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      防腐蝕陶瓷涂層的高溫高壓腐蝕試驗

      2017-12-15 20:15:32      點擊:

      針對各種管道的使用對防腐蝕陶瓷涂層的需求,防腐蝕陶瓷涂層的水性化和高性能化是未來陶瓷涂層發展的重點,以三氧化二鋁、二氧化硅、二氧化鈦、氧化鎂為骨料,磷酸二氫鋁為粘結劑制備陶瓷陶瓷涂層,測試該陶瓷涂層性能,通過高溫高壓釜試驗對其防腐蝕性能進行研究。

      圖(1)防腐陶瓷涂層在高溫高壓反應釜設備中的應用

      一、高溫高壓腐蝕試驗

      1、將試件置于4MPa、120℃、含硫量為1.15mg/、埋層深度3500L4200m、溫度為85105℃模擬含硫地層水中進行浸泡試驗,測試其防腐蝕性能。

      2、本實驗選擇符合標準GB2520規定的X80鋼為基材試板,其主要化學成分。X80鋼片尺寸為25×50×2mm,用280﹟、320﹟金相砂紙一次打磨,然后分別用丙酮和乙醇清洗試片表面,用冷風吹干,以待涂膜時使用。

      陶瓷涂層骨料為高溫灼燒過得SiO2、TiO2、AI2O3、MgO,膠粘劑為磷酸二氫鋁,采用刷涂方式涂于X80鋼試件上,并在200環境下固化2h,即制得陶瓷陶瓷涂層。

      3、陶瓷涂層性能測試

      用涂鍍膜測厚儀、附著力測試儀、擺式硬度儀、漆膜沖擊器以及漆膜圓盤磨耗儀測試了陶瓷涂層的厚度、附著力、硬度、抗沖擊性和耐磨性,同時采用電化學工作站,測試了陶瓷涂層的防腐蝕性能。

      二、結果與分析

      1、陶瓷涂層物理性能測試

      對陶瓷涂層式樣進行陶瓷涂層厚度、顯微硬度、附著力、磨損量和抗沖擊性等物理性能測試。

      陶瓷涂層物理性能

      試樣種類

      陶瓷涂層厚度(μm

      顯微硬度(HV)

      附著力

      磨損量(g

      抗沖擊性(cm

      陶瓷涂層試樣

      26

      637.5

      一級

      0.003

      20

      由表中數據可以看出陶瓷涂層附著力為一級,一方面,X80鋼試件具有一定的表面粗糙度,有利于陶瓷涂層附著在其表面;另一方面,實驗制得的磷酸二氫鋁具有良好粘結效果,有利于陶瓷涂層附著在X80鋼試件表面。陶瓷涂層式樣抗沖擊的最大能力為20cm,陶瓷涂層抵抗沖擊能力較弱的原因在于其內含有大量的陶瓷相,質脆。同時所制陶瓷陶瓷涂層試樣都具有良好的耐磨性,這主要是因為陶瓷涂層中含有陶瓷相,硬度極高,在很大程度上提高了陶瓷涂層試樣耐磨性。所制陶瓷陶瓷涂層試樣都具有較高硬度,這與耐磨性測試結果一致。

      圖(2)壓力容器中的搪瓷涂層已經腐蝕

      2、高溫高壓腐蝕試驗

      在溫度120℃,壓力4MPa條件下,將陶瓷涂層試樣和空白試樣浸泡在含硫量為1.15mg/l模擬地層水中進行3d腐蝕。之后將試樣取出用蠟固封,留出1m2工作面積,進行電化學極化曲線、交流阻抗測試。

      陶瓷涂層的子腐蝕電位小于空白試樣,陶瓷涂層試樣的腐蝕傾向小于空白試樣;陶瓷涂層的電流密度為-4.296×10-7A/cm2遠小于空白試樣的電流密度-1.824×10-4A/cm2,說明陶瓷涂層對金屬基體在高溫環境下,起到了一定的保護作用。

          陶瓷涂層試樣的阻抗遠大于空白試樣的阻抗,陶瓷涂層在高溫下能有效的保護金屬基體,陶瓷涂層試樣阻抗大于空白試樣的阻抗,說明該陶瓷陶瓷涂層在高溫環境下仍然試用。

      結論:

      1、經測試,陶瓷涂層厚度為26μm時,顯微硬度為637.5HV,附著力為一級,磨損量為0.0003g和抗沖擊性為20cm,陶瓷涂層試樣具有良好的附著力和耐磨損性。
      2、高溫高壓釜實驗中陶瓷涂層的電流密度為-4.296×10-7A/cm2,空白試樣的電流密度為-1.824×10-4A/cm2,陶瓷涂層試樣的阻抗值大于空白試樣的阻抗值。說明在高溫下陶瓷涂層試樣的防腐效果仍可使用。