連續(xù)抽油桿熱浸鍍鋁防腐涂層研究

1、連續(xù)抽油桿熱浸鍍鋁防腐涂層的研究連續(xù)抽油桿熱浸鍍鋁防腐涂層的研究ContentsChap1 課題來(lái)源、選題依據(jù)課題來(lái)源、選題依據(jù)Chap2 研究意義、研究現(xiàn)狀研究意義、研究現(xiàn)狀Chap3 研究?jī)?nèi)容、技術(shù)路線(xiàn)研究?jī)?nèi)容、技術(shù)路線(xiàn)Chap4 創(chuàng)新點(diǎn)、創(chuàng)新點(diǎn)、難點(diǎn)難點(diǎn)Chap5 預(yù)期成果、進(jìn)度安排預(yù)期成果、進(jìn)度安排Chap 1 課題來(lái)源課題來(lái)源國(guó)內(nèi)大部分油田進(jìn)入開(kāi)采中后期國(guó)內(nèi)大部分油田進(jìn)入開(kāi)采中后期高溫、強(qiáng)腐蝕介質(zhì)（高溫、強(qiáng)腐蝕介質(zhì)（H H2 2S S，COCO2 2，ClCl- -）抽油桿、管腐蝕導(dǎo)致失效，經(jīng)濟(jì)損失、安全抽油桿、管腐蝕導(dǎo)致失效，經(jīng)濟(jì)損失、安全提高抽油桿及其相應(yīng)設(shè)備的耐蝕性提高抽油桿及

2、其相應(yīng)設(shè)備的耐蝕性Chap 1 連續(xù)抽油桿連續(xù)抽油桿：鋼絲繩連續(xù)抽油桿、碳纖維連續(xù)抽油桿、鋼質(zhì)連續(xù)抽油桿鋼絲繩連續(xù)抽油桿、碳纖維連續(xù)抽油桿、鋼質(zhì)連續(xù)抽油桿電鍍電鍍CrCr、W W：鍍層表面光亮、耐高溫；但鍍層與基體為機(jī)械結(jié)合，結(jié)合力鍍層表面光亮、耐高溫；但鍍層與基體為機(jī)械結(jié)合，結(jié)合力較弱，鍍層易脫落，在磨粒磨損的高應(yīng)力腐蝕環(huán)境中，鍍層脫落后會(huì)成為較弱，鍍層易脫落，在磨粒磨損的高應(yīng)力腐蝕環(huán)境中，鍍層脫落后會(huì)成為腐蝕源，從而加速基體的腐蝕。腐蝕源，從而加速基體的腐蝕?；瘜W(xué)鍍：化學(xué)鍍：不受工件形狀限制，耐蝕性好；但鍍層很薄，硬度和耐磨性低，不受工件形狀限制，耐蝕性好；但鍍層很薄，硬度和耐磨性低，與基

3、體的結(jié)合力較差，鍍液穩(wěn)定性不夠與基體的結(jié)合力較差，鍍液穩(wěn)定性不夠鍍層質(zhì)量控制不穩(wěn)定，鍍液鍍層質(zhì)量控制不穩(wěn)定，鍍液壽命較短壽命較短加工成本較高加工成本較高。 滲氮：滲氮：高的表面硬度、耐磨性、抗大氣和過(guò)熱蒸汽腐蝕能力，但氣體高的表面硬度、耐磨性、抗大氣和過(guò)熱蒸汽腐蝕能力，但氣體滲氮處理時(shí)間甚至要達(dá)到約滲氮處理時(shí)間甚至要達(dá)到約505080h80h，生產(chǎn)效率低下。，生產(chǎn)效率低下。常見(jiàn)處理抽油桿方式常見(jiàn)處理抽油桿方式Chap 1 選題依據(jù)選題依據(jù)井下腐蝕條件苛刻：高溫井下腐蝕條件苛刻：高溫+ +腐蝕腐蝕（H H2 2S S，COCO2 2，ClCl- -）滲鋁鋼對(duì)滲鋁鋼對(duì)H H2 2S S，COCO2

4、 2等介質(zhì)有很好等介質(zhì)有很好的耐蝕性，適合于石油化工行業(yè)的耐蝕性，適合于石油化工行業(yè)熱浸鍍鋁設(shè)備投資少、成本較低熱浸鍍鋁設(shè)備投資少、成本較低熱浸鍍鋁過(guò)程時(shí)間短，生產(chǎn)效率高熱浸鍍鋁過(guò)程時(shí)間短，生產(chǎn)效率高熱浸鍍鋁熱浸鍍鋁Chap 1 熱浸鍍鋁流程熱浸鍍鋁流程待鍍件待鍍件鍍前處理鍍前處理熱浸鍍鋁熱浸鍍鋁除油除銹助鍍處理烘干鍍后處理鍍后處理擴(kuò)散處理Chap 2 研究意義研究意義熱浸鍍鋁熱浸鍍鋁優(yōu)勢(shì)優(yōu)勢(shì)耐蝕性耐蝕性耐高溫氧化性耐高溫氧化性耐磨性耐磨性光熱光熱反射性反射性美觀性美觀性經(jīng)濟(jì)性經(jīng)濟(jì)性Chap 2 研究意義研究意義1.1.對(duì)連續(xù)抽油桿熱浸鍍鋁涂層，快速浸鍍形成涂層，鍍對(duì)連續(xù)抽油桿熱浸鍍鋁涂層，快

