一种复合热载体介质防腐涂层及其制备方法技术

一种复合热载体介质防腐涂层及其制备方法，以重量百分比计，包括以下元素：Al：3.0‑7.5％，Cr：20.0‑23.0％，Ni：23.0‑26.0％，Co：23.0‑26.0％，Re：0.5‑2.0％，Si：0.5‑1.5％以及Fe：22.0‑25.0％。涂层主要成分为Al、Cr、Ni、Co、Fe五种元素，该五种元素在本发明专利技术中可形成AlxCoCrFeNi系高熵合金，具有良好的力学性能，同时这五种元素均具有优异耐腐蚀性能和抗高温；本发明专利技术制备涂层与N80碳钢基材的结合力达145MPa以上。

A composite heat carrier medium anticorrosive coating and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种复合热载体介质防腐涂层及其制备方法
本专利技术涉及材料表面防腐技术，特别涉及一种复合热载体介质防腐涂层及其制备方法。
技术介绍
复合热载体泡沫驱是将柴油或者汽油在高温高压设备内与空气充分燃烧生成水蒸汽、氮气和二氧化碳组成的高温复合热载体。将生成的高温复合热载体与发泡剂有机组合，协调配伍，通过泡沫发生器一并注入井下油层，均匀驱替油层中的剩余油，提高最终采收率。它具有化学驱、氮气驱、二氧化碳驱、蒸汽热力驱和泡沫驱等多重优点，可以作为油田三次采油后期阶段的一种有效的接替技术，具有广阔的应用前景。然而由于复合热载体是由高温高压水蒸气、氮气、二氧化碳、余氧等组成的混合物，腐蚀性很强，设备管路及油田注入系统面临极大的腐蚀风险。因此经常出现失效事故，给油田带来巨大的经济损失及安全隐患。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种复合热载体介质防腐涂层及其制备方法，该方法制备的涂层与基材具有良好的结合力，且在复合热载体介质中具有良好的耐腐蚀性能。为实现上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：一种复合热载体介质防腐涂层，以重量百分比计，包括以下元素：Al：3.0-7.5％，Cr：20.0-23.0％，Ni：23.0-26.0％，Co：23.0-26.0％，Re：0.5-2.0％，Si：0.5-1.5％以及Fe：22.0-25.0％。本专利技术进一步的改进在于，涂层是通过低压等离子喷涂法涂覆在碳钢或低合金钢上。本专利技术进一步的改进在于，涂层由单一的FCC固溶体相组成。一种复合热载体介质防腐涂层的制备方法，包括以下步骤：(1)按重量百分比计，将Al：3.0-7.5％，Cr：20.0-23.0％，Ni：23.0-26.0％，Co：23.0-26.0％，Re：0.5-2.0％，Si：0.5-1.5％以及Fe：22.0-25.0％，混合均匀后研磨，制得粒度为250～400目的合金粉末；(2)将步骤(1)将制得的合金粉末与粘结剂混合后，研磨，制得粒度为250～400目的混合粉末；(3)将步骤(2)制得的混合粉末经雾化干燥、造粒后，制得粒度为200～250目的涂层材料；(4)将步骤(3)制得的涂层材料采用低压等离子喷涂法喷涂在表面处理后的基体上，形成复合热载体介质防腐涂层。本专利技术进一步的改进在于，基体表面处理的具体过程为：将基体进行热清洁后，对基体表面进行喷砂处理。本专利技术进一步的改进在于，基体为碳钢或低合金钢。本专利技术进一步的改进在于，进行热清洁的具体过程为：在400℃进行热清洁1h。本专利技术进一步的改进在于，喷砂处理后基体表面粗糙度RZ＝40～80μm。本专利技术进一步的改进在于，采用低压等离子喷涂法喷涂的参数为：罐内压力8～20×103pa，主气流量为60L/min，次气流量为20L/min，电流为550A，电压为55V，送粉器的送粉量为14～16g/min，喷涂距离为160～200mm。与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果：(1)涂层主要成分为Al、Cr、Ni、Co、Fe五种元素，当该五种元素的原子比为(0.1～0.5):1:1:1:1时，可形成单一FCC固溶体相的AlxCoCrFeNi系高熵合金，具有良好的力学性能，同时这五种元素均具有优异耐腐蚀性能和抗高温；(2)Re在喷涂过程中可起到清洁基材表面、改善喷涂雾化效果等作用，从而改善了涂层组织的均匀性、提高了致密度，加大了涂层的自封闭效果；(3)Si可有效改善粉体喷涂过程中熔体的流动性和润湿性，提高涂层的致密度和结合力；(4)本专利技术制备涂层与N80碳钢基材的结合力达145MPa以上，在CO2分压为2MPa、O2分压为0.5MPa、温度为300℃、水蒸气饱和蒸气压条件下腐蚀96小时后的单位面积增重仅为1.8mg/cm2，远远低于N80碳钢基材在相同条件下的22.5～27.6mg/cm2。具体实施方式下面通过具体实施例对本专利技术进行详细说明。本专利技术提供一种适用于复合热载体介质的防腐涂层及其制备方法。所述涂层以重量百分比计，元素组成包括：Al：3.0-7.5％，Cr：20.0-23.0％，Ni：23.0-26.0％，Co：23.0-26.0％，Re：0.5-2.0％，Si：0.5-1.5％以及Fe：22.0-25.0％。所述涂层采用低压等离子喷涂法制备，涂覆的基体材质为碳钢或低合金钢；所述涂层由单一的FCC固溶体相组成；所述涂层与基体界面存在一层互扩散层，互扩散层中含有Fe、Cr、Ni、Co、Al元素，互扩散层厚度为5μm～10μm；所述涂层的制备方法包括以下步骤：第一步：配制涂层材料(1)按重量百分比计，将Al：3.0-7.5％，Cr：20.0-23.0％，Ni：23.0-26.0％，Co：23.0-26.0％，Re：0.5-2.0％，Si：0.5-1.5％以及Fe：22.0-25.0％，混合均匀后研磨，制得粒度为250～400目的合金粉末；(2)将步骤(1)将制得的合金粉末与粘结剂(阿拉伯胶)混合后，研磨，制得粒度为250～400目的混合粉末；(3)将步骤(2)制得的混合粉末经雾化干燥、造粒后，制得粒度为200～250目的涂层材料；第二步：基体表面处理将基体在400℃进行热清洁1h后，采用喷砂机对基体表面进行喷砂处理，喷砂后基体表面粗糙度RZ＝40～80μm；第三步：低压等离子喷涂制涂层等离子喷涂的参数为：罐内压力8～20×103pa，主气流量为60L/min，次气流量为20L/min，电流为550A，电压为55V，送粉器的送粉量为14～16g/min，喷涂距离160～200mm。实施例1第一步：配制涂层材料(1)按重量百分比计，将Al：5.5％，Cr：21.5％，Ni：24.0％，Co：24.0％，Re：1.0％，Si：1.0％，Fe：23.0％，混合均匀后研磨，制得粒度为250～400目的合金粉末；(2)将步骤(1)将制得的合金粉末与粘结剂混合后，研磨，制得粒度为250～400目的混合粉末；(3)将步骤(2)制得的混合粉末经雾化干燥、造粒后，制得粒度为200～250目的涂层材料；第二步：基体表面处理将N80材质基体在400℃进行热清洁1h后，采用喷砂机对碳钢基体表面进行喷砂处理，喷砂后基体表面粗糙度RZ＝40～80μm；第三步：低压等离子喷涂制涂层等离子喷涂的参数为：罐内压力8～20×103pa，主气流量为60L/min，次气流量为20L/min，电流为550A，电压为55V，送粉器的送粉量为15g/min，喷涂距离180mm。将上述制得的涂层经SEM、XRD分析表明，制备的涂层由单一的FCC固溶体相组成；涂层所述与基体界面存在一层互扩散层，互扩散层中含有Fe、Cr、Ni、Co、Al元素，互扩散层厚度为5μm～10μm。采用上述方法制备的涂层在CO2分压为2MPa、O2分压为0.5MPa、温度为300℃、水蒸气饱和蒸气压条件下腐蚀96小时后的单位面积增重仅为1.8mg/cm2，远远低于N80碳钢基材在相同条件下的22.5～27.6mg/cm2，证明所制备有涂层的具有很好的耐腐蚀性能，能有效减缓基材的腐蚀。实施例2第一步：配制涂层材料(1)按重量百分比计，将Al：3％，Cr：20％，Ni：26％，Co：23％，Re：2％，Si：1.0％，Fe：25.0％，混合均匀后研磨，制得粒度为250～4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复合热载体介质防腐涂层，其特征在于，以重量百分比计，包括以下元素：Al：3.0‑7.5％，Cr：20.0‑23.0％，Ni：23.0‑26.0％，Co：23.0‑26.0％，Re：0.5‑2.0％，Si：0.5‑1.5％以及Fe：22.0‑25.0％。

