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《激光熔覆Fe基高Cr涂層組織及抗CO2腐蝕性能研究.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、724化工機械2012年激光熔覆Fe基高Cr涂層組織及抗C02腐蝕性能研究+孫麗麗+州朱闖2王勇1張旭昀1畢鳳琴1(1．東北石油大學機械科學與工程學院；2．大慶油田責任公司)摘要采用激光熔覆方法制備了Fe-20Cr、Fe一30Cr、Fe-40Cr共3種不同CT含量的Fe基涂層。用掃描電鏡(SEM)和x射線衍射(XRD)分析了涂層的微觀組織和物相，借助電化學工作站測試了涂層在含CO：飽和地層水中的腐蝕行為，并與P1lO套管鋼進行了對比。結果表明：激光熔覆Fe基含Cr涂層皆為冶金結合，熔覆層質量良好。在地層水中通入CO：后3種涂層腐蝕趨勢變大，但由于表面疏松CaCO，和MgCO，產物的形成，抑制
2、了涂層的腐蝕。低cr含量的Fe-20Cr涂層具有較高的耐蝕性。Cr含量增加時，由于cr23C6、Cr7C，等碳化物在晶界處析出，產生晶體貧鉻區(qū)，進而降低了高Cr舍量涂層的耐蝕性，但碳化物析出提高了涂層的硬度。關鍵詞激光熔覆Fe基高CrCO，腐蝕飽和地層水中圖分類號TQ050．4+3文獻標識碼A文章編號0254-6094(2012)06-0724-06CO：驅油作為一種提高油田采收率的三次采油技術，以其適用范圍大、驅油效率高及成本較低等優(yōu)勢受到世界各國的廣泛重視。通過將CO：注入到枯竭或開采至后期韻油氣田中，可以把殘留的油氣推出，達到提高采收率的目的。這種驅油技術既可儲存CO：又提高了油氣的開
3、采量，不僅可以取得豐富的經(jīng)濟效益，而且具備社會效益，具有很好的發(fā)展和應用前景?。但CO：溶入水后對部分金屬材料有極強的腐蝕性，CO：腐蝕可能使油氣井管柱的壽命大大低于設計壽命。CO：腐蝕作為現(xiàn)代油氣工業(yè)中一種常見的腐蝕行為，還會造成嚴重的經(jīng)濟損失和社會后果。激光熔覆是材料表面改性技術的一種重要方法，利用高能激光束(104一106W／cm2)在金屬表面輻照，通過迅速熔化、擴展和凝固，在基材表面熔覆一層具有特殊物理、化學或力學性能的材料，以彌補基體所缺少的高性能，能充分發(fā)揮兩種材料的優(yōu)勢。Fe基合金材料具有較高的耐磨、耐蝕性能，適用于要求局部耐磨且容易變形的零件，主要由于其組分與碳鋼鑄鐵接近，與
4、基體具有良好的楣容性，且成本低廉。筆者采用激光熔覆方法制備3種不同Cr含量的Fe基激光熔覆層，測試3種涂層抗CO：腐蝕性能和硬度，對涂層進行性能評價并分析機理，為油田CO：驅油伴隨產生腐蝕及磨損問題提供理論依據(jù)。1實驗過程1．1實驗設備及材料采用HGL9450-000多功能數(shù)控激光熔覆設備，選擇同步送粉法，將合金粉末在ZYH-20自控遠紅外電焊條烘干爐中100‘=c烘干2h，基體材料預熱后采用同步送粉氬氣保護。所選激光熔覆參數(shù)為：輸出功率3．2kW，焦距395mm，掃描速率9mm／s，光斑直徑5mm。熔覆基體選15。鋼，預置涂層前，試樣的熔覆表面經(jīng)噴砂處理再用無水乙醇和丙酮清洗。熔覆+國家科
5、技重大專項十二五規(guī)劃課題(2011ZX05016-003)和黑龍江省普通高等學?；み^程機械重點實驗室開放課題資助項目?！ぁO麗麗，女，1982年3月生，在職博士研究生，講師。黑龍江省大慶市，163318。第39卷第6期化工機械725粉末以華工325自熔性Fe基合金粉末為基(顆粒粒度38～45汕m)，3種不同Cr含量的涂層成分見表1(質量百分含量)。表13種不同cr含量粉末化學成分％1．2實驗介質實驗介質為模擬大慶油田飽和地層水，母液組分包括2．2949／L的NaCI、1．869／L的NaHCO，、0．0759／L的Na2S04、0．0429／L的CaCI2、0．1729／L的MgCl2·6
6、H：O。在母液中加入NaCI，配制成含cl一濃度為0．5mol／L的模擬地層水溶液。測試前在配制液中通人Ar氣以排除空氣，隨后通人CO：至飽和，再進行涂層和P110鋼腐蝕性能對比研究，P110鋼的化學成分見表2。表2P110鋼化學成分％元素CMnSiMoPCrS含量0．350800．350．800．O】1．800．011．3實驗方法腐蝕性能測試在GamryPCI4工作站上進行，采用工作電極、輔助電極(Pt片)和參比電極(飽和甘汞電極，SCE)三電極測試系統(tǒng)進行電化學阻抗譜和動電位極化血線測試。涂層形貌和組織在日立S-3400II掃描電鏡、牛津350能譜儀上進行測試分析。采用日本理學D／max
7、-2200X．射線衍射儀(XRD)進行物相分析，使用Cu靶，以29角進行分析得到涂層x一射線衍射譜圖。采用沃伯特HV-401型顯微維氏硬度計測量涂層顯微硬度(載荷1．96N，加載時間10s)，測試間隔為0．25mm，測試結果3次取平均值。2實驗結果與分析2．1涂層稀釋率在激光熔覆過程中，由于基材的熔入而引起的熔覆合金成分變化的程度，通常用基材合金在熔覆層中所占的百分率表示稀釋率‘2j：A，’72百瓦式中A．—
