重防腐涂层在腈纶厂纺丝车间的应用

陈双锏 吴希革

(大庆鲁朗润科技有限公司，黑龙江 大庆 163316)



重防腐涂层在腈纶厂纺丝车间的应用

陈双锏 吴希革

(大庆鲁朗润科技有限公司，黑龙江 大庆 163316)

硫氰酸钠(NaSCN)作为腈纶纺丝工艺溶剂对设备和厂房造成严重腐蚀。依据硫氰酸钠腐蚀特点，以改性环氧树脂和特种固化剂为主要材料等制备高抗渗透耐温聚合物涂层，进行物理性能的测试及现场挂片试验，证明该涂层对腈纶厂纺丝车间设备及厂房内部具有良好的保护作用。该涂层盐雾试验3 000 h后涂层无变化，在质量分数10%HCl或质量分数3.5%NaCl溶液中常温浸泡90 d后涂层性能合格；在原油中80 ℃浸泡90 d后涂层性能合格；耐高温高压试验后，涂层无气泡，附着力为A级。在腈纶厂挂片1 a后，涂层没有破坏现象，与金属附着力仍保持良好。

高抗渗透 耐温 聚合物涂层 硫氰酸钠

腈纶在民用工业中具有非常广泛的应用，有硫氰酸钠(NaSCN)、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺(DMAC)、二甲基亚砜(DMSO)和硝酸(HNO3)等5 种溶剂共 8 条腈纶生产工艺路线，形成了多种工艺路线并存的腈纶工业体系[1- 2]。其中，NaSCN湿纺二步法将是未来腈纶发展的主流工艺路线。但是，NaSCN对碳钢、铝和一般的不锈钢等金属或合金都有很强的腐蚀作用，有些生产设备会和溶剂发生直接接触，造成金属的严重腐蚀[3]。预防NaSCN的腐蚀，目前国际和国内普遍采用超低碳奥氏体不锈钢(316L)制造设备抵抗硫氰酸钠的腐蚀[4]，316L不锈钢具有许多优异的综合性能(在空气、水、中性溶液和各种氧化性介质中稳定)，但在温度、压力和腐蚀介质的联合作用下还是会发生腐蚀破坏。此外，由于厂房内部温度较高(夏天室温最高局部可达45 ℃左右，冬天也保持在25 ℃以上)，厂房内部长年浸在潮湿的热空气当中，冬天表面还会发生水蒸气的凝结，造成厂房内壁的腐蚀液比较严重。

解决车间的腐蚀问题，主要就是研究NaSCN对金属的腐蚀和潮湿的空气对厂房内部的腐蚀。针对这一情况，成功开发出一种高抗渗透耐温聚合物涂层，具有杰出的耐温抗磨性能、超强的附着力及卓越的耐腐蚀性，可以在高温高压环境下有效抵制H2O，CO2，Cl-和NaSCN等对金属的腐蚀，能显著提高金属设备的使用寿命。

1 腈纶厂纺丝车间的腐蚀机理

腈纶厂纺丝车间工作温度较高，一般为50～70 ℃，腐蚀介质属于酸性蒸汽，其中含有大量的Cl-,CO2,H2O蒸汽和NaSCN等，对设备及车间的腐蚀非常严重(见图1)。腈纶厂纺丝车间的腐蚀主要包括几个方面[5]：(1)盐引起的对设备的化学腐蚀及电化学腐蚀；(2)NaSCN经氧化生成腐蚀性极强的硫酸产生的腐蚀；(3)NaSCN溶剂在流动过程中产生气泡引起的物理腐蚀；(4)硫酸盐还原菌、厌氧菌等把NaSCN还原成腐蚀性极强的硫化氢、亚硫酸和硫酸，引起对设备的腐蚀；(5)潮湿的空气对厂房内壁涂层及混凝土的侵蚀。

腈纶厂纺丝车间的设备一般是不锈钢材质，在较高温度的硫氰酸钠的腐蚀作用下，容易发生点蚀和不均匀腐蚀，尤其在焊缝部位，产生电化学腐蚀时，铁素体属于阳极，奥氏体属于阴极，形成原电池，阴极溶解，使腐蚀不可控制。在所有的腐蚀过程中，最终都生成疏松的氧化铁。

2 防腐蚀措施

腈纶厂纺丝车间工作温度为50～70 ℃，腐蚀介质含有大量的Cl-,CO2、蒸汽和NaSCN等，对车间设备的腐蚀非常严重，涂料是最有效的防腐措施。研制的无溶剂耐温聚合物涂层A和D,其物理机械性能见表1。该涂层能够适合含硫介质设计的管道、储罐内涂防腐蚀设计。该涂层具有突出的耐磨性能以及优异的抗H2S，CO2和Cl-腐蚀性能，涂层性能指标符合SY/T6717-2008，NACE TM0185-2006标准要求。该A涂层中有的能在50 ℃工况条件下长期运行，D涂层在150 ℃工况条件下长期运行。

图1 腈纶厂纺丝车间和设备腐蚀情况

指标项目标准值AD体积固含量≥95%≥95%表干/实干时间(25℃)/h4/164/16完全固化时间(25℃)/d77抗15J冲击(25℃)无针孔无针孔无针孔附着力(拉开法)/MPa≥102125耐磨性/mg≤120100100电气强度/(MV·m-1)≥303535体积电阻率/(Ω·cm)≥1×10131.0×10141.0×1014

