پوشش اپوکسی برای مخازن و لوله‌های پتروشیمی

1400-06-23

پوشش اپوکسی برای مخازن و لوله‌های پتروشیمی

انواع پوشش‌های محافظتی و پوشش اپوکسی

نفت خام یکی از مهمترین مواد اولیه برای تولید انرژی است و مخازن نفت خام نقش مهمی را در ذخیره این مواد ایفا می‌کنند. تانک‌های استیل معمولا برای ذخیره سازی سیالات از جمله نفت خام، گاز، مواد شیمیایی، ضایعات و آب مورد استفاده قرار می‌گیرند. خوردگی اولین علت تخریب مخازن ذخیره استیلی است بنابراین پیشگیری و یا کنترل خوردگی از مهمترین نیازهای صنعت هم از لحاظ اقتصادی و هم از لحاظ ایمنی است.

در ابتدا بهتر است نگاه مختصری به علل خوردگی مخازن بیاندازیم.

خوردگی مخزن می‌تواند داخلی و یا خارجی باشد. در مورد خوردگی خارجی مخزن، یکی از مهمترین علل محیط پیرامون مخزن است. به عنوان مثال محیط اسیدی و یا سولفوری و همچنین وجود رطوبت می‌تواند میزان تخریب پوشش محافظ و یا نرخ خوردگی را افزایش دهد. از این رو استفاده از پوشش‌ها و رنگ‌های محافظ و مقاوم در برابر خوردگی اهمیت بالایی دارد. در مقابل، خوردگی داخلی بستگی به ظرفیت تانک و مواد سازنده‌ی آن دارد.

مخازن ذخیره نفت خام و یا فراورده‌های پتروشیمی معمولا از فولاد کربن ساخته شده‌اند. خوردگی داخلی در نتیجه وجود بخار آب، بخارات هیدروژن سولفید، اکسیژن و یا ترکیب این سه مورد حاصل می‌شود. در مورد تانک‌های ذخیره مایعات نیز، خوردگی معمولا در اثر نمک‌های اسیدی، هیدروژن سولفید و یا دیگر ترکیبات سولفوری و یا آب آلوده که با دیگر جامدات در کف تانک ذخیره می‌شود حاصل می‌شود.

تمامی این گونه‌های خورنده منجر به خوردگی در مخازن ذخیره می‌شوند که احتمال تلفات و خسارات زیست محیطی به علاوه هزینه هنگفت به دلیل زمان خرابی و از دست رفتن بهره‌وری وجود دارد. از این رو، انتخاب پوشش مناسب سطح مخازن مانند رنگ و لاک‌ها برای اطمینان از حفظ مواد ذخیره شده بسیار مهم است.

برای انتخاب پوشش صحیح باید عوامل مختلفی در نظر گرفته شود. اولین نکته این است که پوشش انتخابی باید با شرایط سطح مخزن هماهنگی داشته باشد. زمان مورد انتظار برای تعمیرات، نوع ماده‌ای که قرار است ذخیره شود و خصوصیات منحصر بفرد آن، نوع ماده شیمیایی (خورنده است یا خیر)، دما و مدت زمانی که باید ماده مورد نظر در آن نگه داری شود نیز از دیگر عوامل تأثیر گذار با انتخاب نوع پوشش است.

انواع متفاوتی از پوشش‌های محافظ در صنعت نفت، گاز و پتروشیمی کاربرد دارد که می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

رنگ آکریلیک
پوشش اپوکسی، اپوکسی کولتار (coal tar)
وینیل
آلکید
پلی یورتان
رزین سیلیکون
پلی استر و وینیل استر
رنگ زینک- ریچ
…

در این بین پوشش اپوکسی یکی از متداول ترین مواد پوششی است که در محیط‌های دارای خوردگی شدید از جمله تانک‌های نفت خام استفاده می‌شود.

پوشش اپوکسی عموما محصولی دو جزیی است. جز اصلی قسمت A (رزین) یک گروه مولکولی اپوکسی است که شامل دو گروه به اصطلاح اپوکسی است، در حالی که قسمت B هاردنر یا همان عامل پخت اپوکسی است. این دو ماده توسط واکنش شیمیایی، یک شبکه با اتصالات عرضی ایجاد میکند،که چسبندگی قوی دارد. پوشش‌های اپوکسی بخصوص برای محیط‌هایی که به محافظت بالا و طولانی مدت و همچنین سطح بالایی از محافظت نیاز دارند کاربرد دارد.

با توجه به گروه‌های شیمیایی موجود در ساختار اپوکسی مانند گروه هیدروکسیل (–OH)، گروه کربوکسیل (C = O) و گروه آمینه (N-H) که دارای الکترون جفت نشده اند، می‌تواند در معرض محیط نفت خام خواص منحصر بفردی از خود نشان دهد.

