不同类型缓蚀剂在含饱和CO2油田采出液中对P110钢的缓蚀性能研究

采用电化学腐蚀法测试咪唑啉类IMC-80-BH、有机胺类ZK682和有机磷类N582的缓蚀剂在常温下饱和CO2油田采出液对P110钢的缓蚀行为,用高温高压反应釜借助失重法和腐蚀形貌观察研究了其在高温(80℃)时的缓蚀性能。结果表明:3种缓蚀剂均为阳极抑制型,作用方式为"负催化效应";3种缓蚀剂均存在浓度极值现象,吸附膜稳定程度随浓度变化差别较大;在油田真实高温高压条件下,有机胺缓蚀剂ZK682缓蚀性能最优。     

20钢和P110钢CO_2腐蚀静态及动态缓蚀性能研究

借助高温高压腐蚀反应釜,测试了咪唑啉和有机胺类缓蚀剂在饱和CO2油田采出液对20和P110钢的静态和动态缓蚀行为,并对表面腐蚀形貌进行分析。结果表明:20钢静态电化学行为呈现活性溶解而P110钢发生钝化,缓蚀剂加入后均降低了腐蚀电流。缓蚀剂浓度是影响20和P110钢动态缓蚀行为的显著因素,材料表面均匀致密的产物膜层直接影响其缓蚀效果。     

13Cr在不同温度完井液介质中耐腐蚀性研究

针对温度对13Cr材料在完井液中腐蚀性能的影响,采用电化学法测试评价13Cr在不同温度完井液中的腐蚀行为,并用显微系统观察其表面腐蚀形貌。结果表明:13Cr材质在不同温度下均表现出良好的钝化特性,随着温度的升高,13Cr材质的抗腐蚀性逐渐降低,由于钝化膜的形成,60℃以上时腐蚀速率趋于稳定;由于钝化膜较为疏松,60℃以上时以点蚀为主,但未出现全面腐蚀。因此13Cr材质在完井液中具有较好的抗腐蚀性。     

醋酸镧及L-半胱氨酸对铝空电池阳极耐蚀影响

通过电化学阻抗谱、极化曲线、恒电流放电及浸泡腐蚀等方法,研究醋酸镧及L-半胱氨酸对质量分数为3.5％的NaCl溶液中铝合金阳极性能的影响.结果表明:醋酸镧对铝阳极腐蚀有抑制效果,为混合型缓蚀剂,抑制阴极析氢反应和因Cl-引起的阳极点蚀,缓蚀效率为67.54％;L-半胱氨酸对醋酸镧有增益作用,当L-半胱氨酸达到10 mmol/L时,复合缓蚀效果最佳,缓蚀效率达到98.51％;复合缓蚀体系在未降低铝阳极表面活性的同时提高放电性能,放电能量密度可达3370.79 mA·h/g.     

汽车传动部件用40Cr钢表面Ni-nanoSiC复合镀层的制备

采用电沉积方法在汽车传动部件用40Cr钢表面制备Ni-nanoSiC复合镀层。以复合镀层中SiC质量分数和复合镀层的硬度作为指标,通过正交实验优化施镀工艺参数,得到最佳施镀工艺参数:搅拌速度为300 r/min、镀液中SiC颗粒质量浓度为20 g/L、温度为50℃、阴极电流密度为14 A/dm2。结果表明:采用最佳施镀工艺参数制备的Ni-SiC复合镀层表面平整、组织致密,其磨损机制为轻度磨粒磨损,平均摩擦因数约为0.45,低于40Cr钢的0.6;磨损量约为6.27 mg,相比40Cr钢约降低25.6%。Ni-nanoSiC复合镀层能够提供有效的防护,改善和提高40Cr钢的抗磨损性能。     

Fe基高Cr激光熔覆涂层CO2腐蚀行为研究

采用电化学工作站测试了激光熔覆Fe-20Cr、Fe-30Cr、Fe-40Cr涂层在含CO2饱和地层水中的腐蚀行为,研究了温度和Cl-浓度对其腐蚀的影响规律,并与P110套管钢进行了对比。通过对涂层进行X射线衍射(XRD)分析,解释了涂层Cr含量不同时耐蚀性的差异。结果表明:随温度升高,涂层钝化区间变窄,耐蚀性随温度升高而降低;当温度为85℃时,涂层具有比P110钢更低的腐蚀倾向和更优异的抗点蚀性;Cl-浓度与耐蚀性存在一临界值,当Cl-浓度达1 mol/L时,腐蚀性最强。低Cr含量的Fe-20Cr涂层具有较高的耐蚀性,随着Cr含量的增加,Cr23C6、Cr7C3等碳化物在晶界处析出,产生晶体贫铬区,进而降低了高Cr含量涂层的耐蚀性。     

