[發明專利]一種抗硫化氫腐蝕與磨損鋁基非晶涂層用的粉芯絲材及其應用

有效

• 申請號: 201710905135.6
• 申請日: 2017-09-29
• 公開（公告）號: CN107805811B
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 程江波;馮源;張秦;張保森;梁秀兵;陳永雄
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: C23C30/00
• 分類號: C23C30/00;C22C45/08
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 余俊杰

本發明公開了一種抗硫化氫腐蝕與磨損鋁基非晶涂層用的粉芯絲材及其應用，所述的粉芯絲材由鋁帶外皮包覆粉芯制成，其特征在于粉芯由四種元素的合金粉末混合而成，粉芯成分原子百分比范圍為：6～12at.％Ti、8～15at.％Co、7～13at.％Zr、余量Al；粉芯絲材填充率為38～40％，粉芯絲材的直徑為2mm。本發明所提供的粉芯絲材具有強的非晶形成能力，采用高速電弧噴涂技術在冷卻的鋼基體上形成致密連續的鋁基非晶涂層。該涂層結構致密、非晶含量≥70％，孔隙率＜2％，涂層的結合強度≥30MPa，硬度在300～450HV100范圍內，且具有優異的抗硫化氫介質腐蝕與磨損性能；本發明能顯著提高機械工程裝備在含硫化氫腐蝕介質中的使役壽命，具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明屬于材料表面工程領域，涉及工程裝備關鍵零部件表面耐硫化氫溶液腐蝕與磨損防護的鋁基非晶涂層，具體為一種抗硫化氫腐蝕與磨損鋁基非晶涂層用的粉芯絲材及其應用。

背景技術

近幾十年來，隨著含硫化氫腐蝕介質的油氣田相繼出現，油氣開采及運輸時所用的工程裝備關鍵零部件處于含有H₂S，CO₂等酸性氣體的氣液混合液中，再加上高氯離子的存在使得其表面的腐蝕與磨損破壞越來越嚴重。這不僅給油氣田的開發、生產造成巨大的經濟損失，同時也造成了環境污染。在引起酸性油氣田設施腐蝕的眾多因素中，硫化氫是最危險的，特別是對油套管以及其它井下設備，另外硫化氫的劇毒性也直接威脅著人身安全。隨著我國對能源特別是天然氣這種綠色能源需求的日益增長，以及含硫化氫氣田、高含硫化氫氣田的安全勘探和安全開發逐漸被重視，為了確保生產安全，延長油井工程裝備關鍵零部件的使用壽命，針對比較惡劣的服役條件，采用耐蝕合金是目前最理想的選擇，但是其價格昂貴，不利于大規模使用。目前，國內外常用的防護技術主要是在鉆井液中加入除硫劑和采用緩蝕劑，或者采用噴涂不銹鋼涂層方法防腐蝕，但是效果較差，使用壽命較短。因此，如何安全有效地防止硫化氫腐蝕成為勘探開發亟待解決的難題。

發明內容

本發明的目的在于：為了克服現有技術的缺陷，針對油井工程裝備關鍵零部件在含硫化氫介質產生的腐蝕與磨損失效難題，本發明提供了一種抗硫化氫腐蝕與磨損鋁基非晶涂層用的粉芯絲材，該粉芯絲材制備簡單易行，成本較低，而且制備的非晶涂層防腐耐磨效果顯著，有效地延長了油井勘探開發工程裝備關鍵零部件的服役壽命。

本發明實現上述目的的技術方案是：

一種抗硫化氫腐蝕與磨損鋁基非晶涂層用的粉芯絲材，由鋁帶外皮包覆粉芯制成，粉芯由四種元素的合金粉末混合而成，粉芯成分原子百分比范圍為：6～12at.％Ti、8～15at.％Co、7～13at.％Zr、余量Al；粉芯絲材填充率為38～40％，粉芯絲材的直徑為2mm。

作為本發明的一種優選，所述的一種抗硫化氫腐蝕與磨損鋁基非晶涂層用的粉芯絲材，粉芯成分原子百分比為：6at.％Ti、15at.％Co、9at.％Zr、余量Al；粉芯絲材填充率為40％，粉芯絲材的直徑為2mm。

作為本發明的一種優選，所述的一種抗硫化氫腐蝕與磨損鋁基非晶涂層用的粉芯絲材，粉芯成分原子百分比為：8at.％Ti、12at.％Co、13at.％Zr、余量Al；粉芯絲材填充率為38％，粉芯絲材的直徑為2mm。

作為本發明的一種優選，所述的一種抗硫化氫腐蝕與磨損鋁基非晶涂層用的粉芯絲材，粉芯成分原子百分比為：10at.％Ti、8at.％Co、11at.％Zr、余量Al；粉芯絲材填充率為38％，粉芯絲材的直徑為2mm。

作為本發明的一種優選，所述的一種抗硫化氫腐蝕與磨損鋁基非晶涂層用的粉芯絲材，粉芯成分原子百分比為：12at.％Ti、10at.％Co、7at.％Zr、余量Al；粉芯絲材填充率為39％，粉芯絲材的直徑為2mm。