پوشش اپوکسی

دو نوع مهم از هاردنرها (هاردنر پلی آمید و هاردنر پلی آمین) وجود دارند که در ترکیب با رزین به عنوان پوشش مخزن متداول مورد استفاده قرار می‌گیرد.

اپوکسی پلی آمید که مقاومت در برابر شرایط جوی بهتر داشته و همچنین انعطاف پذیرتر و ارزانتر و با عمر مفید طولانی است که البته به معنای زمان پخت طولانی تر نیز است. دسته دوم اپوکسی پلی آمین است که مقاومت شیمیایی و مقاومت در برابر حلال بهتری دارد و بیشتر برای پوشش فضای داخلی و خارجی تانک‌های ذخیره کاربرد دارد. امروزه بیشتر سیستم‌های پلی آمینی از ترکیب اضافی آمین (amine-adduct) به عنوان هاردنر استفاده می‌کنند به این معنی که آمین با رزین اپوکسی تا حدی واکنش می‌دهد که به ترکیب امکان مخلوط شدن و در نتیجه به کارگیری آسان را می‌دهد.

با گذشت زمان در پوشش رزین‌های اپوکسی پیشرفت‌هایی رخ داده است. اپوکسی‌های بدون حلال، اپوکسی با جامد بالا و اپوکسی UHB (Ultra-High Build) امروزه در دسترس هستند که اجازه می‌دهد فیلم‌هایی با ضخامت میلی متر یا بیشتر داشته باشید. اپوکسی UHB ، متمایز از اپوکسی با جامدات بالا، حاوی رنگدانه‌های بی اثر هستند و یک پوشش بی اثر و غیر قابل نفوذ ایجاد می‌کنند که اغلب به عنوان آستر مخزن استفاده می‌شود.

اپوکسی‌ها را می‌توان با رزین‌های دیگر مانند سیلیکون‌ها، فنل، یا یورتان‌ها اصلاح کرد تا مقاومت در برابر آب، عوامل شیمیایی و حلال در آنها بهبود یابد. اپوکسی‌های پایه آب در حال حاضر در دسترس هستند که مزایای زیست محیطی و بهداشتی و ایمنی پوشش‌های پایه آب را فراهم می‌کنند، اگرچه به طور کلی مقاومت اپوکسی‌های ناشی از حلال را در برابر خوردگی ندارند.

ویژگی‌های پوشش اپوکسی

چسبندگی بالا به بستر
مقاومت فشاری، حرارتی، مقاومت خمشی، ضربهای و استحکام کششی مطلوب
مقاومت در برابر اشعه UV
مقاومت عالی در برابر طیف وسیعی از اسیدها، بازها، الکل‌ها، فرآورده‌های نفتی (نفت خام ترش، سوخت دیزل، مایعات هیدرولیکی و غیره)، حلالهای معطر (زایلن و غیره)، آب نمک و سایر محلول‌های نمک دار، مواد شوینده و روان کننده

کاربردهای پوشش اپوکسی

فضای داخلی و فضای خارجی مخزن نفتی
پوشش داخلی لوله‌ها
سازه‌های فولادی
پوشش سطوح در صنایع مختلف از جمله صنایع شیمیایی، پتروشیمی، پالایشگاه، نیروگاه، محیط‌های نگهداری، تصفیه پساب‌های صنعتی کارخانجات
پوشش مخازن نگهداری مواد شیمیایی، حوضچه‌های اسید و قلیا، کانال‌های انتقال مواد شیمیایی

پوشش اپوکسی کولتار

این نوع پوشش اپوکسی در حقیقت اپوکسی است که با کولتار تقویت شده است که مزایای اپوکسی از جمله خاصیت ضد آبی را بهبود می بخشد. این نوع پوشش اپوکسی نسبت به پوشش‌های متداول اپوکسی، مقاومت کمتری داشته و فقط در رنگ‌های تیره موجود است. از آنجا که ممکن است مقاومت کمتری در برابر اشعه UV داشته باشند، برای استفاده در محیط‌های بیرونی مناسب نیستند.

در حقیقت این نوع پوشش اپوکسی در صنعت آب و فاضلاب به طور گسترده استفاده می‌شوند به این دلیل که در برابر هیدروژن سولفید و باکتری‌ها مقاوم هستند. از دیگر کاربردهای آنها می‌توان به تانک‌ها و سازه‌های دریایی اشاره کرد. البته ذکر این نکته ضروری است که پوشش‌های اپوکسی مرسوم، معمولا به این نوع پوشش ترجیح داده می‌شود.