P110钢在水力压裂液中电化学腐蚀行为研究

水力压裂是目前改善低渗透油藏的主要开发手段,由于压裂液成分复杂,对套管产生严重的局部腐蚀破坏,极大地限制了压裂施工的安全运行。以油田常用套管钢为研究对象,借助电化学工作站,研究套管钢在压裂液中的电化学腐蚀行为,分析不同套管钢材质、压裂液交联比、浓度、KCl含量以及温度等参数对其腐蚀行为的影响规律。结果表明:与N80和J55钢相比,P110钢在压裂液中具有最稳定的钝化特征,点蚀电位最高且钝化电流密度最低,成分中高含量的Cr和Mo及膜层中低的缺陷浓度提高了其钝化稳定性。随压裂液中KCl浓度增加,P110钢钝化稳定性下降;压裂液交联比对其腐蚀行为无影响;点蚀电位敏感于压裂液浓度变化,浓度增加钝化稳定性增加。温度升高,压裂液黏度降低,Cl-迁移作用增加,P110钢点蚀电位降低。     

P110钢在含Cl-介质中的冲刷与腐蚀行为研究

采用旋转圆盘装置并辅以电化学工作站测试P110钢在含Cl-溶液中的冲刷腐蚀行为。研究不同流速、不同含砂量对P110钢冲刷腐蚀质量损失速率和腐蚀电化学行为的影响规律,利用扫描电子显微镜(SEM)对冲刷腐蚀后试样表面进行分析表征。结果表明:P110钢在含Cl-溶液中的冲刷腐蚀形貌为典型的颗粒切削痕迹,并伴有少量腐蚀坑,冲刷腐蚀机理为机械和腐蚀相互协同作用;冲刷腐蚀过程存在一临界流速,当流速较低时主要体现为腐蚀作用,当流速超过4 m/s时材料冲刷腐蚀质量损失速率的增加主要来自于机械作用;含砂量对P110钢冲刷腐蚀起着重要影响,随含砂量增大,砂粒的机械冲刷作用增加导致冲刷腐蚀过程加剧,但过多的砂含量会形成"屏蔽作用"降低冲刷腐蚀。     

弱碱三元复合驱采出液腐蚀与结垢特性及固体缓蚀阻垢剂研制

采用腐蚀挂片试验法、电化学测试技术、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射(XRD)等微观测试技术系统研究油田管道用钢(10钢、20钢、45钢、1Cr18Ni9Ti、X70钢)和储罐用钢(Q235钢)在不同浓度、不同温度三元复合驱溶液中的腐蚀行为,分析腐蚀形貌并确定腐蚀产物。通过现场采集垢样,采用微观测试技术对垢样的成分、表面形貌进行测试分析,判断其成垢过程及成垢物质,初步分析结垢原因。在弱碱三元复合驱腐蚀及结垢特性基础上,结合以往结垢药剂,采用聚乙烯醇作为固体阻垢剂的载体,乙二胺四甲叉磷酸(EDTMP)和水解聚马来酸酐协同阻垢,研制出一种高效的固体缓释性防腐阻垢剂,缓蚀阻垢效果优异,具有广阔的发展前景。     

电沉积工艺参数对Ni-TiN纳米复合镀层粒子复合量的影响

采用超声波辅助脉冲电沉积方法,在40Cr钢表面制备Ni-Ti N纳米复合镀层,研究工艺参数对其粒子复合量的影响,并用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对镀层的显微组织结构进行测试。结果表明:随着镀液中Ti N粒子浓度、阴极电流密度、超声波功率的增加,Ni-Ti N纳米复合镀层中的Ti N粒子复合量均呈先增加后减小的趋势;当Ti N粒子浓度为30 g/L、阴极电流密度为4 A/dm2、超声波功率为200 W时,Ni-Ti N纳米复合镀层表面粗糙程度较小、晶粒较为细致、组织均匀度较好,且Ti N粒子复合量达到最大值,为4.5%。     

