抽油杆热浸镀55%Al-Zn合金的工艺与性能研究

发布时间：2020-02-24 20:40

【摘要】：随着东部油田相继进入采油后期,各油田油井的生产环境不断恶化,在油、气、水及各种腐蚀介质的共同作用下,抽油杆更容易因腐蚀而发生脆断,造成严重生产事故。因此,寻求一种切实可行的防腐方法备受人们关注。本文选择热浸镀铝锌硅镀层的方法来提高35CrMo抽油杆的耐蚀性,分析助镀剂配比对镀层质量的影响;研究铝锌镀层形成机理以及工艺参数、Si含量对镀层的组织结构、厚度和耐蚀性的影响规律;探讨添加剂Mg与协调热处理对镀层耐蚀性的影响。以NH_4Cl、NaF、SnCl_2和ZnCl_2为水溶液助镀剂组分,采用正交试验方法,研究助镀剂对镀层质量影响,试验表明最佳配比为:25wt%NH_4Cl,0.5wt%NaF,1wt%SnCl_2,30wt%ZnCl_2。为了防止镀液金属过度侵蚀35CrMo抽油杆基体而改变其尺寸精度,试验选择镀液Si含量为1.2wt%。此时镀层从里到外可以分为两层,即中间灰白色化合物合金层和外侧灰白铝锌层。通过XRD分析,中间化合物层的主要成分是Fe2Al5、FeAl3以及Al0.5Fe3Si0.5,外侧是富铝枝晶ɑ相和枝晶间隙富锌β相层。热浸镀55%Al-Zn-1.2%Si前后腐蚀失重率之比5.9:1,自腐蚀电流密度之比为3:1,表明镀层具有极佳的耐蚀性。而随着热浸镀温度升高、时间延长,镀层中间化合物层厚度呈先增大后减小趋势,分析其生长近似为两个阶段,初期的无溶解生长,动力学方程为x2=4Dt,后期的有溶解生长,溶解方程为（？）。利用上述试验结果,获取满足应用时的工艺参数:630℃×4min,此时中间合金层的厚度是22.2μm,硬度是352HV。并针对35CrMo镀件形状,建立圆柱状镀件热浸镀数学模型,得出提拉速度(？)。为进一步提高镀层的耐蚀性,在55%Al-Zn-1.2%Si镀液中加入质量分数不同的添加剂Mg,研究发现:Mg可以强化镀层晶界、均匀镀层组织,可抑制形成粗大的铁锌脆性相化合物,含量为2wt%时镀层耐蚀性最佳,使静态腐蚀速率从0.33g·m-2·d-1降至0.16g·m-2·d-1,自腐蚀电流密度从18.125μA·cm-2降至10.317μA·cm-2。采用淬火+热浸镀+高温回火协调处理工序,中间化合物层厚度从22.2μm增加到79.49μm,有助于耐蚀性的提高。可能因出现脆性相中间合金化合物层,处理后镀件力学性能略有下降,抗拉强度σb从832.67Mpa降至805Mpa,延伸率δ从26.6%降至22.6%。
【图文】：

第一章 绪论蚀类型有以下几种：.1 金属的点蚀（CP）点蚀(Corrosive Pitting)又称为小孔腐蚀，属于一种常见的局部腐蚀。点蚀的发的金属腐蚀一样，，也分为两个过程：蚀孔的形核与长大[7]。点蚀一般需要孕育rstein G T 等[8]认为亚稳孔能否形核依赖于材料表面活性点的形状，窄而深的活性Cl-介质或者低电位下就能够萌生小孔，但浅而大的活性点在较高的电位下才能。吸附理论认为[9]，是因为 Cl-与金属表面的 O 元素竞争，使金属表面失去 O溶物金属—羟—络合氯化物，这样金属表面保护钝化膜发生破坏，从而发生点 1-1 所示。

表 1-1 应力腐蚀体系ble 1-1 Systems of tress corrosion crac腐蚀介质热硝酸盐溶液、稀盐酸溶液氢氧化钠、三氯化铁溶液、氢氟酸、蒸馏水、湿大气、氯化物溶氯化物溶液、海水、F-、Br-、NaOH-氨蒸汽、汞盐溶液、含 SO2大气、氨NaOH 水溶液、高NaCl 水溶液、海水、含 SO2大气NO3、NaOH、HF 溶液、NaCl-H2O2溶含 Cl-、Br-、I-水溶液、N2O4、甲
【学位授予单位】：中国石油大学(华东)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE933.2;TG174.443

