[发明专利]一种油气管道内改性环氧树脂修复涂层中改性材料最佳配比的预测方法

说明书

本发明公开了一种油气管道内改性环氧树脂修复涂层中改性材料最佳配比的预测方法。本发明方法包括如下步骤：(1)在纳米SiO₂、纳米Al₂O₃和纳米TiO₂总含量≤特定含量条件下，利用正交实验设计法，以纳米SiO₂含量、纳米Al₂O₃含量和纳米TiO₂含量为影响因子，设计多组实验组；(2)每个实验组按照其纳米SiO₂含量、纳米Al₂O₃含量和纳米TiO₂含量制作修复涂料试样，并测定各实验组对应的修复涂料试样接触角和硬度；利用多因素灰色预测模型，得到硬度预测模型和接触角预测模型；(3)利用遗传算法进行纳米SiO₂、纳米Al₂O₃和纳米TiO₂配比的最优化，得到改性材料最佳配比。本发明从提高管道内修复涂层硬度和接触角的角度出发，实现改性材料最佳配比预测，为实际生产需要提供理论依据。

技术领域

本发明涉及一种油气管道内改性环氧树脂修复涂层中改性材料最佳配比的预测方法，属于材料制备技术领域。

背景技术

在金属应用如此广泛的现代生活中，腐蚀一直是困扰各个工程的难题，而这一难题在石油工业中更是屡见不鲜，其中承担重要运输职能的管道是这一“疾病”的最主要受害者。

自石油工业兴起以来，国内外学者一直致力于防护管道内壁。油气管道的腐蚀主要分为两种，一是外腐蚀；二是内腐蚀。相对于外腐蚀，内腐蚀对管道的影响才是最大的，内腐蚀的主要成因是管道在运输过程中，容易与油气中的物质发生化学反应，其生产物具有一定的腐蚀性，会由内腐蚀管道，在长时间的腐蚀作用下，会对油气运输造成较为严重的影响。管道内腐蚀分为均匀腐蚀、坑蚀和冲刷腐蚀。均匀腐蚀是由于在油气运输阶段油气转化生成物和水反应生成的酸性气体腐蚀而成，由于气体分散，所以形成的腐蚀表面是均匀分布的；坑蚀主要表现形式是大小不一的腐蚀坑，其原因是管道内壁防腐层不均匀致使管道内壁各部分防腐性能不一；冲刷腐蚀也称为多次腐蚀，是油气在流通过程中腐蚀物质多次冲刷形成的。

目前主流的内防腐技术在预防腐蚀方面主要是添加管道防腐内衬和添加缓冲剂等方法；在修复管道内壁方面先后研制了各种有机涂料、防腐粉末和陶瓷防腐层等。其中环氧树脂因为其粘结性能强、热固性强、耐腐蚀性强等优点而被广泛应用，其最主要的性能就是环氧树脂可以与多种固化剂和添加剂形成性能优异的固化物，而且固化时基本上不产生小分子挥发物。但是在性能和实际应用方面效果不佳，目前存在以下几点问题：

(1)环氧树脂基材内腐蚀涂层硬度达不到要求；

(2)环氧树脂基材内腐蚀涂层易与管内水分发生化学反应；

(3)改性环氧树脂没有可依据方法进行配比；

(4)材料成本较高，不易获得。

石油能源对国家发展有着至关重要的意义，而管道作为运输石油的主要载体，其重要性不言而喻，因此提高管道安全性和延长管道服役寿命非常关键。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种油气管道内改性环氧树脂修复涂层中改性材料最佳配比的预测方法，该改性环氧树脂修复涂层通过添加四种改性粒子(石墨烯、纳米SiO₂、纳米Al₂O₃和纳米TiO₂)以增强基材硬度和疏水性性能，依据该预测方法可对纳米SiO₂、纳米Al₂O₃和纳米TiO₂进行配比，制备得到硬度和疏水性综合性能最佳的修复涂层，从而进一步增强油气管道内的耐腐蚀效果。