5、速浸鍍形成涂層，鍍層與基體為層與基體為冶金結(jié)合冶金結(jié)合；另外，即使鍍層有部分損耗，也；另外，即使鍍層有部分損耗，也不會(huì)立即使桿體受到腐蝕，而是不會(huì)立即使桿體受到腐蝕，而是犧牲鍍層這一陽(yáng)極犧牲鍍層這一陽(yáng)極，使，使抽油桿作為陰極被保護(hù)起來(lái)。抽油桿作為陰極被保護(hù)起來(lái)。2.2.為油田生產(chǎn)節(jié)約成本，提高安全系數(shù)，減少重大事故為油田生產(chǎn)節(jié)約成本，提高安全系數(shù)，減少重大事故的發(fā)生，具有巨大的的發(fā)生，具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。國(guó)外：溶劑法和森吉米爾法，國(guó)外工藝成熟，應(yīng)用廣泛溶劑法和森吉米爾法，國(guó)外工藝成熟，應(yīng)用廣泛國(guó)內(nèi)：將技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的廠(chǎng)家不是很多，受到很多限制將技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的廠(chǎng)

6、家不是很多，受到很多限制學(xué)者們致力于鍍層結(jié)構(gòu)、形成機(jī)理及性能的研究，如耐腐蝕學(xué)者們致力于鍍層結(jié)構(gòu)、形成機(jī)理及性能的研究，如耐腐蝕性能，抗高溫氧化性等性能，抗高溫氧化性等Chap 2 研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀Chap 2 應(yīng)用現(xiàn)狀應(yīng)用現(xiàn)狀石油、化工石油、化工輕工、交通輕工、交通冶金、機(jī)械冶金、機(jī)械建筑、電力建筑、電力太陽(yáng)能、近海工程太陽(yáng)能、近海工程Chap 3 研究?jī)?nèi)容研究?jī)?nèi)容助鍍劑、覆蓋劑的設(shè)計(jì)以及浸鋁工藝的優(yōu)化。助鍍劑、覆蓋劑的設(shè)計(jì)以及浸鋁工藝的優(yōu)化。考察不同的合金元素（考察不同的合金元素（SiSi、ReRe等）對(duì)熱浸鋁鍍層厚等）對(duì)熱浸鋁鍍層厚度、耐腐蝕性能的影響規(guī)律，并確定出最佳耐腐蝕度、耐腐蝕性

7、能的影響規(guī)律，并確定出最佳耐腐蝕性能鍍層所對(duì)應(yīng)的添加量。性能鍍層所對(duì)應(yīng)的添加量。 對(duì)熱浸鋁鍍層進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)保溫?cái)U(kuò)散處理，研究保溫前對(duì)熱浸鋁鍍層進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)保溫?cái)U(kuò)散處理，研究保溫前后鍍層厚度及耐蝕性的變化。后鍍層厚度及耐蝕性的變化。Chap 3 技術(shù)路線(xiàn)技術(shù)路線(xiàn)鍍前處理鍍前處理熱浸鍍熱浸鍍顯微硬度測(cè)定顯微硬度測(cè)定鍍后處理鍍后處理OM、SEM：層層組織結(jié)構(gòu)分析組織結(jié)構(gòu)分析EPMA：定點(diǎn)成定點(diǎn)成分及元素分布分及元素分布XRD：鍍層物鍍層物相判定相判定擴(kuò)散處理擴(kuò)散處理除油除油熱堿熱堿除銹除銹酸洗酸洗助鍍處理助鍍處理熱水洗熱水洗烘干：烘干：300-400熱水洗熱水洗Chap 3 實(shí)驗(yàn)方案實(shí)驗(yàn)方案2. 2. 助鍍

8、處理及鍍后烘干：助鍍處理及鍍后烘干：采用水溶液型溶劑助鍍采用水溶液型溶劑助鍍; ;烘干烘干(300-400)(300-400) 1. 1. 鍍前處理：鍍前處理：加工加工除油除油水洗水洗除銹除銹水洗；水洗；3. 3. 第一階段第一階段：熱浸鍍鋁，對(duì)鍍層進(jìn)行組織形熱浸鍍鋁，對(duì)鍍層進(jìn)行組織形貌以及耐腐蝕性分析，得出浸貌以及耐腐蝕性分析，得出浸鍍溫度及浸鍍時(shí)間對(duì)其影響規(guī)鍍溫度及浸鍍時(shí)間對(duì)其影響規(guī)律；律； 4. 4. 第二階段：第二階段：添加不同成分的合金元素添加不同成分的合金元素(Zn(Zn、稀土、稀土、Si)Si)，對(duì)鍍層厚度、腐，對(duì)鍍層厚度、腐蝕行為影響，并探討添加合金蝕行為影響，并探討添加合金元