40Cr钢电沉积Ni-W-PTFE复合镀层的耐蚀性研究

用电沉积法在40Cr钢表面制备Ni-W-PTFE复合镀层,研究PTFE乳液添加量对复合镀层的成分、微观形貌、粗糙度和耐蚀性的影响。结果表明：添加PTFE乳液制备的Ni-W-PTFE复合镀层成分为Ni、W、F、C,微观形貌不同于Ni-W合金镀层,表面轮廓起伏程度下降,耐蚀性提高。随PTFE乳液的添加量从3 mL/L增至14 mL/L,复合镀层中PTFE颗粒含量先增后减,晶胞尺寸和粗糙度均先减后增,耐蚀性先升后降。当PTFE乳液的添加量为10 mL/L时,Ni-W-PTFE复合镀层晶胞细小且紧密结合,PTFE颗粒的质量分数最高,为4.03%,表面轮廓起伏最小、粗糙度仅为0.258μm,腐蚀电流密度和腐蚀速率都最低,为9.096×10^-8A/cm²、3.7 g/(m²·d)。该复合镀层致密及较多PTFE颗粒弥散分布隔离腐蚀介质,延缓了腐蚀发展,耐蚀性更好。     

Ni-Al复合涂层对P92耐热钢高温抗氧化性的影响

为提高P92钢的高温抗氧化性,采用电镀镍+低温粉末包埋渗铝技术,在其表面制备Ni-Al双层复合涂层,研究其在650℃下空气中的氧化行为及机理,并与P92钢基体的氧化行为做对比分析。用X射线衍射仪及配有能谱仪探头的扫描电子显微镜分析涂层氧化前后的显微组织、物相组成及元素沿截面的扩散规律。结果表明:复合涂层的渗铝层致密无孔洞,物相组成物为Ni-Al金属间化合物,且由Ni2Al3到β-NiAl的物相转变受Ni/Al互扩散控制;经132 h氧化后,P92钢表面生成双氧化层,外层主要为疏松多孔的Fe2O3,内层为(Fe0.6Cr0.4)2O3,而Ni-Al复合涂层表面则形成保护性的Al2O3,在氧化过程中无明显裂纹,具有良好的结构稳定性。包覆Ni-Al涂层处理后,P92钢单位面积氧化增质量由11 g/m2降低到2.713 g/m2,明显提高P92钢的抗氧化性。     

基于正交试验法的超音速等离子喷涂钼涂层组织及性能研究

为了探索电磁轨道炮轨道材料45CrNiMoVA钢表面耐磨强化的可能,运用超音速等离子喷涂技术在45CrNiMoVA钢表面制备了钼涂层,结合正交试验法对喷涂参数进行了优化,研究了喷涂参数对涂层性能的影响规律、综合性能最佳时涂层的组织和性能。结果表明：喷涂电压115 V、喷涂电流380 A、氩气流量130 L/min、喷涂距离100 mm时涂层具有最佳综合性能,其导电率为6.01% IACS,表观孔隙率低至0.12%,显微硬度及内聚强度分别高达482.3HV_0.1和52.1 MPa;涂层在轻载荷低频率（5 N、5 Hz）下的磨损率略低于基体,但在重载荷高频率（20 N、20 Hz）下的磨损率仅为基体50%左右,表现出良好的耐磨性能,其磨损机理均为粘着磨损和氧化磨损。     

自润滑弹头壳用钢摩擦行为研究

为减轻身管內膛磨损,提高身管寿命,提出了采用销盘摩擦方式模拟弹头与身管內膛的摩擦行为方法。利用扫描电子显微镜和光学轮廓仪对销盘摩擦表面分别进行表征,研究了常用弹头壳用材和自润滑弹头壳用钢对磨Cr层的摩擦行为,并对自润滑机制进行了探讨。结果表明：弹头壳用钢在低硬度范围内（161~227HV0.2）,随着硬度的增加,室温摩擦系数缓慢降低（约11%）,700 ℃高温时摩擦系数则变化不大,说明通过改变硬度来减小摩擦系数的效果不明显;而在超低碳钢（223HV0.2）中添加S和Pb,可形成固体润滑剂硫化物和Pb,室温摩擦系数可降低约25%,700 ℃高 温时摩擦系数可降低23%~34%,有效地减轻了Cr层磨损。     

石油管道基材表面化学沉积Ni-P-TiN镀层研究

采用化学沉积方法在石油管道基材20钢表面制备Ni-P-Ti N镀层,研究温度、Ti N粒子浓度以及p H值对Ni-P-Ti N镀层的影响,通过扫描电镜(SEM)来观察3种不同分散方式所制备镀层的表面形貌。结果表明:当温度为80℃、Ti N粒子质量浓度为2 g/L、p H值为4.8时,Ni-P-Ti N镀层的沉积速率最大,其最大值为8.7μm/h;采用机械搅拌+复合型表面活性剂工艺制备的Ni-P-Ti N镀层最为细密,仅有轻微团聚现象存在。     

