一种降低管线钢氢损伤的缓蚀型腐蚀产物膜制备方法技术

本发明专利技术提供一种降低管线钢氢损伤的缓蚀型腐蚀产物膜制备方法，包括如下步骤：将X70管线钢的预处理包括使用金相水磨砂纸对表面的打磨，从150#逐级依次打磨至2000#，并用去离子水和丙酮清洗吹干；将预处理后的材料浸入含缓蚀剂转化液中，稳定10

【技术实现步骤摘要】
一种降低管线钢氢损伤的缓蚀型腐蚀产物膜制备方法


[0001]本专利技术涉及的金属材料腐蚀防护
，具体涉及一种降低管线钢氢损伤的缓蚀型腐蚀产物膜制备方法，尤其是金属材料的应力腐蚀开裂和氢致开裂防护领域。

技术介绍

[0002]在石油天然气领域中，管线钢是作为能源运输不可或缺的一部分，然而管线钢在服役中，不仅受到内部石油等物质的流动冲击和自身带来的应力载荷，油田中H2S和CO2等酸性气体也使总体环境偏酸性。在这两者综合作用下，金属材料极易发生应力腐蚀开裂，其中氢致开裂是最为常见的失效方式。
[0003]氢损伤具有突发性，且其对金属材料性能的降低是不可逆的，即使将材料中含有的氢原子去除也无法使材料回复原先的状态，所以对氢损伤进行防护是十分具有意义的。通常而言，氢损伤的防护集中在两个方面：组织调整和阻氢涂层。组织调整可以有效降低材料的氢脆敏感性，然而对成品的商业管线钢重新进行组织调控是具有极大经济成本的，且直接影响材料的力学性能，因此组织调控对于管线钢的应用是具有极大限制的。另一方面，阻氢涂层虽然可以隔绝氢原子向金属材料内部的渗透，但在油气领域中，涂层易遭受机械损伤，无法完整发挥其性能。所以，开发一种经济成本低、有效降低服役管线钢氢损伤的防护技术是十分有意义的。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种降低管线钢氢损伤的缓蚀型腐蚀产物膜制备方法，突破了传统阻氢涂层在油气管道服役领域中无法保持完整性导致氢损伤促进的问题，以腐蚀产物涂层为基础，实现对氢原子扩散进基体的抑制，达到降低材料氢致开裂的目的。
[0005]本专利技术选择实验材料为X70管线钢，对管线钢进行打磨和清洁等步骤的预处理，使其表面光滑清洁；
[0006]本专利技术具有降低管线钢氢损伤作用的缓蚀型腐蚀产物膜的制备过程如下：
[0007]将X70管线钢的预处理包括使用金相水磨砂纸对表面的打磨，从150#逐级依次打磨至2000#，并用去离子水和丙酮清洗吹干。
[0008]将预处理后的材料浸入含缓蚀剂转化液中，稳定10
‑
30分钟。
[0009]对材料表面加载循环电位促进腐蚀产物膜的生成和均匀化，冲洗并干燥后得到本专利技术所述的具有降低材料氢损伤作用的腐蚀产物转化膜层。
[0010]其中，缓蚀剂转化液的配比：
[0011]镧酸盐(LaCl3)500～2000ppm；
[0012]氧化剂(H2O2)1～5g/L；
[0013]缓冲剂(H3BO3)30～50g/L；
[0014]余量：3.5wt.％NaCl溶液。
[0015]成膜温度控制在25℃。
[0016]其中，循环电位的加载参数如下：
[0017]循环电位的电位施加范围为开路电位的
±
200mV，本次实验材料的开路电位为
‑
0.315V(SHE)，故而本次循环电位的施加范围为
‑
0.515V～
‑
0.115V(SHE)；
[0018]循环电位的扫描循环次数为10个循环；
[0019]循环电位的电位扫描速度为2mV/s。
[0020]以上述实验流程得到的腐蚀产物转化膜的厚度约为100～300nm。
[0021]以上述实验流程得到的腐蚀产物转化膜可明显降低材料的析氢反应活性。
[0022]以上述实验流程得到的腐蚀产物转化膜具有有效降低材料表面氢原子浓度的效果。
[0023]以上述实验流程得到的腐蚀产物转化膜可有效降低材料内部扩散进的氢原子数量，达到降低材料氢损伤的效果。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是
[0025]1.本专利技术无需考虑管线钢在服役过程中的机械碰撞对涂层产生的破坏，本腐蚀产物涂层即使在完整性发生破坏的情况下依然可以起到降低材料析氢反应活性。