2.1 聚合物涂层的基本性能

A和D聚合物涂层具有以下优点： (1) 涂层固体份含量很高，实现无溶剂化，对环境友好；(2)涂层表干/实干时间短，固化时间快，有利于施工，节省工期，并且施工工序简单;(3)涂层具有良好的抗冲击性和耐磨性，其性能指标都远远强于指标要求，这些性能是涂层防腐蚀性能的保障;(4)涂层具有优异的黏附性，其附着力大于20 MPa，优异的化学稳定性在油、水、酸性气体等复杂的腐蚀环境中具有良好的附着力。

2.2 聚合物涂层防腐蚀性能

该聚合物涂层是一种新型改性树脂涂层，具有极好的分子结构，具有良好的耐高温性能(涂层的玻璃化温度高达180 ℃)，具有高密度分子交联结构，具有很低的气体、各种腐蚀介质渗透率，特种填料的加入不但能提高涂层的机械性能，还能够起到良好的涂层屏蔽作用，具有良好的防腐作用。表2给出了涂层的耐盐雾试验、耐化学介质腐蚀(酸、盐、有机溶剂)和耐高温高压性能(不同气氛下的高温高压试验)的实验结果，涂层的性能均能达到合格，在高温高压腐蚀介质中，涂层的附着力仍能达到A级。该涂层具有较强的抗腐蚀性能，可以用于腈纶厂车间的重防腐蚀涂层。

表2 聚合物涂层的防腐蚀性能

2.3 挂片实验

聚合物涂层在腈纶厂的进行挂片实验，聚合物涂层在腐蚀条件下1个月后，无论是A涂层还是D涂层，都没有出现失光、气泡、腐蚀等现象，为了加快对涂层的评价，将涂层打掉一部分继续试验，1 a后，没有涂层的部分严重腐蚀；涂层边缘有轻微锈蚀，但是涂层没有与基材分离、脱落的迹象，说明该系列涂层与基材有非常强的黏附性，保证涂层可以在强腐蚀条件下对金属起到长期的保护作用。

3 施工工艺及实际应用

重防腐用高抗渗透耐温聚合物涂层对腈纶厂设备、地面及混凝土双T楼板处进行防腐的施工，具体工艺：

(1)设备外壁涂层施工工艺：首先对设备外壁清洗油污，用喷钢丸除锈，清理干净后，刷涂底层(厚度70～100 μm)两遍，表干后，喷涂绿色面层(两遍厚度200～250 μm)，室温固化7～10 d检验。(2)室内地面、墙壁及顶棚涂层施工工艺：对地面、墙壁及顶棚进行初级清扫、风机除湿、钢丸喷射打毛，然后二次清扫并吸尘至表面清洁，然后依次涂刷聚合物封闭底漆(厚度300 μm)、聚合物涂层中间层(厚度300 μm)和聚合物涂层面层(厚度300 μm)，完全固化后检验。(3)混凝土双T楼板防腐处理方案：首先对砼基进行处理，然后对腐蚀严重裸露钢筋处砼基进行修补，根据损坏程度涂刷封闭底漆，进一步涂刷抗渗防腐底漆3～4道(250～400 μm)，表干后再刷涂2道抗渗防腐面层(150～250 μm)，加固养护，检测。

涂层光亮、致密，经过几年使用，具有非常好的抗渗透防腐蚀性能。

4 结 论

(1)分析了腈纶厂纺丝车间的腐蚀情况及腐蚀机理；(2)研制了A和D无溶剂聚合物涂层，这两种涂层对金属具有良好的附着力，同时还具有良好的抗冲击性能和耐磨性能；盐雾试验、耐化学介质试验及耐高温高压性能测试表明涂层具有良好的防腐蚀性能，可以用于腈纶纺丝车间的重防腐涂层材料。

[1] 宋道明，赵忠生，邢松林. 腈纶纺丝装置的防腐蚀措施[J].炼油与化工,2012(2): 55-56.

[2] 童定祥. 硫氰酸钠储槽腐蚀原因分析[J]. 石油化工腐蚀与防护,2003, 20(4): 29-31.

[3] 马立新，关宇环. 腈纶纺丝设备的防腐蚀措施[J]. 炼油与化工,2010 (3): 50-51.

[4] 徐英勇. 腈纶生产中硫氰酸钠腐蚀与防护研究[D]. 大庆：大庆石油学院，2008.

[5] 杨德，何本红，王剑. 腈纶化纤厂耐硫氰酸钠腐蚀专用重防腐涂料的研制[J]. 现代涂料与涂装,2005 (3): 12-13.

(编辑 王菁辉)

Application of Heavy Corrosion-resistant Coating in Spinning Equipment of Nitrile Plant

ChenShuangjian,WuXige

(DaqingQingluLangrunTechnologyCo.,Ltd.,Daqing163316,China)

The NaSCN which is the solvent for spinning of nitrile had caused serious corrosion in the equipment and plant. Based upon the corrosion characteristics of NaSCN, an anti-permeation heat-resistant coating was prepared with modified epoxy resin and special curing agent, and physical performance tests and site coupon tests were conducted. The tests verified that the coating offered a good protection for the spinning equipment and the equipment in spinning plant. . No changes were found in the coating after 3 000 hours of salt spray tests. The performances of coating were still on required specifications after being submerged in 3.5%NaCl solution at ambient temperature for 90 days. The performances were also on specifications after it was submerged in crude oil at a temperature of 80 ℃ for 90 days. After the high-pressure and high-temperature tests, there was no bubble in the coating, and adhesion of the coating was Class A. After one year’s coupon test in the plant, no damages were found and adhesion to the metal was excellent.

anti-permeation, heat-resistant, polymer coating, NaSCN

2016-04-02；修改稿收到日期：2016-05-08。

陈双锏，工程师，从事环氧树脂、固化剂的改性及防腐蚀涂层领域研究工作，E-mail: qllrchenshuangjian@163.com