基于RBF神经网络的Ni-TiN纳米镀层腐蚀速率预测研究

采用电沉积法在T8钢试样表面制备Ni-TiN纳米镀层,在正交试验基础上,通过RBF神经网络对Ni-TiN纳米镀层的腐蚀速率进行预测研究。利用原子力显微镜、扫描电镜和X射线衍射仪对镀层腐蚀前后的表面形貌及镀层物相组成进行分析。结果表明:当TiN粒子质量浓度为9 g/L、镀液温度为40℃、电流密度为0.6 A/dm~2时,RBF神经网络预测的腐蚀速率为3.152 mg/m~2·h,而实测值为3.163 mg/m~2·h,相对误差仅为0.35%;镀层表面较平整,颗粒较细小。腐蚀实验后,镀层的腐蚀坑较小且无明显腐蚀产物,耐腐蚀性能良好。     

注塑机螺杆表面激光Cr-Mo-B合金化层制备及工艺研究

为改善螺杆的表面性能,通过激光合金化技术在45钢表面制备Cr-Mo-B三元合金化涂层,优化合金化涂层的成分及工艺,并对最佳工艺下的Cr-Mo-B合金化涂层的组织和性能进行评价。结果表明:激光Cr-Mo-B合金化涂层最佳成分的质量比为3∶7∶90,最佳工艺参数激光功率为3.1 kW,扫描速度为54 m/h,搭接率为33.3%;其合金化区组织为Cr2B、FeB、FeMo、Fe-Cr、CrxFey,形态为柱状晶;最佳工艺下的硬度可达1 020HV0.1,磨损率为1.723×10-14m3/(N·m),磨损体积为0.047 mm3,磨损体积比基体(0.140 mm3)减少0.093 mm3。     

TiO2粉体的制备及光催化性能研究

采用溶胶凝胶法制备二氧化钛粉体,在日光灯照射条件下,通过催化降解罗丹明B,考察样品的光催化降解性能。结果表明:当钛酸四丁酯的用量为5 m L,冰醋酸为3.5 m L,蒸馏水为4.5 m L,无水乙醇为30 m L,溶液的p H值为2~3,陈化时间为72 h,干燥温度为80℃、时间为8 h,焙烧温度为400℃、时间为3 h时,催化剂的催化降解率最高,为28.55%;当催化剂的用量为0.8 g/L,溶液的p H值为6,溶液的质量浓度为6 mg/L,催化降解时间为5 h时,光催化降解率达到了42.6%。对样品进行XRD、SEM表征分析,结果表明:Ti O2催化样品具有锐钛矿相晶型,颗粒呈球形结构,颗粒粒径不大,出现团聚现象。     

稀土CeO2对Ni60A激光熔覆层组织与性能的影响

利用CO_2激光器在38CrMoAl钢表面熔覆含稀土CeO_2的Ni60A熔覆层,研究稀土含量对Ni60A熔覆层组织与性能的影响。结果表明:稀土CeO_2能够细化和净化Ni60A熔覆层组织,并促使短菱状碳化物M23C6(M=Fe,Ni,Cr)的生成;随着稀土CeO_2含量的增加,熔覆层的显微硬度、耐磨性能与耐蚀性能均呈先升后降的趋势;质量分数为1.0%时,显微硬度与耐磨性能达到最高值,硬度为731.87HV0.1,与未添加稀土熔覆层(557.2HV0.1)相比,提高了31.34%;磨损率为3.057×10~(-14)m~3/(N·m),是未添加稀土熔覆层磨损率(13.29×10~(-14)m~3/(N·m))的23%;质量分数为0.5%和1.0%时,具有最好的耐腐蚀性能,耐蚀性保护评级均为5。     

热处理对D36钢接头组织及腐蚀性能的影响

采用手工电弧焊对D36级结构用钢进行焊接,分析预热保温工艺对焊接接头微观组织、硬度的影响,并通过电化学测试评价不同工艺焊缝金属在模拟海水中的腐蚀行为。结果表明:D36钢焊接热影响区铁素体和无碳贝氏体针状平行分布,焊缝区为柱状铁素体和粒状珠光体;经预热保温的焊缝晶粒细化、组织均匀,整体硬度大于210HV1.0,冲击韧性提高,裂纹倾向降低;焊缝经100℃预热+150℃保温后,焊缝腐蚀电流密度最低,为2.4μA/cm2,腐蚀电位接近母材,电荷传递电阻达3683Ω,膜层稳定性最佳,是最优的热处理工艺。