[0026]2.本专利技术降低材料氢损伤效果主要是由降低材料表面吸附氢原子浓度达到的，从根本上降低了材料氢损伤的可能性。
[0027]3.本专利技术所述的腐蚀产物转化膜可以实现对服役在酸性环境或强充氢环境下材料的长期氢损伤防护。
附图说明
[0028]图1为在缓蚀转化液中形成腐蚀产物膜的元素组成：腐蚀产物表面有镧的氢氧化物和氧化物的沉积。
[0029]图2为缓蚀转化液中形成腐蚀产物膜和控制相同条件下相同浓度基础3.5wt.％NaCl溶液种形成的腐蚀产物膜的表面的析氢反应活性测试；
[0030]图3为缓蚀转化液中形成腐蚀产物膜和控制相同条件下相同浓度基础3.5wt.％NaCl溶液种形成的腐蚀产物膜表面的氢渗透特性测试。
具体实施方式
[0031]为使本专利技术的技术方案和目的更加清楚，下面将以实施例的方式对本专利技术的技术方案和目的进行清晰且完整的说明。但是，下述实施例仅为本专利技术一部分内容，并不包括全部的实施例。在本专利技术中所提及的实施例的基础上，本领域内技术人员在没有提出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本专利技术保护范围之内。
[0032]本实施例的目的在于提供一种完整性被破坏也对氢损伤有一定防护作用阻氢膜层的开发。
[0033]本实施例中所用钢筋为热轧X70管线钢。
[0034]本实施例是通过以下技术方案实现的：
[0035]1.使用金相水磨砂纸对X70管线钢依次从150#逐级打磨至2000#，每次打磨需要完全打磨掉上一次打磨出现的划痕，打磨完成后使用去离子水和丙酮清洗吹干备用。
[0036]2.按照镧酸盐500～2000ppm，氧化剂1～5g/L，缓冲剂30～50g/L，余量为3.5wt.％
NaCl溶液的配比制备缓蚀转化液。
[0037]3.将预处理好的试样浸泡在腐蚀转化液中，静置30分钟。
[0038]4.加载循环电位，促进腐蚀转化膜的形成和均匀化。
[0039]电位区间为
‑
0.515V～
‑
0.115V(SHE)；扫描10个完整循环；电位扫描速度为2mV/s，整个扫描循环的顺序为
‑
0.315V
→‑
0.115V
→‑
0.315V
→
[0040]‑
0.515V
→‑
0.315V(SHE)。
[0041]5.为评估本专利技术制备得到腐蚀产物膜的抗氢损伤性能，将同样预处理步骤的X70管线钢浸泡在3.5wt.％NaCl溶液，按照4，5步骤进行相同条件下的处理，得到不含缓蚀转化液制备得到的腐蚀产物膜。
[0042]6.将制备好的腐蚀产物膜层取出吹干备用。
[0043]7.腐蚀产物膜层析氢反应活性对比测试：
[0044]测试溶液为0.2mol/L的NaOH溶液；
[0045]测试方式为阴极极化扫描，扫描速度选择1mV/s；
[0046]将在不含和含缓蚀转化液中制备好的腐蚀产物膜浸入测试溶液，稳定10分中后开始阴极单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种降低管线钢氢损伤的缓蚀型腐蚀产物膜制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将X70管线钢的预处理包括使用金相水磨砂纸对表面的打磨，从150#逐级依次打磨至2000#，并用去离子水和丙酮清洗吹干；将预处理后的材料浸入含缓蚀剂转化液中，稳定10
‑
30分钟；对材料表面加载循环电位促进腐蚀产物膜的生成和均匀化，冲洗并干燥后得到具有降低材料氢损伤作用的腐蚀产物转化膜层。2.根据权利要求1所述的降低管线钢氢损伤的缓蚀型腐蚀产物膜制备方法，其特征在于，所述缓蚀剂转化液的配比：镧酸盐(LaCl3)500～2000ppm；氧化剂(H2O2)1～5g/L；缓冲剂(H3BO3)30～50g/L；余量：3.5wt.％NaCl溶液，成膜温度控制在25℃。3.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王艳秋，徐政一，孟国哲，邵亚薇，王俊一，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：