劑的性能決定了粉末涂料 的防腐性能。經(jīng)過理論選擇和試驗(yàn)證實(shí)，從開始使用
OH
的癸肼、酚醛樹脂作為固化劑，到以高分子酚類化合 物作為重防腐粉末涂料固化劑，其中后者效果最好。 主要酚羥基與環(huán)氧基進(jìn)行反應(yīng)，當(dāng)然固化過程中羥基 也能和環(huán)氧基反應(yīng)，由于空間位阻效應(yīng)及反應(yīng)活性原因 ，反應(yīng)極其微弱。事實(shí)上酚羥基和環(huán)氧基反應(yīng)的速度 較慢，實(shí)際應(yīng)用中還須加入催化劑以加快反應(yīng)速度。 常用的催化劑有季胺類、瞇唑類、硼化物等，一般咪 唑較為常用。咪唑環(huán)上的亞氨基與環(huán)氧基團(tuán)進(jìn)行反應(yīng) 生成的加成物相當(dāng)于叔胺起催化作用。
高分子酚類固化劑其結(jié)構(gòu)如下：
從其分子結(jié)構(gòu)可以看出，它其實(shí)是以酚羥基封端 的長鏈狀樹脂，與環(huán)氧樹脂具有相似的結(jié)構(gòu)。從其合 成機(jī)理來看，實(shí)質(zhì)上是用雙酚A與低分子量環(huán)氧樹脂 在催化劑存在下反應(yīng)，生成局分子量環(huán)氧樹脂，然后 再與過量雙酚A反應(yīng)，生成含羥基的化合物。因此， 用做環(huán)氧粉末涂料的固化劑時(shí)，與樹脂具有更好的混 容性，而且部分游離的雙酚A在參加反應(yīng)肘就相當(dāng)于 雙官能團(tuán)的樹脂，其活性較大，易引起環(huán)氧基的幵環(huán) 反應(yīng)，同時(shí)也提高了交聯(lián)密度，所以高分子酚類固化 劑具有很高的反應(yīng)活性，所得的涂膜具有極高的光澤 度、優(yōu)異的防腐性能和機(jī)械性能。
高分子酚類化合物固化環(huán)氧粉末涂料固化機(jī)理較 復(fù)雜，主要如下所示：
固化機(jī)理表明固化過程中無小分子物放出，涂層 表面不存在“爆泡”等弊端，不會(huì)因?yàn)橥繉雍穸仍黾?而導(dǎo)致性能下降。另外，固化劑中含有大量-OH,大 大促進(jìn)了對基體的附著力。通過大量的試驗(yàn)證實(shí)這種 酚類固化劑固化的管道粉末涂料在平板或管道外壁的 水煮附著力及_30°C抗30彎曲性能非常優(yōu)秀，但在管道 內(nèi)壁時(shí)的這些性能大大下降，說明熔結(jié)環(huán)氧粉末涂料 固化過程中在管道內(nèi)壁與外壁產(chǎn)生的內(nèi)聚力是不一樣 的。與固化劑生產(chǎn)廠家結(jié)合特制了類似結(jié)構(gòu)的多官能 團(tuán)特種固化劑，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使涂膜結(jié)抅更致密， 完美的解決了粉末涂膜在管道內(nèi)壁固化后的性能問 題。