9、素對(duì)熱浸鍍鋁鋼組織耐蝕性元素對(duì)熱浸鍍鋁鋼組織耐蝕性提高的原因；提高的原因；6.6. 探索性試驗(yàn)：探索性試驗(yàn)：添加一些物添加一些物質(zhì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的覆蓋劑，討論質(zhì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的覆蓋劑，討論其否能實(shí)現(xiàn)無(wú)覆蓋劑熱浸鍍其否能實(shí)現(xiàn)無(wú)覆蓋劑熱浸鍍鋁工藝。鋁工藝。 5.5.擴(kuò)散處理：擴(kuò)散處理：對(duì)熱浸鍍鋁層的試樣進(jìn)行高溫?cái)U(kuò)對(duì)熱浸鍍鋁層的試樣進(jìn)行高溫?cái)U(kuò)散處理，比較擴(kuò)散處理前后鍍層散處理，比較擴(kuò)散處理前后鍍層厚度及耐蝕性能的變化。厚度及耐蝕性能的變化。 Chap 3 可行性分析可行性分析查閱了大量國(guó)內(nèi)外熱浸鍍鋁的資料，為試驗(yàn)階段提供理論依據(jù)。1.理論基礎(chǔ)理論基礎(chǔ)2.實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)1. 焊接實(shí)驗(yàn)室已有箱式電阻爐，可完成純鋁

10、的熔融；2.腐蝕試驗(yàn)、硬度測(cè)定、光學(xué)顯微分析等可在本校實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行；3.X射線(xiàn)衍射、掃描電鏡、電子探針等試驗(yàn)可在本校其他院系或者校外單位完成。Chap 4 創(chuàng)新點(diǎn)創(chuàng)新點(diǎn)1. 1. 熱浸鍍熱浸鍍助鍍劑助鍍劑和和覆蓋劑覆蓋劑的設(shè)計(jì)；的設(shè)計(jì)；2.2. 討論討論合金元素（合金元素（SiSi、ZnZn和稀土等）和稀土等）對(duì)鍍層厚度及耐對(duì)鍍層厚度及耐 蝕性的影響；蝕性的影響； 3. 3. 熱浸鍍后的熱浸鍍后的擴(kuò)散處理擴(kuò)散處理對(duì)鍍層的性能影響。對(duì)鍍層的性能影響。 Chap 4 難點(diǎn)難點(diǎn)助鍍劑助鍍劑覆蓋劑的設(shè)計(jì)覆蓋劑的設(shè)計(jì)助鍍劑、覆蓋劑助鍍劑、覆蓋劑專(zhuān)利保護(hù)，限制專(zhuān)利保護(hù)，限制了熱浸鍍鋁技術(shù)了熱浸鍍鋁技術(shù)的推廣

11、的推廣潤(rùn)濕性的改善潤(rùn)濕性的改善改善鍍液與試樣改善鍍液與試樣的潤(rùn)濕性，提高的潤(rùn)濕性，提高鍍層的附著性鍍層的附著性Difficult PointChap 5 預(yù)期成果預(yù)期成果 熱浸鍍工藝鍍 層合金元素?zé)峤児に嚕ㄥ兦疤幚?、浸鍍時(shí)間和溫度）對(duì)熱浸鍍工藝（鍍前處理、浸鍍時(shí)間和溫度）對(duì)鍍層厚度和耐蝕性的影響。鍍層厚度和耐蝕性的影響。 合金元素對(duì)鍍層厚度以及耐腐蝕性能的影響規(guī)合金元素對(duì)鍍層厚度以及耐腐蝕性能的影響規(guī)律，以及提高鍍層耐腐蝕性能的原因。律，以及提高鍍層耐腐蝕性能的原因。 發(fā)表論文發(fā)表論文2-32-3篇。篇。 鍍層的結(jié)構(gòu)和形成機(jī)理。鍍層的結(jié)構(gòu)和形成機(jī)理。Chap 5 進(jìn)度安排進(jìn)度安排 2010.92010.11 查閱資料，準(zhǔn)備開(kāi)題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述。查閱資料，準(zhǔn)備開(kāi)題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述。 準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料；確定熱浸鍍鋁的各項(xiàng)工藝參數(shù)，形成準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)材料；確定熱浸鍍鋁的各項(xiàng)工藝參數(shù)，形成配方；并隨時(shí)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理總結(jié)。根據(jù)其結(jié)果配方；并隨時(shí)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理總結(jié)。根據(jù)其結(jié)果制定下一階段的試驗(yàn)計(jì)劃。制定下一