[发明专利]一种用于油管耐腐蚀复合涂层制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐腐蚀复合涂层的制备方法，具体涉及油管的耐腐蚀复合涂层制备，属于耐腐蚀涂层制备技术领域。

背景技术

石油开采及运输时所用的油管在实际应用中服役环境恶劣，油管外面的气液混合物中含有酸性气体H₂S，CO₂等，这些气体溶于水使得PH值较低，再加上高Cl^-等离子的存在使得油管表面易发生小孔腐蚀等腐蚀形态，从而影响油管的使用安全。

为了确保生产安全，延长油管的使用寿命，采用耐蚀合金是最理想的选择。针对比较恶劣的服役条件，需采用比较高级的不锈钢，但是价格昂贵，不利于大规模使用。目前，国内一般采用碳钢作为石油运输管道，这就需要对管道表面进行处理尽量减轻腐蚀。一般采用喷漆、喷涂不锈钢涂层方法防腐蚀，但是效果较差，使用寿命较短。而采用喷涂复合涂层的工艺，大都使用比较贵的高级不锈钢，铝合金等，成本较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于油管的复合涂层的制备方法。该复合涂层制备简单易行，成本较低，而且防腐效果显著，延长了油管的使用寿命。

本发明的技术思路：从低成本，高效防腐出发，不改变油管的材质，采用超音速电弧喷涂技术，不影响材料的力学性能的前提下提高耐蚀性，延长油管的使用寿命，节约成本提高经济效益。

根据电化学原理，喷涂的涂层分为阴极涂层和阳极涂层。阴极涂层是指喷涂的涂层的电极电位比基体的电极电位更负，在发生腐蚀时涂层作为阳极先被腐蚀，从而基体得到保护。综合考虑阴极涂层的使用范围，设计合理的复合涂层。第一层喷涂1Cr13不锈钢涂层，1Cr13不锈钢成本较低，且电极电位比碳钢更负。由于在油管使用中，油管表面难免会出现局部损伤，从而在损伤部位形成“大阴极小阳极”的情况，使局部腐蚀速率大大提高。纯铝虽然活性较高，但是喷涂后再经火焰预氧化在其表面可形成一层致密的活性极低的氧化铝膜，且铝的电极电位比不锈钢更负，会优先腐蚀，故在1Cr13底层上喷涂一层纯铝涂层、然后经预氧化再在最表面形成一层致密的氧化铝膜可大大提高耐蚀性。

本发明采用的技术方案是：处理过后的油管由油管基体、1Cr13涂层、纯铝涂层、氧化铝膜四部分组成。其特征是底层是1Cr13涂层，中间层为纯铝涂层，面层是氧化铝膜。底层的1Cr13涂层喷涂厚度为150±50μm，中间层纯铝涂层喷涂厚度为200±50μm，喷涂结束后用氧乙炔火焰对纯铝涂层表面进行预氧化，获得的面层氧化铝膜。涂层总厚度≤400μm。利用纯铝表面形成的致密氧化膜提高耐蚀性，且在损伤部位可形成“大阳极小阴极”的腐蚀电池结构，延长油管的使用寿命。

本专利的效果：

(1)防腐蚀效果显著，复合涂层的三保险作用使得油管的使用寿命大大延长，特别是纯铝涂层表面所形成的致密氧化膜活性低，使得耐蚀性大大提高，可以带来可观的经济效益。

(2)成本较低，喷涂所采用的1Cr13不锈钢及纯铝价格均较低。

(3)设备简单，操作方便，沉积效率高。采用超音速电弧喷涂技术，喷涂操作简单易行，涂层沉积效率高。

(4)涂层与基体、复合涂层层间结合力强，大于25MPa。

(5)制备出的涂层致密，孔隙率低，1Cr 13涂层孔隙率平均2.28％，纯铝涂层孔隙率平均1.64％。

(6)一次施工即可完成防腐，无需后续添加缓蚀剂等措施。简化现场工艺流程，降低成本。

附图说明

图1是本方法制备的复合涂层半剖面结构示意图。

图1中，1.油管基体，2.1Cr13涂层，3.纯铝涂层，4.氧化膜。

图2是使用超音速电弧喷涂制备的复合涂层断面的SEM图像。

具体实施方式

参阅附图1、图2。本制备方法油管的耐腐蚀复合涂层由油管基体1、1Cr13涂层2、纯铝涂层3、氧化膜4组成。1Cr13涂层厚度为150±50μm，纯铝涂层厚度为200±50μm，涂层总厚度不超过400μm。工艺过程如下：

1.对油管表面进行处理。包括洗净油管表面，除去油污等杂质，然后对油管表面进行喷砂处理。

2.进行1Cr13涂层的喷涂。采用超音速电弧喷涂工艺在油管基体1表面喷涂1Cr13涂层。喷涂参数如表1。

表1

3.进行纯铝涂层的喷涂。喷涂完1Cr 13涂层后，喷涂纯铝涂层。喷涂参数如表2。

表2

4.喷涂结束后用氧乙炔火焰对表面进行预氧化，在表层形成一层致密的氧化膜。