多元合金热浸镀技术在油田油管防腐中的实验研究

论文摘要

腐蚀问题遍及国民经济和人类活动的各个领域，大量的工程构件、设备和设施因腐蚀而失效，给国家带来巨大的经济损失。据统计世界上每年因腐蚀而损失的钢铁材料占年总产量的1/5，我国的腐蚀调查报告也指出，我国每年为腐蚀支出的直接费用达2000亿以上，若考虑到间接损失约占国民经济总产值的5％，平均每人每年要支付500元的腐蚀费用。钢铁腐蚀与人民生活的方方面面息息相关，腐蚀已成为不可忽视的安全隐患，2009年因钢铁生锈腐蚀造成的直接损失在6000万吨以上，油田也不例外，有钢铁的地方就有腐蚀，油田每年都有大量的油管及抽油杆因腐蚀而报废。热浸镀技术做为一个传统有效的防腐方法之一被广泛应用，其镀层结合强度高，耐蚀性好。但油田油管属高含硅钢，在热浸镀合金化过程中会出现“圣德林效应”，镀层过厚、起皮，易脱落，为了更好地解决油田油管的热浸镀防腐问题，本文着重研究了如何通过在锌浴中添加多元合金的方法来抑制“圣德林效应”，提高镀层的综合性能，获得光亮、高结合强度、高耐蚀性的多元合金防腐层。同时，还研究了如何利用多元合金浴浸镀过程中的合金层生长对废旧油管腐蚀坑、微裂纹等缺陷进行修复，实现废旧利用。并利用金相显微镜、盐雾腐蚀实验箱及拉伸试验机等实验设备对大量试片及油管短节进行了测试与分析。结果证明，通过在锌浴中添加铝(Al)、镍(Ni)、铋(Bi)、稀土(RE)等多元合金元素，不但可有效抑制高含硅油管钢热浸镀过程中的“圣德林效应”，提高镀层的耐蚀性，而且还可通过合金层的相层生长对杆管的缺陷进行修复，大大提高了杆管的强度、耐蚀性等综合性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 金属材料的腐蚀与防护
• 1.2.1 金属材料的腐蚀过程
• 1.2.2 金属腐蚀类型
• 1.2.3 控制腐蚀的基本思路与手段
• 1.3 热浸镀锌的基本原理
• 1.3.1 铁-锌二元平衡相图及铁-锌金属间化合物相
• 1.3.2 铁锌金属间化合物相层的形成过程
• 1.3.3 钢的化学成分对铁锌反应的影响
• 1.4 含硅活性钢在热镀过程时的“圣德林效应”
• 1.4.1 圣德林效应的现象及形成条件
• 1.4.2 用模型对圣德林效应微观机理进行解释
• 1.5 课题提出和研究意义
• 1.6 本文研究主要内容
• 第二章 油管钢热浸镀合金工艺研究及多元合金的优选
• 2.1 油管钢热浸镀工艺路线设计及参数优选
• 2.1.1 工艺分类及流程
• 2.1.2 镀前处理
• 2.1.3 热浸镀
• 2.1.4 镀后处理
• 2.1.5 本实验工艺路线及参数确定
• 2.2 热浸镀锌温度与时间对镀层生长动力学的影响研究
• 2.3 锌浴的化学成分对铁锌反应的影响分析及比例优选
• 2.3.1 铁（Fe）的影响分析
• 2.3.2 铝（Al）的影响分析及比例优选
• 2.3.3 镍（Ni）的影响分析及比例优选
• 2.3.4 锡（Sn）、锑（Sb）、铋（Bi）的影响分析
• 2.3.5 镉（Cd）、锗（Ge）、铜（Cu）的影响分析
• 2.3.6 锰（Mn）、钒（V）、钛（Ti）的影响分析
• 2.3.7 稀土的影响分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 油管钢热浸镀过程中多元合金对镀层性能的影响研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验材料及仪器
• 3.2.2 实验步骤
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 对镀层质量的影响
• 3.3.2 对“圣德林效应”的抑制
• 3.3.3 显微硬度分析
• 3.3.4 多元合金镀层的耐蚀性分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 多元合金镀层对油管缺陷的修复作用
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验材料及仪器
• 4.2.2 实验步骤
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 油管缺陷修复后的组织形貌及多元合金对缺陷修复机理
• 4.3.2 缺陷处多元合金修复前后力学性能变化
• 4.3.3 气吹及振荡器对镀层结构、性能及缺陷修复的影响
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 发表文章情况
• 致谢
• 详细摘要