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利用低压化学气相沉积技术(LPCVD),在钻杆接头表面制取Ti、Cr、A1的氮化物、碳化物和氧化物构成的金属陶瓷膜层.陶瓷膜的特性通过SEM、EDS和XRD分析.结合性能和腐蚀性能分别通过划痕试验和腐蚀实验测试.结果表明:陶瓷膜层致密而均匀,膜厚度在15 μm左右,且在膜层与基体之间还形成了一层厚5μm左右的过渡层.陶瓷复膜与基体材料结合性能良好,具有较好的致密性,不存在裂纹气孔等缺陷.陶瓷膜层有效阻隔了有害原子或离子与基体钢的接触,防止材料发生氢鼓泡、氢致开裂等,大大提高了钻杆接头材料的抗腐蚀性能.

关键词: 低压化学气相沉积技术(LPCVD) , 陶瓷薄膜 , 耐磨性能 , 抗腐蚀性能

G105钢钻杆在不同浓度NaCl溶液中的高温高压腐蚀及常温电化学行为

黄本生 , 刘阁 , 江仲英 , 占木 , 刘清友

材料保护

目前,对G105钢钻杆在不同Clˉ浓度下的腐蚀研究较少,通过高温高压釜模拟石油井动态高温高压环境,研究了G105钢钻杆在不同浓度NaCl溶液中的高温高压腐蚀行为,采用极化曲线研究了其常温电化学腐蚀行为.采用体式显微镜和扫描电镜(SEM)观察腐蚀产物膜形貌;采用X射线能谱分析仪(EDS)分析了腐蚀产物膜成分.结果表明:G105钢钻杆在含Clˉ介质中发生孔蚀,严重时会出现明显的蚀坑;随着Clˉ浓度的增加,钻杆的腐蚀速率和程度增加.

关键词: 高温高压 , NaCl腐蚀 , G105钢钻杆 , 电化学行为

G105钻杆材料多元腐蚀行为研究

黄本生 , 江仲英 , 刘阁 , 廖周文 , 刘清友

功能材料

通过正交表设计实验,利用高温高压釜腐蚀实验并辅以失重法,研究了温度、Cl-浓度、S2-浓度和HCO3-浓度对G105钻杆材料多元腐蚀行为的影响。采用体视显微镜和SEM观察腐蚀形态和产物膜形貌,同时利用X射线能谱分析仪（EDS）进行产物膜成分分析。结果表明,在实验研究范围内,NaHCO3浓度是最大的影响因素,其次是温度和Na2S浓度,NaCl浓度的影响最小;腐蚀环境严重影响腐蚀速率;在60℃,NaCl浓度为5g/L,Na2S浓度为7g/L以及NaHCO3浓度为1g/L环境下,G105钻杆材料的腐蚀以NaHCO3引起的腐蚀为主;在60℃,NaCl浓度为50g/L,Na2S浓度为30g/L以及NaHCO3浓度为30g/L环境下,G105钻杆材料的腐蚀以Na2S引起的腐蚀为主。

关键词: G105钻杆 , 正交实验 , 高温高压腐蚀 , 多元腐蚀

热处理工艺对G105钻杆材料抗腐蚀性能的影响

黄本生 , 江仲英 , 潘欢欢 , 袁鹏斌 , 刘清友

中国腐蚀与防护学报

通过对G105钻杆材料热处理工艺试验，研究不同回火温度对材料组织的影响，并利用电化学测试和慢应变速率拉伸试验分析G105钻杆材料在不同热处理条件下的组织和性能变化对其腐蚀性能的影响。结果表明：采用890℃淬火+620℃回火、890℃淬火+580℃回火热处理后，材料性能能够满足G105钻杆技术要求；回火温度影响材料的力学性能，回火温度越高材料的塑性及韧性越强；采用890℃淬火+620℃回火处理后的显微组织优于890℃淬火+580℃回火工艺，并具有更佳的抗腐蚀性能。

关键词: 热处理工艺 , microstructure , corrosion resistance , electrochemical test , slow strain rate test