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 吴军,孙智富,李伟,刘树廷;热浸镀铝钢氩弧焊焊接性的研究[J];武汉汽车工业大学学报;1999年06期

2 陈冬,金向雷;国内外热浸镀铝技术进展述评[J];河北冶金;1997年03期

3 张强;郭丽娟;张潇华;谭哲;秦鹏;刘高旭;徐鹏飞;;温度对35CrMo热浸镀铝镀层性能影响研究[J];石油工程建设;2017年02期

4 郭晓楠,王春荣,宋海龙;钢丝热浸镀铝[J];材料保护;1997年01期

5 苗立贤,张新国,苗宇,胡宗胜;热浸镀铝工艺的应用[J];金属热处理;1997年06期

6 郭丽娟;张潇华;徐继昌;谭哲;王维;;35CrMo钢热浸镀铝工艺研究[J];表面技术;2018年01期

7 刘兴;姜建祥;崔秀鹏;;球墨铸铁热浸镀铝层的耐蚀性能[J];表面技术;2009年03期

8 张伟;范志康;郭献军;;热浸镀铝钢渗铝层的微观组织及其形成机理研究现状[J];机械工程材料;2006年01期

9 华勤，戚飞鹏;钢铁零件热浸镀铝技术的发展[J];机械工程材料;1995年01期

10 肖罡;上官琪;陆宇衡;黄彩敏;曾建民;;钢材的热浸镀铝及其应用[J];大众科技;2009年08期

相关会议论文 前9条

1 毕娜;宁晓山;;氧化铝热浸镀铝膜择优取向[A];第十七届全国高技术陶瓷学术年会摘要集[C];2012年

2 孙晓峰;邱骥;宋巍;李占明;郝松松;;热浸镀-微弧氧化复合处理对20钢表面性能影响[A];2018第五届海洋材料与腐蚀防护大会暨海洋新材料及防护新技术展览会论文集[C];2018年

3 李建英;齐长发;梅淑文;姚连胜;刘春雨;李文田;;热浸镀铝锌合金板的镀层结构及其性能[A];2009年全国冷轧板带生产技术交流会论文集[C];2009年

4 殷亮红;徐瑾;万元元;赵高瞻;陶健全;黄志伟;;镁合金/不锈钢镶嵌铸造界面制备及界面扩散行为研究[A];2016重庆市铸造年会论文集[C];2016年

5 王文昌;狄勤丰;王新亮;姚永汉;姚斌;王守虎;;定向井抽油杆柱系统的力学分析[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

6 康小军;徐东;李玮;常栋霞;;稠油生产过程中抽油杆柱断脱分析[A];稠油、超稠油开发技术研讨会论文汇编[C];2005年

7 袁祥忠;;一种定向井抽油杆柱系统的分析方法[A];加入WTO和中国科技与可持续发展——挑战与机遇、责任和对策（下册）[C];2002年

8 袁祥忠;段玉廷;;一种水平井抽油杆柱系统的实用分析方法[A];力学与西部开发会议论文集[C];2001年

9 寇斌达;王从曾;苏学宽;马捷;武鹏;;碳钢热浸镀铝及微弧氧化研究[A];机械 材料 特种加工技术交流会论文集[C];2002年

相关重要报纸文章 前2条

1 黄剑华;浅谈抽油杆柱防偏磨工艺的应用[N];中国石油报;2005年

2 记者 刘宪广;新疆油田治理抽油杆柱断脱偏磨见效[N];中国石油报;2009年

相关博士学位论文 前7条

1 张伟;钢热浸镀铝层的组织结构和稀土镧的行为研究[D];西安理工大学;2006年

2 王鑫铭;合金元素对热浸镀锌镀层组织的影响及相关相平衡研究[D];湘潭大学;2017年

3 孙智;聚合物驱油井产出液在抽油杆做轴向运动的井筒中的流动——理论，计算和应用[D];大庆石油学院;2004年

4 李其;抽油杆表面裂纹及剩余寿命的可靠性研究[D];哈尔滨工程大学;2006年

5 陈军;基于井液流动和接箍效应的抽油杆柱偏磨理论与防偏磨策略研究[D];中国石油大学;2010年

6 毕勇;重力热管式抽油杆柱研制及其传热特性分析[D];大庆石油学院;2008年

7 张都清;电站9Cr-1Mo-V-Nb钢高温氧化机制及防护技术研究[D];山东大学;2009年

相关硕士学位论文 前10条

1 刘东;抽油杆热浸镀55%Al-Zn合金的工艺与性能研究[D];中国石油大学(华东);2015年

2 乔

本文编号：2582527