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油管的腐蚀已成为危害油气田安全生产的一个严重问题,国内外的油田公司采取不同措施进行防护与控制。内涂镀层是一种经济、实用的防腐技术,广泛应用于油管的防护。本文对有机涂层和Ni-P化学镀层的防腐性能进行深入的研究,其中有机涂层为油管内涂层生产产家提供,Ni-P镀层从油田提供的Ni-P镀层管上切取。采用电化学极化试验、交流阻抗试验、高温高压模拟试验等方法对内涂镀层在腐蚀介质中的腐蚀行为和过程进行了研究。另外采用石油工业标准中的常规质量检测方法、扫描电镜、x射线衍射仪、能谱仪等分析手段对涂镀层的质量(包括厚度、与基体结合力、力学性能等)、微观形貌、成分等进行比较全面的分析和研究。
Ni-P镀层的研究结果表明:Ni-P镀层具有良好的机械性能,与基体金属的结合强度高,但此镀层的平均厚度较薄,未能到达到标准规定厚度。X射线衍射分析表明Ni-P镀层主要是非晶态物质,能谱分析也证实镀层中P含量为7.62%;但是镀层中的P元素分布不均匀,同时还有Fe、C、O等元素存在。极化曲线表明相对于基体金属,Ni-P镀层的自腐蚀电位高,自腐蚀电流密度低一个数量级。因此,Ni-P镀层为阴极性保护层,具有优越的防腐性能;但是Ni-P镀层有孔蚀的倾向,对防腐体系产生严重的危害。Ni-P镀层腐蚀行为主要以孔蚀为主,蚀孔产生在胞状结构中;孔蚀的产生并不是由孔隙所引起,而与镀层的质量有关;孔蚀过程可以划分腐蚀初期、孔蚀发展和孔蚀深入三个阶段。
有机涂层结果表明:有机涂层厚度、结合力均能满足标准规定的要求,但是在酸性介质中的化学稳定性差。有机涂层的失效过程与腐蚀介质的传输相关,在浸泡中腐蚀介质传输可分为线性阶段和稳定阶段:在线性阶段,涂层的吸水性符合Fick扩散第一定律;在稳定阶段,有机涂层吸水已达到饱和,在涂层下发生腐蚀反应,浸泡530h后涂层局部失去附着力,开始剥离基体金属。涂层在高温高压环境下,其失效的主要方式为起泡和开裂;温度、压力对有机涂层的性能有重大的影响;高温高压下涂层起泡和开裂的机制与压力卸载有关。