钻杆接头材料表面陶瓷复膜摩擦磨损行为

黄本生 , 刘阁 , 江仲英 , 卢东华

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2014.09.009

为了提高钻杆接头的耐磨损性能，选用由Ti、Cr、Al的氮化物、碳化物和氧化物所构成的金属陶瓷在钻杆接头材料(37CrMnMo)表面制备了多层陶瓷膜层。采用金相显微镜和扫描电子显微镜对金属陶瓷膜层的表面形貌及组织结构进行了分析。用 MS-T3000摩擦磨损试验仪对钻杆接头材料进行旋转摩擦试验，得到表面陶瓷涂层摩擦系数的变化规律，结合摩擦副表面形貌观察和磨屑成分分析，分析了表面陶瓷涂层的耐磨性，探讨了表面陶瓷涂层的动态摩擦磨损机理。结果表明，在摩擦的初始阶段，表面陶瓷涂层摩擦系数急剧增加，随后稳定于某一定值，并在该值附近波动，波动范围逐渐增大。随着磨球被磨平，磨损形式由点面接触磨损，逐渐转换为面面接触磨损，磨斑面积不断增大。摩擦磨损开始以磨粒磨损为主，随着摩擦过程中挤压的加剧和温度的升高，磨屑发生塑性变形，形成不断增厚的转移层，覆盖于对磨面上，阻碍陶瓷涂层与对磨件的直接接触，从而减轻陶瓷涂层的摩擦磨损。

关键词: 钻杆接头 , 金属陶瓷涂层 , 摩擦磨损性能

高温下环烷酸与硫耦合腐蚀实验研究

黄本生 , 桑东恒 , 江仲英 , 刘清友

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2011.09.008

在炼油过程中,环烷酸与硫同时存在,它们的耦合腐蚀成为影响炼油企业生产的重要因素.通过模拟炼油现场腐蚀情况,在高温反应釜中开展了环烷酸与硫耦合腐蚀行为的实验研究,同时采用EDS和XRD对腐蚀产物膜进行分析.结果表明:高温下,Q235和316不锈钢在单独硫介质中的腐蚀速率呈现出先增加后减小的趋势；在环烷酸与硫耦合腐蚀情况下,当硫含量为1％(质量分数),随着酸值的增加,Q235钢的腐蚀速率呈一直增加趋势,当酸值大于9mgKOH·g-1时其速率增加趋势变大；而316不锈钢腐蚀速率先增加后减小再增加,使得316不锈钢存在临界酸值9mgKOH·g-1和12mgKOH·g-1；在酸值为9mgKOH·g-1时,随着硫含量的增加,316不锈钢腐蚀速率先增加后减小,Q235钢腐蚀速率则一直增加；通过腐蚀产物膜形貌分析发现Q235钢腐蚀产物膜物相是疏松的Fe7S8；硫含量、酸值以及温度影响环烷酸与硫耦会作用下的腐蚀产物膜形貌.

关键词: 环烷酸 , 硫含量 , 酸值 , 耦合腐蚀

皮江法物料导热系数测定

傅大学 , 张伟 , 王耀武 , 彭建平 , 狄越忠 , 陶绍虎 , 冯乃祥

材料与冶金学报

采用稳态平板法测定了皮江法炼镁工艺物料的导热系数.结果表明:温度升高,原料中硅铁配入量增加,以及添加CaF2都能提高物料的导热系数.随着还原反应进行,物料的导热系数降低.添加CaF2将降低还原渣的导热系数.对于添加3％ CaF2的还原原料导热系数与温度的关系为λ=2.88×10-4T+0.14;添加3％ CaF2、还原率为78％的还原渣的导热系数与温度的关系为λ=4.95×10-5T+0.08.

关键词: 导热系数 , 平板法 , 还原 , 皮江法

二垩英与资源回收-Ⅲ燃烧过程二垩英生成热力学计算

钢铁

进行相关热力学计算以研究高温燃烧过程二垩英生成的条件.计算得到:①在体系存在过剩氧即完全燃烧时不会产生二垩英;②当有固体碳沉积时也不会生成二垩英,因固体碳在热力学上比含二垩英的含碳物更稳定.另一方面,实际上即使在1 073 K完全燃烧条件下(即体系显著过剩氧)也有二垩英生成,原因是在实际燃烧炉中含碳微粒不可能完全烧尽.从热力学角度假设不发生碳沉积,计算得出二垩英在1 073 K高温和高CO/CO2比范围内会生成.实际考虑的条件放在燃烧炉内含碳微粒的周围.在有含碳微粒存在条件下,即使反应2CO→C+CO2(碳沉积)发生,C+CO2→2CO反应(CO生成;含碳微粒被CO2氧化)也会同时发生,导致在含碳微粒周围保持一个高的CO/CO2比,由此产生二垩英.假设在含碳微粒周围存在高CO/CO2比的异质位置,则认为二垩英会形成.

关键词: 燃烧过程 , 二垩英生成 , 含碳微粒 , 热力学