在役输气管道减阻内涂层性能研究

摘要

我国管道内涂层技术的研发与应用起步相对较晚。从我国干线管道首次使用内涂层技术至今，管道内壁涂层仅经过了八、九年的服役。由于无法直接对在役管道内涂层进行检查，因此不能明确涂层的可靠性和时效性。国内还没有对在役管道内涂层性能研究评价的先例。然而，了解并掌握在役管道的内涂层性能及失效过程，对于保障下游用气质量和相关输气系统的安全，以及保证应用内涂层技术所带来的社会性和经济性具有重要的意义。因此，本课题将针对在役管道内涂层进行相关的研究。本文从某干线高风险区截取服役近5年的一段管道为研究对象。采用常规涂层实验和电化学交流阻抗测试相结合的实验方法对涂层性能进行研究，并利用模糊理论建立内涂层寿命影响分析评价模型，得到该干线内涂层的评价结果。研究结果包括以下几个方面：
　　 ⑴利用常规涂层性能评价方法，对该样管内涂层进行研究。结果表明，输送介质中的粉尘颗粒长期对焊缝余高处冲刷磨蚀，造成焊缝处涂层剥落严重；涂层抗剥离性、耐磨性、附着力较好，而涂层的耐蚀性较差。
　　 ⑵利用模糊理论，按照层次化的方法为管道内涂层寿命影响分析评价提出评测指标体系，建立了内涂层寿命影响分析评价模型；通过专家打分对该干线内涂层进行了模糊评价。得出评价结果为，无人认为该内涂层综合寿命优秀，51％的人认为涂层综合寿命良好，约40％的人认为涂层综合寿命中等，6％的人认为涂层综合寿命较差，3％的人认为涂层综合寿命很差。
　　 ⑶对表面完整涂层试样进行电化学交流阻抗测试。结果表明，经过了24h浸泡后，涂层电阻从109Ω·cm2迅速降到小于106Ω·cm2，表明涂层表面的微观缺陷较多，使电解质溶液很容易渗入到涂层/基底金属界面造成基体金属腐蚀；经过408h后浸泡后，涂层电阻降低到104Ω·cm2，涂层表面出现了用肉眼可见的微小鼓泡，涂层性能已经劣化。
　　 ⑷对表面含缺陷涂层试样进行电化学交流阻抗测试。结果表明，在浸泡0.Sh后，涂层体系的低频阻抗值较低，在103～104Ω·cm2之间；之后涂层/基体体系总电阻出现升高的趋势；随着浸泡时间的延长，腐蚀产物的增多，使得涂层附着力下降，涂层整体防护性能下降，经过424h浸泡后，该涂层试样的低频阻抗值降低到与金属基体X70钢基本相同。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 国内外天然气管道发展状况

1.2 管道内壁减阻研究概况

1.3 天然气管道内涂层减阻技术研究及应用现状

1.3.1 管道内涂层减阻技术研究现状

1.3.2 国外天然气管道内涂层技术应用概况

1.3.3 国内天然气管道内涂层技术应用概况

1.4 内涂层技术的优点及经济性分析

1.5 涂层的研究与评价方法

1.5.1 常规检测法

1.5.2 电化学方法

1.5.3 现代表面物理技术

1.6 模糊理论

1.6.1 模糊理论概述

1.6.2 模糊综合评价方法及基本过程

1.7 课题研究目的及研究内容

1.7.1 课题研究的目的

1.7.2 课题研究的内容

2 实验方法

2.1 技术路线

2.2 实验材料和仪器

2.3 试样制备

2.3.1 常规涂层检测的试样制备

2.3.2 电化学测试的试样制备

2.4 涂层性能检测方法

2.4.1 常规涂层性能检测方法

2.4.2 电化学交流阻抗谱测试

3 内涂层常规性能研究及寿命影响分析评价

3.1 内涂层常规性能研究

3.1.1 内涂层外检测

3.1.2 附着力实验

3.1.3 剥离实验

3.1.4 磨损实验

3.1.5 柔韧性实验

3.1.6 水浸泡实验

3.1.7 水与甲醇混合液浸泡实验

3.1.8 实验室盐雾实验

3.1.9 实验室水压鼓泡实验

3.1.10 实验室气压鼓泡实验

3.1.11 实验小结

3.2 内涂层寿命影响分析评价

3.2.1 评价指标体系确定

3.2.2 确定权重

3.2.3 确定评语集

3.2.4 模糊变换处理

3.2.5 内涂层寿命模糊评价结果

3.3 本章小结

4.全浸泡下内涂层失效过程的电化学研究

4.1 引言

4.2 完整涂层失效的电化学研究结果与讨论

4.2.1 电化学阻抗谱分析

4.2.2 涂层的阻抗模型分析

4.2.3 阻抗参数分析

4.2.4 涂层表面的形貌特征

4.3 破损涂层失效的电化学研究结果与讨论

4.3.1 电化学阻抗谱分析

4.3.2 涂层表面的形貌特征

4.4 本章小结

5 结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