【技术特征摘要】
1.一种复合热载体介质防腐涂层，其特征在于，以重量百分比计，包括以下元素：Al：3.0-7.5％，Cr：20.0-23.0％，Ni：23.0-26.0％，Co：23.0-26.0％，Re：0.5-2.0％，Si：0.5-1.5％以及Fe：22.0-25.0％。2.根据权利要求1所述的一种复合热载体介质防腐涂层，其特征在于，涂层是通过低压等离子喷涂法涂覆在碳钢或低合金钢上。3.根据权利要求1所述的一种复合热载体介质防腐涂层，其特征在于，涂层由单一的FCC固溶体相组成。4.一种复合热载体介质防腐涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)按重量百分比计，将Al：3.0-7.5％，Cr：20.0-23.0％，Ni：23.0-26.0％，Co：23.0-26.0％，Re：0.5-2.0％，Si：0.5-1.5％以及Fe：22.0-25.0％，混合均匀后研磨，制得粒度为250～400目的合金粉末；(2)将步骤(1)将制得的合金粉末与粘结剂混合后，研磨，制得粒度为250～400目的混合粉末；(3)将步骤(2)制得的混合粉末经雾...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡锐，韩燕，李发根，徐秀清，吕乃欣，袁军涛，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，中国石油天然气集团公司管材研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11