[發(fā)明專利]一種管壁的防護鍍層及電鍍方法和應用

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• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN112195489A
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發(fā)明（設計）人: 張志超;李代強;郇承武;邱桃;倪小龍;白楊;劉紅林;孟祥偉
• 申請（專利權）人: 新疆德豐億升石油防腐工程有限公司
• 主分類號: C25D5/14
• 分類號: C25D5/14;C25D7/04;C25D3/38;C25D3/12
• 代理公司: 北京至臻永信知識產(chǎn)權代理有限公司 11568
• 代理人: 彭曉玲;王建華

本發(fā)明提供一種硫酸鹽還原菌腐蝕的防護鍍層及電鍍方法和應用。所述防護鍍層為三層復合鍍層；所述復合鍍層為底層半光亮鎳，中層光亮銅，外層光亮鎳；底層半光亮鎳電位高于中層光亮銅電位120mV及以上，而中層光亮銅的電位又高于外層光亮鎳電位60～100mV；所述電鍍方法采用流動電鍍的方式，電鍍液的添加劑的添加方式為，在鍍槽出液口以電鍍的電流為計量基準進行添加。本發(fā)明工藝流程完善，添加劑合理搭配使用，對油管及套管內(nèi)壁進行多層防腐，可有效降低硫酸鹽還原菌對管材基體的腐蝕。

技術領域

本發(fā)明涉及石油與機械工程表面處理領域，特別是一種管壁的防護鍍層及電鍍方法和應用。

背景技術

人們對微生物腐蝕的認識，是源于它所在的油井、礦井、海港、湖泊對管材的腐蝕都與微生物活動有關，硫酸鹽還原菌(SRB)是導致微生物腐蝕最為普遍的菌種，油田由于硫酸鹽還原菌的大量存在，不僅腐蝕設備，而且降低水處理設備的處理效率等。硫酸鹽還原菌每年造成的經(jīng)濟損失高達數(shù)百億美元。硫酸鹽還原菌可加速碳鋼的厭氧腐蝕，而其代謝物硫化氫在濕潤的條件下釋放的氫離子是強去極化劑，加速了金屬去極化作用。由于硫酸鹽還原菌的作用，鋼的腐蝕可以加快15倍。

針對硫酸鹽還原菌的腐蝕作用，該領域常用的防護方式通常采用電化學保護、滅菌、抑菌、生物防治和覆蓋層等綜合措施。對于埋地鋼管，通常使用涂層和陰極保護，涂層是鋼和腐蝕環(huán)境之間的屏障，能保護鋼材免受腐蝕。電沉積優(yōu)于其低成本、低工作溫度、低能量需求以及可處理復雜幾何形狀涂件的能力而廣泛用于制備金屬基復合材料。

油管防護材料一般選用鎳及其合金。鎳在酸性及中性條件下，電位降至-0.4V以下，可很容易實現(xiàn)陰極保護，其腐蝕比鐵慢的多，鎳及其合金在絕大多數(shù)介質中能夠鈍化，從而抵抗介質的侵蝕。

在表面單層鍍鎳合金技術中，鎳的孔隙率較大，而且厚度達到40～50微米才具有更好的效果，而這對成本的投入較高。其最重要的一點就是不能完全抵制硫酸鹽還原菌的腐蝕作用，硫化物會導致其氧化層的改變引起它的破裂，會導致局部腐蝕，腐蝕點較容易滲入油管基體，而在硫酸鹽還原菌的腐蝕機理作用下，管基體又會加快腐蝕速率。表面單層普通鍍鎳仍存在使用周期短，維護成本高等問題。

劉宏芳等在材料保護，1999,32(11)報道了用化學鍍Ni～P和Ni～Mo～P可提高Q235鋼耐微生物腐蝕能力，其中Ni～P鍍層P含量為8.56wt％，Ni～Mo～P鍍層中P含量為4.59wt％， Mo含量為17.19wt％。將試片至于含SRB的培養(yǎng)基介質中進行腐蝕試驗，發(fā)現(xiàn)Q235鋼在 SRB的培養(yǎng)基介質的腐蝕速率為0.0339mm/a，Ni～P的為0.0145mm/a，Ni～Mo～P的為 0.0438mm/a。其材料雖然有一定的耐微生物腐蝕的性能，但效果并不是很好。

總之，現(xiàn)有技術研究針對微生物，尤其是硫酸鹽還原菌的腐蝕作用效果不理想，開發(fā)一種可以有效防止以硫酸鹽還原菌的腐蝕的鍍層材料具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對硫酸鹽還原菌對生產(chǎn)油井碳鋼及金屬的厭氧腐蝕問題，本發(fā)明提供一種管壁的防護鍍層及電鍍方法和應用，期望從防護材料上來解決耐硫酸鹽還原菌的腐蝕問題，防護微生物腐蝕的作用趨于綠色化、生態(tài)化、高效化。實現(xiàn)材料和環(huán)境的和諧發(fā)展，經(jīng)濟有效阻止的硫酸鹽還原菌對金屬的侵蝕作用。

本發(fā)明一方面提供了一種管壁的防護鍍層，所述防護鍍層為三層復合鍍層；所述復合鍍層為底層半光亮鎳，中層光亮銅，外層光亮鎳；

底層半光亮鎳電位高于中層光亮銅電位120mV及以上，優(yōu)選120～130mV；中層光亮銅的電位高于外層光亮鎳電位60～100mV。

所述復合鍍層的底層厚度為10～15μm，中層厚度為20～25μm，外層厚度為10～15μm；外層鍍層中含磷和硫，磷含量占外層鍍層的質量分數(shù)為3％～5％，硫含量占外層鍍層的質量分數(shù)為0.05％～0.08％。